综合机械化固体充填采煤方法与技术研究
赵景明
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赵景明,. 综合机械化固体充填采煤方法与技术研究[J]. 中国机械研究,2021.12. DOI:10.12721/ccn.2021.157116.
摘要: 改革开放以来,随着工业发展的速度越来越快,人们在进行日常的生产生活过程中对煤炭资源的需求用量越来越多。由于大量的不合理开采,导致很多区域的煤层变成了空壳,严重的影响了地质环境的同时,还为日后的能源利用埋下了安全隐患。所以,开采单位在开采煤炭资源后,一定要对采空的煤层进行及时的充填,从而确保煤矿开采的安全性和持久性。本文通过对现代化充填采煤技术的开发难点和目标要求的细致分析,提出了可行性的综合机械化固体充填采煤方法并对相关的综合机械化固体充填采煤技术的实际运用进行了充分的研讨。为日后我国开展采煤工作提供了可靠的安全保障。
关键词: 综合机械化;固体充填采煤;技术研究;实际应用
DOI:10.12721/ccn.2021.157116
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引言:科技的不断发展,有助于各行各业的生产效率。在开展现代化的采煤工作施工时,如果开采单位想要提高采煤作业的施工效率和整体的煤炭质量,就一定要坚持高效率的开采原则,相关工作人员还要对煤层的状态以及地质的变化进行实时的监控,避免煤层出现塌落断裂的现象。开采单位要通过现代化的科学技术手段保证施工的安全性,与此同时,为了使我国煤炭资源基础不受到过度的开采,开采单位还必须要制定出一条可持续性发展的战略对策。

1 充填采煤技术发展历程

充填采煤的技术,主要应用在实际的采煤进程当中,开采单位通过把天然的矸石、河流中的石沙、开采现场附近的废弃物品以及石灰粉煤灰等全部灌注到被采空的煤壳当中,实现对地质岩层的变化和煤层区域塌陷完全控制的既定目标。随着开采技术的不断完善和创新,现阶段我国煤炭开采单位已经掌握了风力、水力、煤矸石、综合机械化等多种填充方法。在充填采煤技术的发展初期,开采单位将废弃的物品填充到已经开采完的煤层中仅仅只是为了增加可利用的土地面积,随着人们环境保护意识的提高,在进行到后期的发展时,人们慢慢的注意到充填技术对采煤工程的影响很大,于是通过不断的演变逐步把这一技术融入到了现代化的采煤方案之中。而其中最为关键的充填材料也从原始的废弃垃圾变换成了自然水、自然风、沙石、石灰粉煤灰、煤矸石等效果更好的物质材料。充填采煤技术也发展成现在的综合机械化固体充填。现代化的采煤技术在时间、环保、节约、安全、效率等方面都有了很大的提升,这就为我国的煤炭开采项目打下了夯实的、可靠的基础。

2 现代化充填采煤技术的开发难点与目标要求

2.1 实现充填采煤的技术难点

天然煤炭的形成主要是由于地壳运动导致各种物质长期沉淀积累造成的。目前我国在进行现有矿区开采时,最常用的开采技术就是综合机械化长壁开采法。这种技术方法最大的缺点就是随着开采作业的进行,采空位置的顶部岩层稳定性会越来越差。尽管我们已经了解了这一现象产生的具体原因,现场操作人员在开采时也已经对采空位置进行了支架的加固措施,但是因为后方区域一直处于采空的状态,煤层表面的地质依旧会有落陷的可能性发生,从而导致没有实施固定填充的岩层位置被落陷的地表填满。所以,为了达到充填采煤技术顺利实施的目的,开采单位一定要克服填充空间的固定问题;填充材料的运输安全问题以及填充材料的密实程度问题。

2.2 充填采煤技术的目标与要求

由于我国现代化的科技发展水平已经处于国际的领先地位。因此,在进行煤炭开采时开采单位必须要秉承着重效率、高标准、科技化的生产理念,确保煤炭开采安全的同时还要实现资源的长久性发展。所以,开采单位必须要主动的、合理的应用现代化的综合机械采煤设备以及相关的技术,保证采煤作业与填充工作同步顺利的执行。为了实现以上目的,具体的采煤技术必须要高效率、高标准,要符合我国环境保护的发展趋势。开采单位要严格的把控各个开采环节,防止地表发生落陷的现象。

