郭二鵬

摘 要：本文主要介紹了煤礦井下采選充填一體化生產(chǎn)技術(shù)，并分析其急需解決的技術(shù)問題難點(diǎn)，對煤礦井下采選充采一體化生產(chǎn)系統(tǒng)布置進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并結(jié)合井下煤矸分選系統(tǒng)和充填采煤系統(tǒng)布置及工藝，對采選充填一體化生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：固體充填開采；采選充采；一體化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.060

0 緒論

傳統(tǒng)的頂板垮落采煤方式，在開采后將頂板進(jìn)行垮落，會造成地表沉陷、矸石排放等環(huán)境問題，同時(shí)，在開采“三下”壓煤時(shí)，傳統(tǒng)的頂板垮落采煤方式也存在諸多問題，不能滿足煤礦綠色開采的理念。所以，綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)已逐步被人們所重視，并在實(shí)際運(yùn)用中取得了較好的經(jīng)濟(jì)社會效益，但綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)仍需將井下原煤混矸提升至地面，在經(jīng)洗選后由投料機(jī)運(yùn)送至工作面進(jìn)行填充作業(yè)，礦井輔助提升和地面洗煤廠壓力較大，成本較高。

1 煤礦井下采選充采一體化技術(shù)原理

采選充采一體化生產(chǎn)模式，是指在井下建立煤矸分選系統(tǒng)，將矸石破碎后，利用綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)處理采空區(qū)的技術(shù)。其將采煤、煤矸分選、固體充填三部分結(jié)合，在井下完成“采、分、充、采”的循環(huán)閉合開采體系，其主要包括井下煤矸分選系統(tǒng)和井下固體充填采煤系統(tǒng)兩部分。這種生產(chǎn)模式具有很大的優(yōu)勢，一方面，能夠有效提升“三下”壓煤資源的利用率，大大地減輕了地面洗煤廠的工作負(fù)擔(dān)；另一方面，還能對矸石進(jìn)行有效處理，對塌陷問題予以有效控制，起到一定的環(huán)境保護(hù)作用。

2 井下采選充采一體化技術(shù)難點(diǎn)

（1）井下煤矸分選系統(tǒng)。由于井下地質(zhì)條件、環(huán)境、空間等與井上存在較大區(qū)別，所以地面選煤廠所運(yùn)用的分選工藝與設(shè)備無法運(yùn)用到井下作業(yè)中。為了有效滿足井下作業(yè)要求，應(yīng)對地面分選設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)簡化，改進(jìn)系統(tǒng)工藝，可通過模塊化設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)井下有效運(yùn)輸管理。具體而言，井下煤矸分選系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)如下：與原有運(yùn)輸系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，巷道及安裝硐室的布置；相關(guān)分選設(shè)備的研發(fā)及分選技術(shù)的選擇；與綜合機(jī)械化固體充填采煤相配套；用水及煤泥水的處理。

（2）井下固體充填采煤系統(tǒng)。綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)工藝系統(tǒng)主要包括采煤和充填，首先進(jìn)行采煤作業(yè)形成充填空間，在不干擾采煤作業(yè)的前提下開始充填作業(yè)，并能及時(shí)控制采空區(qū)頂板垮落、具有一定的承載強(qiáng)度。具體而言，井下固體充填采煤系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)為：初始承載強(qiáng)度不合理；采煤系統(tǒng)與矸石充填系統(tǒng)銜接存在一定困難；充填空間不合理；矸石充填物料在輸送方面存在一定難度。

3 井下采選充采一體化系統(tǒng)布置

3.1 井下煤矸分選系統(tǒng)布置

目前應(yīng)用較為廣泛、工業(yè)應(yīng)用成熟的煤矸分選技術(shù)有重介質(zhì)選煤、跳汰選煤、干法選煤等。動篩跳汰分選技術(shù)以其工藝布置簡單、分選率高、體積小用水量少等特點(diǎn)，使用較為廣泛，井下動篩跳汰分選系統(tǒng)主要有直接布置方式和輔助布置方式兩種。

