（山西約翰芬雷設(shè)計(jì)工程有限公司 山西 030001）

利用傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行采煤工作，不僅煤產(chǎn)量低，而且還由于采空區(qū)的塌陷，導(dǎo)致上覆地層劇烈運(yùn)動(dòng)，使地面大量沉降，造成地下水枯竭。資源，減少河流的凈流量。土地沙漠化以及其他生態(tài)和環(huán)境問題實(shí)際上對我國煤炭工業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展實(shí)際上是極為不利的。煤矸石充填技術(shù)則是煤礦事業(yè)發(fā)展到一定階段之后誕生的一種新型技術(shù)，相較于傳統(tǒng)的煤礦開采技術(shù)來說，其是對煤礦開采中沒有價(jià)值的矸石的一次再利用，具有技能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。在煤礦篩分、矸石破碎、充填系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用期間，通過裝煤和采煤液壓支架，固體多孔底卸裝煤輸送機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備的有效結(jié)合，以及裝煤和采煤技術(shù)的并行運(yùn)行，可以進(jìn)一步提高煤炭產(chǎn)量，延長礦山使用年限，減少煤炭開采對地面和建筑物的破壞。同時(shí)，有效實(shí)施綜合機(jī)械固體填充技術(shù)還可以減少煤矸石等廢物對生態(tài)環(huán)境的破壞，有效改善礦區(qū)周圍的生活和居住環(huán)境。

1.井下煤矸篩分、矸石破碎、充填系統(tǒng)技術(shù)分析

煤石的地下篩選，運(yùn)輸，填充和壓實(shí)綜合開采技術(shù)是煤礦開采技術(shù)進(jìn)步的重要表現(xiàn)形式之一。該技術(shù)是對井下廢棄矸石的再利用，在該技術(shù)運(yùn)作過程中，井下采煤-篩分-充填-采煤的閉合開采體系得以順利形成。

(1)井下煤矸分離方法、設(shè)備及系統(tǒng)概述

當(dāng)矸石在地下分離時(shí)，可采用移動(dòng)篩分機(jī)的選煤技術(shù)進(jìn)行粗選。具體過程如下：首先對原煤進(jìn)行相應(yīng)的分類和篩分，然后將篩分后的物料送至給煤帶式輸送機(jī)，將剩余的篩分物輸送至煤帶式輸送機(jī)，并使用TDS干選設(shè)備進(jìn)行分選。篩選出的物品進(jìn)行相應(yīng)的分選操作，然后借助皮帶機(jī)，將廢棄矸石輸送到工作面上，對矸石實(shí)施進(jìn)一步分揀，針對矸石輸送過程中所產(chǎn)生的煤泥水，則可以借助專業(yè)的煤泥水工藝將其處理掉。

(2)井下充填采煤系統(tǒng)布置

與常規(guī)采掘面相比，回填采掘面增加了回填面。在具體的技術(shù)應(yīng)用中，充填煤工作面可以看作是前部采煤工作面與后部充填工作面的結(jié)合。篩分后的煤石從工作面的輸送帶經(jīng)自動(dòng)移動(dòng)的物料輸送機(jī)輸送到煤粉水力支撐后懸掛在頂梁下方的煤粉輸送機(jī)，然后通過排料孔排至煤層。在該空間中，然后使用安裝在支架后部的搗固機(jī)來壓實(shí)已排放到填充空間中的填充材料，從而可以壓實(shí)最初松散堆積的填充材料，填充物的承載能力得到了有效的提升，并且達(dá)到了控制覆巖運(yùn)動(dòng)的效果。

2.煤矸石充填系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備

在井下煤矸篩分、矸石破碎和充填系統(tǒng)技術(shù)的實(shí)施過程中，需要應(yīng)用的設(shè)備多種多樣，主要包括以下幾個(gè)方面：

第一個(gè)是自夯式充填采礦液壓支架。液壓支架主要由頂梁，立柱，底座，尾梁，尾梁千斤頂，煤礦輸送機(jī)，壓實(shí)千斤頂，調(diào)節(jié)千斤頂和壓實(shí)板組成。支架的前部和后部布置了兩個(gè)位置不等且方向相同的輸送機(jī)。前者用于運(yùn)輸煤炭，后者用于運(yùn)輸填充材料，以便更好地確保支撐和填充的多種功能。

