井下采煤技術探討及采煤工藝分析

摘要：作為世界煤炭資源大國之一，煤炭資源為我國經濟的快速發展提供了關鍵的基礎條件。我國自20世紀60年代開始自行研制采煤設備以來，采煤工業機械化程度已經有了大幅度的提升，時至今日，我國國有重點煤礦的采煤機械化已超過80%，原煤產量也逐年增加，為我國的持續發展打下了堅實的基礎。文章通過對井下采煤技術的分析與研究，提出了在各類實際情況下的采煤工藝選擇方法。

關鍵詞：井下采煤技術；采煤工藝；綜采；普采；炮采；連采

中圖分類號：TD823 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）28-0118-03

隨著科學技術的高速發展，我國已對傳統采煤技術進行了一定的改進，重點煤礦項目已經逐步朝著礦井大型化，瓦斯監測、采煤、運輸、提升自動化，排放污染物無害化，綠色開采等方向發展。但是就采煤技術來說，在未來很長一段時間里，仍然將遵循著原有的采煤原理持續進行。因此，在原有基礎上，進一步發展現代化的煤炭開采技術仍然是關鍵。

1 井下采煤技術研究

1.1 綜采

綜采技術，即綜合機械化煤炭開采技術，就是在采煤工作面中均將機械化的連續作業實現于所有生產工序之中的煤炭開采工藝技術系統。綜采技術使勞動強度大幅度下降，并使單產及安全性得到一定的提高。其主要工序包括：

1.1.1 割煤。其中包括裝煤與破煤。在此工序中所使用到的采煤機械包括刨煤機與滾筒式采煤機，后者又能分為雙滾筒與單滾筒兩種。雙滾筒采煤機由于其可調性而適用于煤層頂底板起伏、采高變化的條件下，一般利用前滾筒負責割頂煤，而后滾筒則割底煤，同時利用滾筒與螺旋葉片的拋擲作用，將煤向刮板輸送機內直接裝入。在割煤方式上，則包括單向與雙向兩類，前者多用于綜采面傾角較大、頂板穩定性差的情況下，而后者則適用于綜采面傾角較緩且煤層賦存穩定的情況下。與其相較而言，刨煤機的優點則在于無人操作、自我控制、便于檢修與管理、造價低、結構簡單等，尤其在薄煤層條件下，其優勢更為明顯。但其缺點則在于無法保證較大采高時的穩定性、適應地質條件范圍窄、生產效率低。

1.1.2 運煤。經采煤設備所割下的煤炭在裝進刮板輸送設備后，運出工作面經運輸巷橋式轉載設備、帶式可伸縮輸送設備輸送出綜采工作面。而刮板運輸設備的運輸能力必須相匹配于采煤設備生產能力，通常情況下應比采煤機生產能力略大。

1.1.3 采空區處理與工作面支護。在采空區的處理上，一般采用成本低、簡單可靠的全部垮落技術來處理。而在工作面支護上，則利用高壓液體作為其動力，進而使推移、前移、護幫、擋矸、切頂、支撐工作面頂板等工序得以自行完成。支護方式則包括滯后支護與及時支護兩種，滯后支護方式適用于穩定性好且周期壓力大的頂板。

1.2 普采

普采，即達到普通機械化程度的采煤技術，它的特點是落煤與裝煤同時由采煤機械完成，而采空區處理、頂板支護與運煤則與炮采技術大體相同。普采的工作方式包括單滾筒與雙滾筒兩種，前者的滾筒通常在工作面下方的端頭處，使工作面下缺口長度得以縮短，貨量不從機體下方通過，有著良好的裝煤效果。而后者則使工作面在兩頭做缺口的問題得以解決，更有利于在工作面上實施技術管理。而普采的割煤方式則同樣有單向與雙向兩種。

1.3 炮采

炮采，也就是爆破采煤技術，它的特點是爆破落煤，裝煤采用人工作業，而運煤則機械化操作，同時利用單體支柱對工作空間頂板進行支護。

1.3.1 打眼與放炮。在落煤步驟中，其要求是必須保證進度在規定的循環內實施，工作面平直且沒有頂煤與底煤留存，從而使其對頂板的破壞得以減輕，同時使雷管與炸藥的消耗進一步降低。在實際操作過程中，應在煤層的節理、厚度、硬度、裂脫發育情況與頂板的實際條件為依據來決定打眼放炮的參數，參數包括爆破次序、炮眼數量、裝藥量、眼深、角度、排列等。

1.3.2 裝運煤。使用炮采技術的工作面多利用可彎曲刮板運輸機實現運煤作業，在單體液壓支柱或摩擦金屬支柱與鉸接頂梁組成的懸壁支護下，運輸設備靠近煤壁，這樣也有利于爆破運煤與

裝煤。

1.3.3 工作面支護與采空區處理。炮采工作面支護的主要布置方式有三種形式，分別是單柱、對柱以及密集支柱。其最小控頂距應控制在3排支柱左右，使工作空間得到保證，且最大控頂距應控制在5排支柱以內。而采煤工作面在持續向前推進的同時，懸露頂板的面積也隨之加大，此時為保證正常生產與工作面安全，采空區的處理就顯得極為重要。在實際作業過程中，應綜合考慮地表保護、煤層厚度與頂板特征等實際條件進行采空區的處理，目前我國最為常見的是全部垮落法。

