充填采煤技术在煤层开采中的技术要点研究

2015-03-20王润贵山西灵石华苑煤业有限公司山西灵石031302

中国新技术新产品 2015年5期

关键词：技术要点研究

王润贵（山西灵石华苑煤业有限公司，山西灵石 031302）

充填采煤技术在煤层开采中的技术要点研究

王润贵
（山西灵石华苑煤业有限公司，山西灵石 031302）

摘要：本文主要对膏体物质充填采煤技术、矸石充填采煤技术以及高水材料性质的充填采煤技术三种充填技术进行技术要点研究，希望可以为采煤单位提供一些技术借鉴，以提升煤炭开采工作的效率与质量。

关键词：充填采煤技术；煤层开采；技术要点；研究

煤炭开采过程中没有经过科学系统的规划，粗放式的开采导致了开采过程中的种种不安全因素的出现。因此有必要对煤炭开采技术要点进行系统全面研究，不断提升煤炭开采质量，促进资源的科学合理利用，保证采煤业可持续发展。

1 煤层开采中主要使用的充填采煤技术

在煤炭资源开采过程中会产生大量的废弃物质，而且会对岩层形成一定的破坏，据资料统计，我国现在每年因煤炭开采而产生的黄土、煤矸石等固体废弃物可达4.5亿吨，大量的固体废弃物堆积在矿井周围不仅会占用较大面积的耕地，还会造成生态环境的污染破坏。因此如何处理固体废弃物质便成为煤炭开采行业面临的重要问题。充填采煤技术可以实现对固体废弃物的科学处理，采用充填矿井的方式还可以保护矿区的岩层稳定，避免各种人为的地质灾害，保护了矿区周边的自然生态环境，真正达到了环保、绿色、科学、经济的煤炭开采效果。煤层开采充填技术主要是将煤矿矿井周边区域的固体废弃物进行适当的处理后对开挖后的煤层进行充填。煤矿矿井充填在刚出现时采用直接充填的方式，但不能达到较好的充填效果，因此发展出许多先进的充填方式，我国由于煤炭开采技术因素的限制以及开采条件与环境的制约，充填采煤技术发展并不完善。目前主要的充填采煤技术有膏体物质充填采煤技术、煤矸石充填采煤技术和高水材料性质的充填采煤技术。

1.1 膏体物质充填采煤技术

膏体物质充填技术首先对煤矿各种固体废弃物质进行科学加工处理，主要是对黄土、煤矸石、泥沙等按照一定的配比方式与膏状物质结合在一起，保证混合物质呈现出牙膏状态。填充物调制好以后，在重力以及机械压力的作用下使其充分关灌注到矿井中去，主要采用的机械设备为重力充填泵等。膏状粘稠物充填作业一般是在原来的采煤作业区域内，因为煤矿本身存在的限制性条件，需要对充填物质进行一定的实验考察，保证它能够发挥充填作用时才可进行实际操作。在技术实施过程中可以发现，膏体物质对煤矿采空区域的充填具有良好的流动性，而且能够保证充填的充分性，膏体充填物质在凝固后具有较高的强度，因此对矿区岩层的稳定性具有较大的保障作用，可以有效避免岩层滑动以及地面塌陷等状况。膏体物质充填采煤技术往往需要投入较大的资金，较高的经济投入使膏体物质充填技术在采煤过程中的运用得到了较大的限制。

1.2 煤矸石充填采煤技术

煤矸石主要产生于煤炭开采的过程，煤矸石充填技术就地取材，主要通过重力、风力以及其他形式的外力作用将煤矸石等其他固体废弃物输送至采空矿井中进行充填。煤矸石充填采煤技术主要有机械化充填、人工手动充填以及自溜充填三种形式。机械化充填技术包括一般性机械化充填与综合性机械化充填。一般性机械化充填技术首先需要对采空矿井周边情况进行考察，采用煤矸石抛掷机械向采空区域进行填充。一般性机械化煤矸石填充主要应用于煤层较浅、规模较小的煤矿地区，技术简单成本低廉，具有较高的适用性。综合性的机械煤矸石充填技术主要运用于大型综合性机械化采煤技术的矿区，该项充填技术往往将多种充填工艺相结合，操作比较复杂，技术要求高，成本消耗也比较大。人工手动充填主要由工人进行充填操作，效率较低，质量很难保证。自溜充填技术在操作过程中会受到不稳定源动力输送的影响，不适合在煤矿生产条件较为恶劣的环境下使用，必须在较为优越的工作环境中使用。

1.3 高水材料性质的充填采煤技术

高水材料性质的充填采煤技术一种通过向充填物质中加入具有高水速的凝结材料来提高充填物质的性能，以保障充填效果的一种技术形式。在矿井充填物质的处理过程中使用大量的水资源会减少固体物质的使用，会造成充填过程中各种固体物质的浪费，通过加入适当的高水材料可以避免固体材料的过度浪费，减少高科技设备的使用频率，节约充填技术的成本，达到很好的环境保护的效果。但是具有高水性质的充填材料抗风化性以及耐高温性较差，因此在长期使用的过程中，会使矿井中的填充物质性质逐渐发生改变，很难保证长久的充填效果。但通过高水材料的科技研发可以适当做出性能的改进与完善，提高其充填质量。

2 综合机械化的固体充填矿井采煤技术要点分析

综合机械化的固体充填技术对技术人员有较高的要求。技术人员在充填过程中应当对充填通道的设计、充填空间的限制进行科学评定，并对充填过程中可能出现的问题进行预测，制定好处理各项事故的措施。经过科学试验以及实际操作经验，可以通过以下几种方式避免或解决综合机械化固体充填矿井技术中遇到的问题。

2.1 水平短梁的应用

采用水平短梁代替一些常规综合性采煤液压支架所需的掩护斜梁，直接采用固体充填物灌注技术将固体充填物灌注到水平短梁所掩护的空间之内，避免了固体充填物与煤矿矿井采空区域的直接接触，这样便可解决由充填空间限制产生的充填技术问题。

2.2 带式输送机的应用

带式输送机可以保证固体充填物可以处在连续不断的运送状态。在操作时，将已经按照科学比例配制好的固体充填物质运送至充填机中，充填机所处位置是在充填机械所掩护的短梁之下，带式输送机可有效维护固体充填物的连续输送，能够保证固体充填物质不发生堵塞问题，因此直接解决了通道设计中的故障问题。

2.3 辅助动力机的应用

充填过程中所使用的固体充填物因为受到重力作用会从刮板式的充填机开口中垂直落进用于掩护短梁而设置的掩护空间中，这样会为充填工作带来较大的麻烦。通过辅助动力机的压力作用可以实现充填固体在采空区域的充分压实，防止固体充填物质的垂直落下，进而保证煤研石等一些固体填充物具备良好的密实性能，为充填后的煤矿的采空区域提供了优良的采煤环境。