現代采煤工藝探析

　　一、我國煤礦采煤工藝
　　
　　采煤工藝的發展將帶動煤炭開采各環節的變革，我國的長壁采煤方法已趨成熟，放頂煤采煤的應用在不斷擴展，應用水平和理論研究的深度和廣度都在不斷提高，急傾斜、不穩定、地質構造復雜等難采煤層采煤方法和工藝的研究有很大空間，主要方向是改善作業條件，提高單產和機械化水平。
　　（1）開發煤礦高效集約化生產技術、建設生產高度集中、高可靠性的高產高效礦井開采技術。以提高工作面單產和生產集中化為核心，以提高效率和經濟效益為目標，研究開發各種條件下的高效能、高可靠性的采煤裝備、工藝、生產系統和開采布置，生產過程監控與科學管理等相互配套的成套開采技術，發展各種礦井煤層條件下的采煤機械化，進一步改進工藝和裝備，提高應用水平和擴大應用范圍，提高采煤機械化的程度和水平。（2）開發“淺埋深、硬頂板、硬煤層高產高效現代開采成套技術”，主要用以解決以下技術難題。硬頂板控制技術，研究埋深淺、地壓小的硬厚頂板控制技術，主要通過巖層定向水力壓裂、傾斜深孔爆破等頂板快速處理技術，使直接頂能隨采隨冒，提高頂煤回收率，且基本頂能按一定步距垮落，既有利于頂煤破碎，又能保證工作面的安全生產。硬厚頂煤控制技術，研究開發埋深淺、支承壓力小條件硬厚頂煤的快速處理技術，包括高壓注水壓裂技術和頂煤深孔預爆破處理技術，使頂煤體能隨采隨冒，提高其回收率。頂煤冒放性差、塊度大的綜放開采成套設備配套技術，研制既有利于頂煤破碎和頂板控制，又有利于放頂煤的新型液壓支架，合理確定后部輸送機能力。促進工作面的高產高效。（3）緩傾斜薄煤層長壁開采。主要研究開發：體積小、功率大、高可靠性的薄煤層采煤機、刨煤機；研制適合刨煤機綜采的液壓支架；研究開發薄煤層工作面的總體配套技術和高效開采技術。（4）緩傾斜厚煤層一次采全厚大采高長壁綜采。應進一步加強完善支架結構及強度，加強支架防倒、防滑、防止頂梁焊縫開裂和四連桿變形、防止嚴重損壞千斤頂措施等的研究，提高支架的可靠性，縮小其與中厚煤層（采高3m左右）高產高效指標的差距。（5）各種綜采高產高效綜采設備保障系統。要實現高產高效，就要提高開機率，對“支架——圍巖”系統、采運設備進行監控。今后研究的重點是：通過電液控制閥組操縱支架和改善“支架——圍巖”系統控制，進一步完善液壓信息、支架位態、頂板狀態、支護質量信息的自動采集系統；乳化液泵站及液壓系統運行狀態的檢測診斷；采煤機在線與離線相結合的“油——磨屑”監測和溫度、電信號的監測；帶式輸送機、刮板輸送機全面狀態監控。
　　
　　二、小煤礦技術改造和機械化開采技術
　　
　　實施國家關閉小煤礦，淘汰落后生產技術和生產設備，提高平均單井規模的技術政策，開發小型煤礦機械化、半機械化開采技術和裝備，改進小煤礦的采煤方法和開采工藝，提高采煤工作面的單產和工效；提高小煤礦的頂底板控制技術水平，最大限度地減少頂底板事故率。
　　
　　三、深礦井開采技術
　　
　　深礦井開采的關鍵技術是：煤層開采的礦壓控制、沖擊地壓防治、瓦斯和熱害治理及深井通風、井巷布置等；需要攻關研究的是：深井圍巖狀態和應力場及分布狀態的特征；深井作業場所工作環境的變化；深井巷道（特別是軟巖巷道）快速掘進與支護技術與裝備；深井沖擊地壓防治技術與監測監控技術；深礦井高產高效開采有關配套技術；深礦井開采熱害治理技術與裝備。
　　
　　四、采場圍巖控制技術
　　
　　（1）進一步完善采場圍巖控制理論。以科學合理、優化高效的巖層控制技術來保證開采活動的安全、高效、低成本為目標，深入總結我國幾十年的礦山壓力研究成果，以理論分析、現代數學力學和實測法相結合運用先進的計算機技術，深入研究各種煤層地質及開采條件，如急傾斜、大采高、大采深采場礦山壓力顯現規律及圍巖破壞與平衡機理，不斷完善采場圍巖控制技術。（2）研究堅硬頂板與破碎頂板條件下應用高技術低成本巖層控制技術。目前，由于應用高壓注水、深孔預裂爆破處理堅硬頂板和應用化學加固技術存在工藝復雜、成本高的問題，因而需進一步研究開發新技術、新工藝、新材料來解決這些問題。（3）放頂煤開采巖層和支架—圍巖相互作用機理。研究放頂煤開采力學模型、圍巖應力、頂煤破碎機理、支架—頂煤—直接頂—基本頂相互作用關系；運用離散元等方法研究頂煤放落規律，提出放煤優化準則和提高頂煤回收率的途徑。（4）支護質量與頂板動態監測技術。在總結緩傾斜中厚長壁工作面開展支護質量與頂板動態監測方面，應進一步在堅硬頂板、破碎頂板、急傾斜、放頂煤工作面開展支護質量與頂板動態監測，同時應不斷完善現有的監測技術，發展智能化監測系統，改進監測儀表，使監測儀表向直觀、輕便、小型化方向發展。（5）沖擊地壓的預測和防治。通過計算機模擬研究沖擊性礦壓顯現發生的機理；進一步完善沖擊性礦壓顯現監測系統，發展遙控測量和預報技術，完善沖擊性礦壓綜合防治措施的優化選擇專家系統。（6）研究開發新型的支護設備。研究硬煤層、硬頂板放頂煤液壓支架，完善液壓支架性能和快速移架系統，開發耐炮崩、輕型化單體液壓支柱和厚煤層巷道錨索和可伸縮錨桿。
　　
　　五、減少矸石排放的開采技術
　　
　　完善現有采煤方法和開采布置，以實現開采效益最大化為目標，研究開發煤礦地質條件開采巷道布置及工藝技術評價體系專家系統，實現開采方法、開采布置與煤層地質條件的最優匹配。
　　
　　六、煤炭地下氣化技術
　　
　　煤炭地下氣化技術是將處于地下的煤炭進行有控制的燃燒，通過對煤的熱化學作用而產生可燃氣體的過程。煤炭地下氣化技術屬于一種特殊的采煤方法，它屬國際首創。煤炭地下氣化技術具有投資少、效率高、成本低等優點，尤其適合我國煤礦的開采。還應繼續研究完善“長通道、大斷面、兩階段”“礦井式氣化”兩種典型煤炭地下氣化工藝，進行較大規模的地下氣化試驗研究。
　　（作者單位：雞西礦業集團平崗煤礦）