摘 要：在對綜合機械化固體充填采煤一體化技術(shù)進行介紹的基礎(chǔ)上，本文從作業(yè)物資輸送系統(tǒng)布置、充填與采煤并舉兩方面對技術(shù)的應用要點展開了分析，并對技術(shù)的未來發(fā)展進行了探究。

關(guān)鍵詞：綜合機械化采煤；充填采煤技術(shù)；一體化技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.100

0 引言

作為煤炭消費大國，我國擁有豐富的煤炭資源。但是與發(fā)達國家相比，我國在煤炭開采方面的技術(shù)較為落后，無法滿足煤炭開采的效率要求，同時煤炭開采也給環(huán)境帶來了嚴重污染，不利于促進礦井的長久發(fā)展。而提出綜合機械化固體充填采煤一體化技術(shù)，有助于解決煤礦開采問題和環(huán)境污染問題，因此還應對該技術(shù)展開進一步的研究和應用。

1 綜合機械化固體充填采煤一體化技術(shù)

在煤礦開采的過程中，采礦區(qū)上的覆巖層將會隨著開采工作的推進而逐漸垮落，所以會給煤礦開采人員帶來安全威脅。為解決這一問題，充填采煤技術(shù)得到了應用，即通過對采空區(qū)進行膏體、高水材料等不同材料的充填，形成穩(wěn)定的采礦區(qū)，繼而為煤礦開采提供保證。伴隨著機械化技術(shù)水平的提升，同時伴隨著人們環(huán)保意識的增強，綜合機械化固體充填采煤一體化技術(shù)得到了研發(fā)。采用該技術(shù)，就是利用機械將煤礦開采形成的矸石、粉煤灰等固體廢棄物充填至采礦區(qū)，以達到控制巖層移動的目的。在整個過程中，由于聯(lián)合采用了綜合機械化采煤技術(shù)和固體充填采煤技術(shù)，因此推動了采煤技術(shù)的一體化發(fā)展。采用該技術(shù)，首先能夠保證采礦區(qū)的頂板不垮落，為煤礦開采提供安全保障。其次，采用該技術(shù)實現(xiàn)了對煤礦開采過程中產(chǎn)生的固體廢棄物的利用和處理，所以能夠為采煤作業(yè)帶來一定的環(huán)保效益。最后，通過綜合機械化采煤，可以使煤礦開采保持較高的效率，因此能夠滿足企業(yè)生產(chǎn)需求。

2 綜合機械化固體充填采煤一體化技術(shù)的應用要點

2.1 作業(yè)物資輸送系統(tǒng)布置

在應用綜合機械化固體充填采煤一體化技術(shù)進行開采作業(yè)時，首先還要解決充填固體材料和煤炭的運輸問題。在技術(shù)應用的過程中，主要需要以地面上建筑垃圾、矸石、粉煤灰等固體廢棄物為充填材料，需要從井上將材料輸送至井下的采煤工作面。而與此同時，采煤工作也正在進行，所以需要將井下的煤炭輸送至井上[1]。因此在技術(shù)應用的過程中，不僅需要解決物質(zhì)的連續(xù)輸送問題，還要完成物資輸送系統(tǒng)的科學布置，以確保煤礦開采和固體充填不會發(fā)生相互干擾。為達成這一目標，實現(xiàn)綜合機械化，需要完成物資輸送系統(tǒng)的布置。該系統(tǒng)由井上固體充填物料輸送系統(tǒng)、物料垂直連續(xù)輸送系統(tǒng)、井下煤炭輸送系統(tǒng)構(gòu)成。針對固體廢棄物，可以直接理應投放系統(tǒng)將其輸送至井下，然后利用帶式輸送機運輸至采礦區(qū)，利用刮板式充填機等設(shè)備進行充填。而井下煤炭輸送有其專用通道和系統(tǒng)，與固體充填料的運輸保持平行，同樣能夠利用投放系統(tǒng)輸送至地面。在采煤工作面后，需要完成充填作業(yè)面的布置。在該工作面上，需進行一條固體充填料輸送帶的設(shè)置，用于將物料輸送至充填設(shè)備。

