淺析煤層開采技術及采煤工藝

摘要：煤層開采技術和采煤工藝發展的趨勢是高產、高效和高安全性，文章闡述了煤層開采方法和采煤工藝的主要類型，并探討了各采煤工藝的應用特點以及選擇開采方法時應考慮的主要因素，以期為煤炭行業的發展提供一定的借鑒。

關鍵詞：煤層；開采技術；采煤工藝；壁式體系；柱式體系

中圖分類號：TD823 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）30-0110-02

1 概述

煤炭是我國的主要能源，煤炭工業的發展直接制約著國民經濟的發展和人民群眾生活水平的提高。加快煤炭工業現代化建設步伐，全面推進煤炭工業科技進步，不斷滿足國民經濟建設和人民生活需要，是煤炭工業發展的緊迫任務。受構造運動的影響，我國煤層的賦存條件千差萬別，礦井的地質條件各不相同，從而決定了我國煤礦建設、生產和管理具有明顯的地域差異性，不同地區煤礦的生產規模、開采技術和裝備設施也存在一定的差異。在倡導可持續發展的現代經濟體制下，安全、高效、綠色是煤層開采的必然趨勢，為此，煤炭企業則必須實現煤層開采技術和采煤工藝的進一步集約化、機械化和自動化。

2 煤層開采方法的主要類型及其選擇依據

2.1 壁式體系采煤法

壁式體系采煤法一般以長壁工作面采煤為主要特征，是目前我國應用最普遍的一種采煤方法，其主要特點如下：在采煤工作面兩端各布置至少一條巷道，構成完整的生產系統；采煤工序可分為破、裝、運、支、處五個步驟，其中破煤和裝煤可分別采用爆破、滾筒式采煤機或刨煤機，運煤采用與工作面煤壁平行鋪設的可彎曲刮板輸送機，工作面工作空間的支護可采用自移式液壓支架或單體液壓支架，采空區處理則通常采用全部垮落法、全部充填或局部充填法；隨著采煤工作面

推進，頂板暴露面積增大，礦山壓力顯現較為強烈。

2.2 柱式體系采煤法

柱式體系采煤法有房式采煤法、房柱式采煤法和巷柱式采煤法三種類型。房式采煤法的特點是只采煤房不回收煤柱，用房間煤柱支撐上覆巖層，根據煤柱尺寸和形狀可分為長條式、切塊式等多種形式；房柱式采煤法的特點是房間留設不同形狀的煤柱，采完煤房后有計劃地回收這些煤柱；巷柱式采煤法的特點是在采區范圍內，預先掘進大量巷道，將煤層切割成6×6～20×20m2的方形煤柱，然后有計

劃地回采這些煤柱，采空地帶頂板任其自由垮落。

柱式體系采煤法的優點是設備投資少，采掘可實現合一，建設期短，出煤快；設備運轉靈活，搬遷快；巷道壓力小，便于維護，支護簡單，可用錨桿支護頂板；由于大部分為煤層巷道，故矸石量很少；矸石可在井下處理不外運，有利于環境保護；當地面要保護農田水利設施和建筑物時，采用房式采煤法有時可使總的噸煤成本降低。

2.3 選擇采煤方法的主要依據

在選擇和設計采煤方法時，必須充分考慮到以下因素的影響：

2.3.1 煤層地質條件。地質因素是制約采煤方法選擇的最重要的因素，其主要包括煤層傾角、煤層厚度、頂底板特征、煤層瓦斯含量等。在近水平和緩傾斜的煤層，通常采用傾斜長壁采煤法，以使巷道系統簡單可靠；在傾角較大的煤層中，則一般采用走向長壁采煤法，以確保采煤系統更加安全。

2.3.2 技術發展和裝備水平。改革開放以來，我國的煤層開采技術在創新中得到不斷的發展，厚煤層綜采放頂煤、大采高一次采全高、急傾斜煤層偽斜柔性支架采煤等得到廣泛的應用。不同的采煤方法所涉及的開采技術以及裝備設施差別較大，因此在選擇采煤方法時必須結合本礦井的生產指標，充分考慮采煤方法與礦井運輸系統、通風系統等生產環節的適應性，并留有適當的發展余地。

2.3.3 礦井管理水平。礦井的管理水平直接決定了采煤方法能否實現安全高效的生產，對于厚煤層綜采放頂煤、大采高一次采全高等較先進的采煤方法，其生產組織復雜、技術要求較高，如果礦井管理水平不到位而盲目選擇這些采煤方法，不但不能充分發揮其高效開采的特性，還可能引發意外事故。

2.3.4 礦井經濟效益。選擇合理的采煤方法必須以經濟效益為基礎，充分考慮礦井生產的投入和產出關系。因此要先提出幾種擬采用的方案，進行全面的經濟、技術和設備比較，確保采煤方法適應

企業的生產規模和發展需求，提高企業的經濟效益。

3 采煤工藝的主要類型及其應用特點

3.1 爆破采煤工藝

爆破采煤工藝即采用放炮破煤、人工裝煤的較原始的采煤工藝，具有適應性強、裝備簡單、操作容易等優點，雖然其生產效率低、勞動條件差，但在某些特殊條件下，如回收邊角煤、工作面端頭撕幫等作業，仍普遍采用普采工藝。為了確保工作面生產的安全，我國正在逐步將適于機采的炮采面改造成為普采面。在炮采工藝方式上，應積極推廣應用新技術、新設備、新材料，盡量提高裝煤機械化水平，減小勞動強度。

3.2 普通機械化采煤工藝

普通機械化采煤工藝是在炮采的基礎上采用采煤機或刨煤機進行破煤和裝煤，從而大大提高了工作面的單產能力。相比綜采設備而言，普采設備價格較為便宜，建設普采工作面的投資只相當于綜采工作面的25%左右，但日產量卻能達到綜采工作面的30%～50%。此外，普采工藝受煤層地質變化的影響較小，在回采形狀不規則、小斷層較多或褶曲較發育等地質條件較差的工作面時，綜采工藝難以發揮其高產高效的優勢，而普采工藝可以得到很好的應用。

3.3 綜合機械化采煤工藝

3.4 綜合機械化放頂煤采煤工藝

中、低位放頂煤優點突出，使用廣泛，是放頂煤開采的主要方向。綜放工作面能普遍實現安全高效，與同等條件下綜采分層工作面相比，絕大多數綜放工作面的產量和效率都可提高1～3倍，而工作面直接成本可降低30%～50%。因此，布置綜放工作面可以減少和簡化生產環節，有利于礦井實現集中生產。但在實現高效安全的同時，綜放工作面增加了資源的浪費。

4 結語

我國煤炭工業正在迅猛發展，煤礦開拓與開采技術正在不斷進步，經過廣大煤礦職工的努力，一定能夠高效發展現代化的煤炭工業，從而進一步改變煤礦生產技術面貌，使我國煤層開采技術加速達到國際先進水平，為全面建設現代化強國提供充足的能源保障。

參考文獻

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作者簡介：王永剛（1980-），供職于山西高平科興高良煤業有限公司。

（責任編輯：劉 晶）