福建煤礦機械化開采探討

[摘要]通過對福建省煤礦機械化開采歷程、現狀和存在問題的探討，根據煤礦機械化開采技術可行性分析，提出適合福建省煤礦機械化開采的建議。

[關鍵詞]煤礦 機械化 開采 技術 建議

1.煤礦機械化開采的定義及必要性

1.1定義

機械化是指在過程中直接運用電力或其他動力來驅動或操作機械設備，以代替手工勞動進行生產的措施或手段。

煤礦機械化生產有利于頂板、放炮和運輸等安全管理。機械化是提高勞動生產率，減輕體力勞動的重要途徑。

1.2必要性

受煤層地質條件限制，福建省煤礦還沒有實現機械化作業的突破，煤礦的開采技術與全國相比存在較大差距。

隨著煤礦科技水平的進步，機械化開采設備和技術日臻成熟，為小煤礦機械化提供了必要的技術支撐。福建省煤礦采煤方法落后、機械化程度低，不符合國家“以人為本、科學發展”的要求，為貫徹落實國家安監總局《關于推進小型煤礦機械化的指導意見》（安監總煤行[2010]178號）文件精神，必須努力尋找一條適合福建省煤層賦存條件的機械化設備，即使不能實現綜采、綜掘機械化，也應該向半機械化或局部機械化目標邁進，實現機械化“零”突破。

2.福建省煤礦機械化歷程、開采現狀和存在問題分析

2.1機械化歷程

1972年10月，邵武煤礦試用一臺螺旋式小型割煤機，在一號井380回采面試采一個月；1976年11月，永安加福煤礦采用JM-3型采煤機在9號煤層試采40天；1979年7月，邵武煤礦一號井采用國產MLQ-80型采煤機，裝備了一個普通機械化采煤工作面，但僅試采8個月；1984年，永安東坑仔煤礦也采用過80機組采煤，持續時間22個月。福建多次試行機械化采煤，都因地質條件、管理等原因停止使用。

2.2開采現狀

煤礦開采基本上采用電煤鉆打眼放炮，工作面運輸普遍使用溜槽，少量使用鏈板運輸機，采煤工作面支護以木支護為主，少數采面采用單體液壓支柱支護：掘進采用鑿巖機鉆眼放炮，部分采用耙斗裝巖機機械裝巖。

2.3存在問題分析

福建省井田地質構造復雜，走向及傾向上斷裂、褶曲構造均十分發育，煤層穩定性較差，極薄、薄煤層占85%左右，各礦井均屬瓦斯礦井，普遍未見地溫、瓦斯異常，放射性強度超標等現象。煤層自燃傾向性基本為不易自燃；煤塵爆炸性除漳平屬貧瘦煤礦區外，均為不爆炸。受地質構造影響，工作面斷層、褶皺非常發育，構造屬于復雜、極復雜型類型占70%左右，破壞了煤層的完整性，不穩定、極不穩定煤層占60%（表1）；煤層厚度不穩定、煤層傾角變化大（表2）、煤炭開采難度大；井田面積小、資源儲量少、井型小；采掘機械化開采水平低。

3.煤礦機械化開采技術

3.1采煤工作面機械化技術

采煤方法有旱采、水采和地下氣化。按采煤工藝、礦壓控制特點，旱采分為壁式體系和柱式體系兩大類，是推廣機械化采煤方法的前提。

采煤工作面按落煤、裝煤、運煤、頂板支護和放頂等五個主要工序所采用的設備，分為綜合機械化、高檔采煤機械化、炮落機組、打眼放炮和其它采面等六類。

3.1.1綜合機械化（簡稱“綜采面”）

采面在落煤、裝煤、運煤、頂板支護和放頂等過程全部使用機械。

3.1.2高檔普采機械化（簡稱“高檔普采”）

采面在落煤、裝煤、運煤等工藝過程全部使用機械，頂板支護全部使用單體液壓支柱。

3.1.3普通機械化（簡稱“普采”）

采面在落煤、裝煤等工藝過程全部使用機械，頂板支護全部使用單體液壓支柱。

3.1.4炮落機組（簡稱“炮機采”）

采面在落煤、裝煤、運煤過程中，采用放炮落煤后用機械裝煤。

3.1.5打眼放炮（簡稱“炮采”）

采面采用放炮落煤、人工裝煤和溜槽。急傾斜煤層采用倒臺階、倉儲式等采煤法時，放炮后煤直接落到溜煤眼，沒有使用機械設備，亦屬于此類工作面。

3.1.6其它

采用風鎬、手鎬采煤的工作面。

3.2掘進工作面機械化技術

掘進工作面主要有落巖、裝巖、運輸和頂板支護等四個工序。根據破巖的機械設備分類，可分為綜合機械化掘進機、炮掘、鎬掘等三類。

3.2.1綜合機械化（簡稱“綜掘”）

利用綜合機械化掘進機（簡稱“綜掘機”）按規定的切割軌跡切割原始巖體，直接形成巷道、自動裝矸方式。

3.2.2炮掘

利用鑿巖機打眼放炮，巷道由爆破成型，裝載方式有人工裝車，也有鏟式、耙斗裝巖機等機械裝載。

3.2.3鎬掘

采用風鎬、手鎬掘進的工作面。

3.3運輸機械化技術

運輸的機械化主要是改善職工勞動強度，提高運輸效率和生產產量，取消人工背、長距離人工推車、膠輪車等運輸方式。廣義上的運輸機械化，不僅指礦車、架線電機車和蓄電池電瓶車運輸，斜井采用絞車和皮帶，豎井采用箕斗和罐籠運輸等，也包括采區或工作面根據需要采用帶式、絞車、刮板輸送機、溜槽等運輸方式。