第二個(gè)是多孔底部卸料填充輸送機(jī)。刮板輸送機(jī)的斜槽的中間板上設(shè)有排放孔。輸送溜槽配有插入板和插座，然后可以有效控制固體填充材料的填充范圍，速度和總量。同時(shí)，將滑槽連接方法轉(zhuǎn)換為螺栓連接，以增加連接的強(qiáng)度和靈活性。

第三個(gè)是自動(dòng)移動(dòng)的煤矸石轉(zhuǎn)移機(jī)。輸送機(jī)屬于連接灌裝帶輸送機(jī)和多孔底部卸料灌裝輸送機(jī)的中間環(huán)節(jié)。轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)的機(jī)身為框架結(jié)構(gòu)，分為三個(gè)部分：水平部分，傾斜部分和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分。

3.井下煤矸篩分、矸石破碎、充填系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用方案實(shí)施

(1)煤矸篩分破碎設(shè)備技術(shù)要求及選型

首先，在應(yīng)用該系統(tǒng)技術(shù)時(shí)，需要在-550米以下的暗主井上面布置充填巷以及矸石倉，根據(jù)風(fēng)動(dòng)力充填矸石要求，破碎矸石粒度一般在20-40毫米最為合適，為了進(jìn)一步減少矸石篩選破碎系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，可以嘗試應(yīng)用二級篩選破碎。同時(shí)，其對于系統(tǒng)矸石處理能力也提出了較高的要求，每小時(shí)處理矸石不能少于120噸，矸石處理后的粒度要在40毫米以下。如果采用一級篩選，則需要在-550暗主井皮帶卸載與-260總回皮帶機(jī)尾塔搭接觸安裝以及篩選，主要是將煤炭中的大塊矸石篩出。安裝一部振動(dòng)篩，要保證振動(dòng)篩每小時(shí)能夠處理80-240噸的煤炭矸石，被篩出的矸石進(jìn)入矸石破碎系統(tǒng)。

其次，要做好篩分與破碎系統(tǒng)連接設(shè)備的選型工作。同時(shí)，在矸石篩分與破碎過程中，如果處理不當(dāng)則可能會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)，即矸石中可能有一定數(shù)量具有實(shí)用價(jià)值的煤炭存在，如果挑揀不合理，如在初步篩分工作結(jié)束之后，將矸石放入了快速皮帶上，那么矸石中殘留的大煤塊就無法有效的揀出。因此，初步篩分結(jié)束后，最好是將矸石轉(zhuǎn)入慢速皮帶，減少資源的浪費(fèi)。

最后，矸石破碎系統(tǒng)的選型也是至關(guān)重要的。在選擇矸石破碎機(jī)時(shí)，可以結(jié)合煤礦矸石大小、數(shù)量以及形狀等科學(xué)合理的選擇。同時(shí)還需要考慮矸石破碎機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，即其破碎一定數(shù)量矸石需要花費(fèi)的時(shí)間。矸石破碎機(jī)的選型分為一級破碎機(jī)和二級破碎機(jī)兩個(gè)大類。在最好一級破碎機(jī)選型工作之后，要實(shí)施二級破碎機(jī)選型。選型時(shí)，需要注意的是不論是一級矸石破碎機(jī)還是二級矸石破碎機(jī)，都需要從每小時(shí)處理矸石重量、運(yùn)輸皮帶運(yùn)輸能力、破碎機(jī)進(jìn)料尺寸等方面著手，要保證破碎機(jī)能夠最大限度的發(fā)揮其價(jià)值和作用，使得破碎機(jī)系統(tǒng)能夠更加高效的運(yùn)轉(zhuǎn)。

(2)矸石充填系統(tǒng)的選擇與應(yīng)用

為了更好的提高充填質(zhì)量和速度，針對矸石充填系統(tǒng)必須要正確合理的選擇，要采用充填能力達(dá)到80噸每小時(shí)的大風(fēng)量低風(fēng)壓風(fēng)動(dòng)力充填。同時(shí)，煤炭開采期間還將會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，大量粉塵聚集的情況下，容易引發(fā)安全事故，如粉塵自燃，同時(shí)煤礦工人頻繁接觸粉塵，還會(huì)導(dǎo)致塵肺病。因此，在煤礦開采期間，還應(yīng)當(dāng)想辦法控制粉塵的危害，如可以充實(shí)在充填管路輸出口裝設(shè)加工—注水器，減少粉塵出現(xiàn)比例。