3 综合机械化固体充填采煤方法

3.1 胶结充填采煤法

当下,在实际进行充填采煤的过程中,胶结充填采煤的方法是最为常用的技术手段之一,其主要有膏体、类膏体两种填充形式。胶结充填采煤法的实际应用方法是将物料用胶结剂进行粘结,以保证填充物能够迅速凝结,实现填充的目的。胶结填充法在操作上相对比较简单方便,且成本低廉。当然,工作人员在使用这种方法进行填充时,必须要保证胶结的物质达到能够承受地面压力的强度,并且要尽可能的降低成本。

3.2 煤矸石充填采煤法

煤矸石充填采煤法是目前为止最为经济实用的一种充填采煤法。煤矸石是在煤炭的生产过程中所产生的固体废弃物。这些废弃物给煤矿生产者造成了极大的困扰。而如果将煤矸石填充到采空的煤矿区,不仅处理了煤矸石废弃物,也解决了让填充人员头疼的物料来源,降低了填充成本。当然,在煤矸石填充过程中,除了煤矸石作为填充物料外,还应当有沙子、碎石等作为补充。在填充时必须要将煤矸石与石沙混合起来,减少填充的缝隙,以保证填充物对地表的支撑力。

3.3 高压注浆充填采煤法

高压注浆充填采煤法是目前比较新的一种填充采煤方法,也是较为稳固的一种填充方法。它的原理是通过高压注浆泵将水泥浆注入已经填充了物料的岩层中,待水泥浆固态化,填充物料便会被凝结在一起,从而达到填充的目的。这一填充方法能够很好的凝固填充物质,保证填充层的坚固性和对地表的支撑性。与胶结充填采煤法相比,这种方法更适用于土层比较湿润,含水量较高的空煤层。

4 综合机械化固体充填采煤技术的实际应用

现阶段,我国的一部分区域已经实施了综合机械化固体充填采煤技术。综合机械化固体充填采煤技术在城市的郊区煤矿所在地和建筑群所在地都会有极其突出的作用表现。如果煤矿位置在建筑群所在地的下面,那么就会对开采作业造成极大的难度。现场的相关采集人员在实施煤矿采集作业的同时还一定要做好建筑物保护的相关工作。现场的相关采集人员可以合理的使用综合机械化固体充填的采煤技术,将原始的煤矿支撑方式调整为固体物料后再开始煤矿的采集工作,这就不仅仅很好的对建筑群进行了保护,还大大的降低了开采单位的投入成本以及不必要的损失,同时还减少了对自然环境的破坏。

5 结束语

综合机械化固体充填采煤法在未来的采煤过程中,必将得到广泛的运用。但是,现阶段综合机械化固体充填采煤法的技术手段还有许多需要完善改进的地方,在实际的应用过程中还依旧有很多的问题隐患。到目前为止,我国主要运用胶结充填采煤法、煤矸石充填采煤法、高压注浆充填采煤法和煤灰粉代替水泥充填法等固体充填采煤法,不过由于以上方法具有一定的局限性。所以,开采单位必须要对实际应用中出现的问题进行及时的分析和处理,不断的完善综合机械化固体充填采煤法存在的不足。相信在不远的将来,我国的综合机械化固体充填采煤技术便会突飞猛进。

参考文献:

[1]缪协兴.综合机械化固体充填采煤技术研究进展[J].煤炭学报,2012,37(08):1247-1255.

[2]张强.固体充填体与液压支架协同控顶机理研究[D].中国矿业大学,2015.

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[4]杨晨光.综合机械化固体充填采煤方法与技术研究[J].科技经济市场,2016(05):18.

[5]巨峰.固体充填采煤物料垂直输送技术开发与工程应用[D].中国矿业大学,2012.

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