4.福建省煤礦機械化開采技術可行性分析及建議

根據煤礦機械化開采技術理論，分別對采煤工作面、掘進工作面和運輸的機械化等進行可行性分析，并提出建議。

4.1采煤工作面機械化可行性分析及建議

福建省普遍應用的是旱采、壁式體系采煤方法。水采福建僅在20世紀80年代在邵武煤礦應用一段時間；煤炭地下氣化是將地下煤炭通過熱化學反應在原位將煤炭轉化為可燃氣體的技術，是對傳統采煤方式的根本性變革。煤炭地下氣化和柱式體系技術在福建沒有應用。

因此，福建的采煤工作面機械化，應建立在旱采、壁式體系采煤法基礎上進行研究，從采煤工作面五個主要工序所采用的設備進行可行性分析。

由于受地質構造影響，煤層賦存條件較差，落煤機械化應用具有一定的難度，且落煤和裝煤機械一般是連體的，福建煤礦采煤機械化只能從運煤、頂板支護和放頂等工序進行研究。

4.1.1運煤機械化

運輸機械化主要有帶式輸送機（皮帶輸送機）、刮板輸送機（鏈板輸送機）、溜槽等運輸方式。福建采煤工作面除帶式沒有應用外，刮板輸送機少量應用，絕大部分采用溜槽自溜方式。

受采煤工作面單產能力限制，帶式輸送機在福建采煤工作面不能很好發揮其優點，建議在條件適合的采面，大力推廣應用刮板輸送機運煤。

4.1.2頂板支護機械化

由于受條件限制，與采煤機組配套的頂板支護方式，暫不予考慮。支護材料主要有摩擦式金屬支柱、單體液壓支柱、木支柱等。福建采煤工作面20世紀80年代曾經試用過摩擦式金屬支柱，現在少量采煤工作面應用單體液壓支柱支護，絕大部分采用木支柱。

建議在條件適合的采煤工作面，大力推廣應用單體液壓支柱支護，減少坑木消耗。

4.1.3放頂機械化

由于受條件限制，與采煤機組配套的放頂方式，暫不予考慮。福建省煤礦普遍采用自然垮落法管理頂板，不存在人工或機械放頂。

4.2掘進工作面機械化可行性分析及建議

福建省煤礦普遍采用炮掘，極少量使用鎬掘方式，綜合機械化掘進機沒有應用經歷。福建的掘進機械化，應在綜掘、炮掘等方面進行研究。

4.2.1綜合機械化

由于綜合機械化掘進機一般體積較大，福建省煤礦在生產礦井巷道施工難以應用。

建議可在新井建設主要開拓巷道（主平峒、斜井等）施工中試用。

4.2.2炮掘

福建省煤礦主要采用風動鑿巖機打眼放炮落巖，矸石裝載方式主要采用人工裝車，約30%采用耙斗裝巖機等機械裝巖，再用人工推車或電瓶車、電機車運輸到采區車場。

建議大力推廣應用耙斗裝巖機機械裝巖，采用電瓶車、電機車運輸。

4.3運輸機械化可行性分析及建議

福建省煤礦斜井大部分采用絞車串車提升，少量應用箕斗或皮帶運輸機運輸；主平硐、主要運輸大巷大部分采用架線電機車運輸，少量應用蓄電池電瓶車，極少數采用人工推車。斜井人員運送，大部分礦井采用架空乘人器或斜井人車，少數礦井采用助行器或步行：主平硐人員運送大部分礦井采用平巷人車，少數礦井步行。

建議在生產能力較大礦井，可考慮應用皮帶運輸機運輸，提高工作效率；大力推廣架線電機車、蓄電池電瓶車運輸。淘汰落后的運送人員方式，運輸長度超過1500米的主要運輸平巷、垂深超過50米的主要斜巷，應大力推行機械運送人員，逐步消滅助行器或步行。

5.結束語

推進小型煤礦機械化是貫徹落實科學發展觀、促進煤炭工業轉變發展方式的一項重要而緊迫的任務，各級煤炭監管部門明確要求小型煤礦要依靠科技進步，實行機械化開采，走規模化、現代化發展之路。由于受地質條件等因素影響，煤層不穩定、構造復雜，造成福建煤礦機械化程度低，開采技術還有很多方面沒有突破，成熟的技術沒有推廣，這都需要我們通過不斷的實踐、總結和推廣應用，根據福建省煤礦實際，因地制宜，努力探索一條適合福建省煤層賦存條件的機械化之路，跟上煤礦機械化開采的步伐。

（編輯/黃征）