2.2 充填與采煤并舉的實現(xiàn)

在技術(shù)應用的過程中，還要同時進行煤礦開采。為保證采煤作業(yè)安全，還要利用一體化液壓支架支撐頂板。該支架的設(shè)置，是結(jié)合多年研究結(jié)果得到的結(jié)論。通過對固體充填開采煤礦的壓顯現(xiàn)規(guī)律進行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，可以完成采場礦壓力學模型的構(gòu)建，對充填采煤支架的主動受壓機理展開分析。不同于傳統(tǒng)支架被動進行頂板支撐，該種液壓支架能夠主動承受頂板壓力，為開采作業(yè)的安全進行提供保障。從結(jié)構(gòu)上來看，支架由前頂梁和后頂梁構(gòu)成，后者的支護力較強，能夠為充填作業(yè)提供頂板支撐力。而前者能夠為采煤作業(yè)的開展提供頂板支撐力，保證采煤與充填作業(yè)同時進行。在支架后頂梁下，存在兩根立柱，能夠提供較大的支撐力。該位置同時連接有充填和夯實設(shè)備，能夠在充填固體物料后，對其進行高效密實。從效果上來看，經(jīng)過夯實的的充填物強度能夠達到2MPa。

3 綜合機械化固體充填采煤一體化技術(shù)的發(fā)展

現(xiàn)階段，采用一體化技術(shù)進行煤礦開采和采空區(qū)充填，同時開展充填作業(yè)將在一定程度上對采煤作業(yè)效率產(chǎn)生影響。因為在充填的過程中，需要一定的時間對固體充填物進行夯實。采用機械自動化控制技術(shù)，可以實現(xiàn)充填和夯實作業(yè)的自動化控制，則能使充填和夯實效率得到提升，所以能夠更好的滿足一體化作業(yè)提出的效率要求。而在固體充填方面，使用廢石、建筑垃圾等材料，還應對材料的長期穩(wěn)定性和物理學性質(zhì)展開進一步分析[2]。結(jié)合分析結(jié)果，對固體充填材料的來源進行拓寬，則能使用城市生活垃圾、風積砂等各種材料作為煤礦固體充填材料，繼而更好的解決垃圾處理問題和充填物來源問題。此外，目前一體化技術(shù)的使用范圍依然受限，其適應的煤層高度在2.0-4.0m之間。想要在大采高和薄煤層開采中進行技術(shù)的應用，還要對采煤液壓支架、固體充填物夯實設(shè)備等技術(shù)的適應性問題展開研究。伴隨著淺部煤炭資源的逐步減少，深井開采必然成為煤炭資源的主要開采方式。因此，還要加強對綜合機械化固體充填采煤一體化技術(shù)的適應性研究，才能更好的進行技術(shù)的應用。

4 結(jié)論

通過研究可以發(fā)現(xiàn)，在煤礦開采的綠色化發(fā)展過程中，綜合機械化固體充填采煤一體化技術(shù)的研發(fā)，使得煤礦開采作業(yè)與采空區(qū)填充作業(yè)的同時開展成為了可能，不僅能夠有效提升煤礦開采效率，也能加強對固體廢棄物的回收利用，從而在為煤礦企業(yè)帶來更多經(jīng)濟效益的同時，創(chuàng)造一定的社會效益。因此，還應加強對該技術(shù)的研究，以便結(jié)合未來煤礦開采需求更好的進行技術(shù)的推廣應用。

參考文獻：

[1]黃曾華，南柄飛，張科學等.基于Ethernet/IP綜采機器人一體化智能控制平臺設(shè)計[J].煤炭科學技術(shù)，2017，45（05）：9-15.

[2]楊所武.煤礦井下采選充采一體化工藝與技術(shù)研究[J].山東煤炭科技，2016（02）：21-22+24.

作者簡介：牛辰（1988-），男，山西大同人，本科，助理工程師，研究方向：煤礦機電。