（1）直接布置方式。是將動篩跳汰分選系統(tǒng)在原煤集中運(yùn)輸巷等空間內(nèi)，直接布置在原煤運(yùn)輸?shù)姆较蛏?，這種布置方式易操作、環(huán)節(jié)少、投入少，但其對礦井運(yùn)輸系統(tǒng)干擾較大，如果出現(xiàn)故障，將使整個(gè)礦井的原煤運(yùn)輸系統(tǒng)出現(xiàn)問題，且對煤矸分選設(shè)備性能及管理要求極高。

（2）輔助布置方式 。是在原煤運(yùn)輸巷道附近，與巷道直交或斜交方向重新掘進(jìn)一條分選巷道和硐室，井下煤矸分選系統(tǒng)獨(dú)立于原煤運(yùn)輸系統(tǒng)布置在分選巷道及硐室內(nèi)，這種布置方式具有便于維修、對原煤運(yùn)輸干擾小、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但是需要掘進(jìn)分選巷道及硐室，投入較大。

3.2 井下充填采煤系統(tǒng)布置

從工作實(shí)質(zhì)上講，井下充填采煤工作面由充填、采煤兩個(gè)工作面結(jié)合而成，以此實(shí)現(xiàn)兩者的同時(shí)作業(yè)。固體充填采煤工作面在綜采工作面后部增加了矸石充填系統(tǒng)，回風(fēng)順槽內(nèi)增加充填物料輸送系統(tǒng)，固體充填采煤系統(tǒng)主要包括：地面運(yùn)輸系統(tǒng)、投料系統(tǒng)、井下運(yùn)輸系統(tǒng)和工作面充填采煤作業(yè)系統(tǒng)。

（1）地面運(yùn)輸系統(tǒng)。地面運(yùn)輸系統(tǒng)是將地面的矸石從矸石山經(jīng)破碎、篩分后輸送至投料系統(tǒng)上口，其是充填工作面的第一步，是保證地面矸石輸送至井下的關(guān)鍵。地面輸送系統(tǒng)主要包括裝載機(jī)、膠帶輸送機(jī)、篩分機(jī)、破碎機(jī)四部分

（2）投料系統(tǒng) 。投料系統(tǒng)作為井下與地面的接連通道，是井下充填采煤系統(tǒng)中的重要組成部分之一。地面矸石在經(jīng)過篩選、破碎與存儲等環(huán)節(jié)后，在地面運(yùn)輸系統(tǒng)的工作下將其輸送到投料井的井口位置，矸石被投放至投料井內(nèi)經(jīng)過緩沖裝置緩沖后進(jìn)入井下充填矸石儲料倉，工作面進(jìn)行充填作業(yè)時(shí)將其通過料倉下部給料機(jī)放出，再運(yùn)至充填采煤工作面，以供充填作業(yè)使用。

（3）井下運(yùn)輸系統(tǒng) 。井下運(yùn)輸系統(tǒng)是將由投料井運(yùn)輸至井下的矸石，在矸石運(yùn)輸皮帶的運(yùn)輸下到達(dá)充填系統(tǒng)工作面。通過對膠帶輸送機(jī)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了矸石的連續(xù)輸送，以此滿足充填系統(tǒng)工作面對矸石的需求，保證了充填工作的正常實(shí)施?？梢哉f，井下運(yùn)輸系統(tǒng)對保證充填采煤系統(tǒng)的正常運(yùn)行起到不可取代的作用。

（4）工作面充填采煤作業(yè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是保證充填采煤工作順利進(jìn)行的關(guān)鍵系統(tǒng)，主要由兩部分構(gòu)成其工作面。第一部分為采煤工作面，其工作原理類似于一般采煤工作面；第二部分為充填工作面，主要包括自移式充填物料轉(zhuǎn)載機(jī)、充填采煤液壓支架與多孔底卸式充填輸送機(jī)等。

4 結(jié)論

本文介紹了煤礦井下采選充填一體化生產(chǎn)技術(shù)，并分析其急需解決的技術(shù)問題難點(diǎn)，對煤礦井下采選充采一體化生產(chǎn)系統(tǒng)布置進(jìn)行了詳細(xì)的分析，結(jié)合井下煤矸分選系統(tǒng)和充填采煤系統(tǒng)布置及工藝，對采選充填一體化生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了研究。

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