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        綜合機(jī)械化固體充填采煤方法與技術(shù)應(yīng)用

        2019-05-30 11:59:52劉冬強(qiáng)高偉明陳旭
        山東工業(yè)技術(shù) 2019年10期

        劉冬強(qiáng) 高偉明 陳旭

        摘 要:中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展離不開資源能源的支持,煤炭作為一種重要的能源,對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著非常重要的作用。我國的煤炭資源比較豐富,原煤產(chǎn)量也一直高居世界第一,但是原煤的消耗量也非常大。因此就需要不斷提高采煤工藝,提高采煤技術(shù)和開采效率。

        關(guān)鍵詞:綜合機(jī)械化;固體充填;采煤方法

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.095

        0 引言

        我國社會經(jīng)濟(jì)在高速發(fā)展的同時,對于采煤技術(shù)也提出了更高的要求。為了適應(yīng)當(dāng)前社會對煤炭資源的需求,就必須對傳統(tǒng)的采煤方式進(jìn)行優(yōu)化,進(jìn)一步改善采煤技術(shù),提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

        1 充填采煤方法分析

        在采煤行業(yè)中,運(yùn)用現(xiàn)代化充填采煤技術(shù),需要具有高效率、高產(chǎn)量、嚴(yán)格控制巖層運(yùn)動與地表沉陷、采用先進(jìn)的機(jī)械化裝備、安全經(jīng)濟(jì)可靠等優(yōu)點(diǎn)。綜合充填采煤方法的發(fā)展歷程,只有采用科學(xué)合理的方法,才能不斷提高采煤技術(shù)。

        充填開采方法在國際上已經(jīng)經(jīng)歷了上百年的發(fā)展,然而最早有計劃提出的充填開采方法是在1915年。在近幾十年的發(fā)展歷程中,充填開采技術(shù)大量運(yùn)用于國內(nèi)外的貴重金屬物以及非金屬礦山開采,并且取得了較好的成效。充填開采方法也經(jīng)歷了廢棄物干式充填階段、水砂充填階段、細(xì)砂膠結(jié)充填階段和膏體等充填階段,不僅獲得了廣泛運(yùn)用,還取得了高效的經(jīng)濟(jì)效益。

        如今我國很多學(xué)者將運(yùn)用比較成熟的膏體充填方法以及其他現(xiàn)代充填方法運(yùn)用在采煤行業(yè)中,并且通過大量的研究實(shí)踐,在膠結(jié)充填物方法上也獲得了相應(yīng)的成績。然而在實(shí)際應(yīng)用中,由于其技術(shù)水平低下,耗費(fèi)的成本費(fèi)用高,在應(yīng)用程度和范圍上還存在一定的局限性。

        在上個世紀(jì),歐洲很多采煤國家就開始利用水砂充填方法進(jìn)行了采煤實(shí)驗(yàn)。其中波蘭采用密實(shí)水砂充填技術(shù)成為首個成功開采城市下壓煤的國家。在上個世紀(jì)的五六十年代,我國的撫順等采煤地區(qū),也開始利用水砂充填方法進(jìn)行了采煤實(shí)驗(yàn)。要想控制好地表沉陷,就要合理控制好充填物的密實(shí)度。由于這種采煤效率比較低下,耗費(fèi)的成本費(fèi)用較高,并且砂石充填材料嚴(yán)重缺失,因此這種采煤方法無法在我國廣泛運(yùn)用。

        煤礦矸石充填方法主要分為矸石自溜充填、矸石簡易機(jī)械充填、矸石風(fēng)力充填和人工矸石充填四種類型。目前,我國的淮南、北京等礦山地區(qū)曾經(jīng)使用過這種采煤方法。然而矸石風(fēng)力充填方法對于充填系統(tǒng)、機(jī)械設(shè)備以及填充材料的要求較高,因此適用范圍就比較小。曾在上個世紀(jì)八十年代,我國就開展過對矸石充填方法的研究,然而卻無法控制好地表沉陷。主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的機(jī)械設(shè)備比較落后,充填工藝比較落后,理論指導(dǎo)不夠完善,導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下,工作強(qiáng)度大,因此無法實(shí)現(xiàn)廣泛推廣。