1.4 連采

連采，即連續采煤技術，是指煤房工作面的破煤與裝煤均利用連續采煤機實現，運煤則利用可伸縮輸送機或梭車完成，錨桿支護頂板，并利用鏟車進行物料搬運與工作面清理，這種采煤技術的破、裝、運、支等過程均以機械化實現。其作為綜采補充技術的一種，在適宜條件下，技術經濟效果良好。

連采技術的特點是利用5～7m的煤房把待采煤層切割為長方形或正方形煤柱，煤房主要負責采煤步驟，并可根據頂板條件將部分煤柱回收。連采技術突出的是掘采合一，包括煤房掘進、煤柱回收兩個階段。通常情況下，需要2～5條煤房實施同步交替掘進，采用錨桿支護頂板。當處于區段內的所有煤房采掘完成后，采煤設備則開始邊后退邊進行煤柱的回收操作。回收方式應根據圍巖性質條件與煤柱尺寸來實際確定，煤柱被回收后，頂板便自動

垮落。

2 采煤工藝分析

在實際采煤過程中應遵循的原則是回采率高、經濟、安全。因此對于不同條件下的采煤工藝選擇必須準確、高效。

2.1 綜采工藝適用條件

前文已述，綜采工藝的優點在于勞動強度小、勞動條件好、低能耗、安全、高效、高產，但是由于綜采所使用的設備成本都較高，因此要將綜采的優勢充分發揮出來，就必須依賴較高的管理與操作水平、良好的煤層條件與生產系統。根據目前我國綜采技術水平與實際經驗，綜采工藝適用條件應是較為穩定的賦存煤層，較簡單的構造，良好的頂、底條件且煤層的傾角小于55°。

2.2 普采工藝適用條件

普采工藝中所使用到的設備成本較為低廉，一般情況下，普采設備的成本只相當于綜采設備的25%，但產量卻可達綜采產量的30%～50%。同時，普采適應地質變化的能力也要強于綜采工藝，能夠容易地實現工作面的搬遷。普采工藝適用條件為地質構造較為發育、形狀不規則、推進距離短的工作面。另外，普采工藝的操作易于掌握、上手較為簡單，目前是我國中小型煤礦機械化采煤發展的重點方向。

2.3 炮采工藝適用條件

生產管理技術簡單、操作技術易掌握、適應性強、設備投資少是炮采工藝的優點，缺點則是勞動條件差、效率低及單產。以我國目前相關的采煤技術要求，只要不適用于機械化采煤條件的煤層都可利用炮采工藝。其適用條件為地質構造復雜、急傾斜煤層。

2.4 連采工藝適用條件

安全性好、效率高、高機械化程度、適應性強、出煤速度快、投資成本少是連采工藝的優點，其缺點是煤炭資源回收效率僅僅比炮采工藝稍高、通風條件差。由于連采工藝的采煤機房的柱式開采方式對于煤層的實際地質條件有著較高要求，因此其主要適用條件為構造簡單、開采深度較小、中硬或硬質煤質、開采技術簡單、薄或中厚且煤層傾角小于15°的煤層，其中最為適用的是近水平煤層，但同時其受限于采出率較低的因素，并不適用于開采近距離煤層群。從我國連采在實際操作中的經驗來看，連采工藝最為適用于大中型煤礦輔助采

煤形式。

3 結語

綜上所述，對于我國來說，煤炭資源是經濟與社會發展必不可少的重要資源之一，我國幅員遼闊，煤層賦存形式也是多樣的，其中急斜、傾斜、緩斜煤層儲量分別已達到了3.6%、10.1%以及86.3%，因此相應的采煤技術也必須能夠適應這種特點。自20世紀80年代以來，我國的采煤技術與工藝得到了長足的進步與發展，基本上在采煤的全過程實現了機械化，從而真正使采煤效率與產量實現了大幅度的跨越。隨著科學技術的快速發展，各類新型采煤設備與技術也開始逐漸被應用到各類大、中、小型煤礦之中，為我國采煤技術的進一步發展打下了堅實的基礎。另外，在采煤技術的未來發展中，各類煤礦的安全條件也將逐步得到真正的改善，可以預見，我國的采煤技術將會快速與國際先進水平保持同步，甚至實現超越。

參考文獻

[1] 倪仲軍.淺談井下采煤技術的合理選擇[J].科技創新導報，2011，（21）.

[2] 侯昭君.井下采煤技術及采煤工藝的選擇[J].煤炭技術，2008，27（12）.

[3] 張朝雄.煤礦開采井下采煤技術探討[J].中國科技博覽，2012，（8）.

[4] 陳東升.關于煤礦井下采煤技術的探討[J].科技信息，2011，（24）.

[5] 張廣義.綜合機械化采煤工藝[J].煤炭技術，2009，28

（3）.

[6] 朱永戰，彭育東，董穎輝.綜合機械化采煤工藝淺析[J].煤礦機械，2005，（9）.

作者簡介：王林堂（1971-），男，山西交口人，山西省交口縣水頭鎮政府煤管站工程師，研究方向：采煤技術。

（責任編輯：秦遜玉）