4.井下煤矸篩分、矸石破碎、充填系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用的注意事金

在煤礦開采工作實(shí)施期間，井下煤矸篩分、矸石破碎、充填系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用雖然具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，有助于煤礦事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，但是在相關(guān)技術(shù)應(yīng)用期間實(shí)際上也對煤礦企業(yè)的綜合實(shí)力、技術(shù)水平等提出了更高的要求，要想有效應(yīng)用該技術(shù)，發(fā)揮充填系統(tǒng)技術(shù)的作用優(yōu)勢，還需要把握好以下注意事項(xiàng)。

首先，要做好煤礦探勘工作，了解煤礦煤炭開采工作實(shí)施現(xiàn)狀，對采礦環(huán)境、機(jī)械設(shè)備以及作業(yè)人員等進(jìn)行多方考察，分析當(dāng)前煤礦是否適用充填系統(tǒng)技術(shù)，在技術(shù)應(yīng)用期間，有哪些注意事項(xiàng)。

其次，要加強(qiáng)對采煤工作人員的技術(shù)培訓(xùn)，采煤工作人員綜合技術(shù)水平的高低直接影響著煤炭開采的質(zhì)量效果，如果在井下煤矸篩分、矸石破碎、充填系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用期間，負(fù)責(zé)煤炭開采的施工人員對于該技術(shù)的應(yīng)用原理及方法不夠了解，那么他們可能難以高效的運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)，這樣技術(shù)的作用優(yōu)勢也就難以有效發(fā)揮出來。所以說，在充填系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用期間，還需要加強(qiáng)對工作人員的技能培訓(xùn)，保證他們對該技術(shù)已經(jīng)充分掌握了，然后才能將工作人員安排到相應(yīng)崗位之上，有序開采煤炭開采工作。而且日常工作中，還需加強(qiáng)對施工技術(shù)人員的考核，因此機(jī)械設(shè)備處在不斷更新?lián)Q代的過程中，隨著機(jī)械設(shè)備的老化，以及煤炭開采技術(shù)的進(jìn)步，部分傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備可能會(huì)被淘汰，而在此過程中如果技術(shù)人員不深入的學(xué)習(xí)與鉆研，可能就無法真正的掌握相關(guān)技術(shù)，所以說，在培訓(xùn)的同時(shí)加強(qiáng)工作人員考核也是極為有必要的，這樣才能保證施工人員技術(shù)水平達(dá)到規(guī)定要求。

最后，還需保證煤炭開采的安全性，眾所周知，煤炭開采是一項(xiàng)危險(xiǎn)系數(shù)極高的工作，開采過程中一個(gè)微小的失誤，就可能會(huì)觸發(fā)巨大的安全事故。因此，為了保證煤礦生產(chǎn)的安全性，還需加強(qiáng)對煤炭生產(chǎn)的安全監(jiān)督，負(fù)責(zé)安全監(jiān)督巡查的工作人員要熟練掌握井下煤矸篩分、矸石破碎、充填系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用的重難點(diǎn)，明確技術(shù)應(yīng)用在哪些環(huán)節(jié)更容易出現(xiàn)安全事故，然后對相關(guān)生產(chǎn)環(huán)境重點(diǎn)監(jiān)控，盡可能的杜絕和規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，保證煤炭開采的安全性。同時(shí)，煤炭開采的安全性事關(guān)每一個(gè)采掘人員的安全，在監(jiān)督維護(hù)煤炭開采安全性，保證煤矸篩分、矸石破碎、充填系統(tǒng)技術(shù)有效運(yùn)用的過程中，不能僅僅只是從技術(shù)設(shè)備方面入手，還需提高煤礦開采工作人員的安全意識(shí)，促使他們自覺主動(dòng)的維護(hù)生產(chǎn)安全，按照規(guī)定要求操作各項(xiàng)機(jī)械設(shè)備。

簡而言之，隨著煤炭工業(yè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，采礦技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。中國的固體煤開采技術(shù)已經(jīng)從矸石充填，綜合機(jī)械固體充填，井下開采，選擇和充填一體化發(fā)展到目前的井下煤石篩分、矸石破碎和充填系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)歷了很長的過程。它有效地利用了煤矸石和其他廢物，在促進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和保護(hù)礦區(qū)土地方面具有相對積極的作用。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，未來它將朝著更好的方向發(fā)展，并發(fā)揮更大的價(jià)值和作用。