        在實(shí)際的采煤過程中,在充填原理、方法上存在很多問題,是導(dǎo)致采煤技術(shù)一直無法高速發(fā)展的直接原因。當(dāng)?shù)V脈被開采之后,就會留下巨大的礦坑,如果采用傳統(tǒng)的充填方法,在巖體運(yùn)動的作用下,就會導(dǎo)致礦坑坍塌,難以維護(hù)之前的空間和通道。

        2 綜合機(jī)械化固體充填采煤的原理以及技術(shù)應(yīng)用

        (1)綜合機(jī)械化固體充填采煤的原理。綜合機(jī)械化固體充填采煤方法,就是借助綜合機(jī)械化采煤操作設(shè)施,同時可以實(shí)現(xiàn)固體充填操作。在綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)應(yīng)用中,最為關(guān)鍵的部分就是需合理解決充填空間、充填通道以及充填動力三大問題。

        水砂充填方式主要是由水作為主要充填動力,將砂采用管道運(yùn)輸方式來運(yùn)輸采空區(qū)域內(nèi)。風(fēng)力充填方法就是將矸石打磨碎化之后,借助風(fēng)的充填動力,將粉碎的矸石采用管道的方式來吹入采空區(qū)域內(nèi)。膏體充填方法主要是將細(xì)小的固體顆粒物質(zhì)加入相應(yīng)材料之后,然后制作成膏體。在采用管道運(yùn)輸方式,借助高壓泵作為充填動力,將其擠入采空區(qū)域內(nèi)。這幾種采煤方法都由于材料較少,成本費(fèi)用較高,因此在實(shí)際采煤中很難實(shí)現(xiàn)。因此為了提高產(chǎn)量,獲取高效益,就需要借助綜合機(jī)械化采煤技術(shù)。

        (2)綜合機(jī)械化固體充填采煤的技術(shù)。在綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)運(yùn)用中,具有三大技術(shù)難點(diǎn)。首先表現(xiàn)為需要拆除傳統(tǒng)的綜合采煤機(jī)械設(shè)備液壓支架的掩護(hù)斜梁,用水平短梁替代,然后將固體采用直接填充的方法,充填到水平短梁掩護(hù)下的空間內(nèi),而不是直接充填到采空區(qū)域。其次表現(xiàn)為需要采用帶式輸送機(jī)將充填固體運(yùn)送至水平短梁的掩護(hù)下,然后采用刮板式充填機(jī)械設(shè)備,為固體充填物建立一個持續(xù)輸送的通道。最后表現(xiàn)為當(dāng)充填固體從刮板式充填機(jī)械設(shè)備的開口處落入水平短梁的掩護(hù)空間內(nèi)時,還需要借助壓實(shí)機(jī)不斷增加運(yùn)輸動力,才能將采空區(qū)域內(nèi)的充填物完全壓實(shí),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)密封充填。

        3 應(yīng)用效果分析

        采用綜合機(jī)械化固體充填采煤方法,可以有效控制采煤地區(qū)的地表沉陷,而且可以提高壓實(shí)效果。因此這種采煤方法可以適用于采用傳統(tǒng)采煤方法的同一區(qū)域;在采煤過程中雖然會增加相應(yīng)的成本費(fèi)用,但是大大提高了采煤效率和質(zhì)量,縮短了采煤工期,非常經(jīng)濟(jì)、安全、可靠、實(shí)用,可以為采煤企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益;此外采用充填方法,可以將矸石、黃土、粉煤灰等物體填充到地下,既實(shí)現(xiàn)了廢棄物的循環(huán)利用,還能夠保護(hù)生態(tài)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置和合理使用。

        4 結(jié)語

        綜上所述,煤炭企業(yè)作為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),企業(yè)的發(fā)展直接影響國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及社會穩(wěn)定。因此只有不斷優(yōu)化采煤技術(shù),提高煤礦企業(yè)的生產(chǎn)能力,實(shí)現(xiàn)企業(yè)利潤最大化,才能提高市場競爭實(shí)力。

        參考文獻(xiàn):

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        [2]張鑫.井下煤矸分離及綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)探究[J].能源與節(jié)能,2018(11):135-136,166.

        [3]段龍.井下煤矸分離及綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)研究[J].山西煤炭管理干部學(xué)院學(xué)報,2017,29(01).

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