淺析煤礦綜合機械化采煤工藝

摘要：煤炭井下開采朝著高產(chǎn)高效集中化方向發(fā)展，有效整合機械化采煤工藝是完成礦井高產(chǎn)高效集中化的重要途徑。機械化采煤工藝主要是指回采工作面中全部的采煤生產(chǎn)工藝（如破煤、裝煤、運煤、支護和頂板管理等）與全部過程均實現(xiàn)了機械化。本文就對煤礦開采技術及煤礦綜合機械化采煤工藝進行了簡明扼要的探討和分析。

關鍵詞：煤礦綜采機械化 采煤工藝

1 煤礦開采技術

1.1 采煤方法和工藝 煤礦高效集約化、高度集中和

高可靠性的礦井開采技術，是以提高單位面積的產(chǎn)能和生產(chǎn)的集中化為核心，以提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益為目標。研究、開發(fā)多種環(huán)境下的高效能、高安全性的采煤設備、采煤工藝，通過簡單、高效、可靠的生產(chǎn)系統(tǒng)和開采設備，以及生產(chǎn)過程監(jiān)控與科學管理相互配套的開采技術，推廣各種礦井煤層條件下的采煤機械化，進一步改進工藝和完善裝備，利用科學技術提高生產(chǎn)力水平和擴大科學技術的使用范圍，提高采煤機械化程度和機械化水平。

1.1.1 利用 “淺埋深、頂板硬、煤層硬的高產(chǎn)高效的現(xiàn)代煤礦開采成套技術”，解決以下技術難題：①利用淺埋

深、小地壓的頂板控制技術，解決頂板較硬的巖層。②研究開發(fā)淺埋深、小支承壓力條件下厚硬頂煤的處理技術，解決控制厚度較硬的頂煤。③研究開發(fā)較為應用的綜放及回采工藝，以解決兩硬條件下的放頂煤的快速開采和推進。④通過研究開發(fā)以及推廣寬煤巷錨桿的支護技術，用以解決5.5m寬的煤巷錨桿支護中的問題，有助于擴大綜采配套設備的規(guī)模，有助于連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)，建設雙高的作業(yè)面。

1.1.2 緩傾斜薄煤層長壁開采工藝。針對長壁開采工藝，對于薄煤層的開采需研發(fā)經(jīng)濟適用的體積小、功率大、安全性較高的采煤機和刨煤機， 以及該煤層下的液壓支架和成套采煤裝備技術。

1.1.3 研究緩傾斜厚煤層的一次采全厚技術。對于支護結構和強度需要進一步加強和完善。加強對安全防護措施、四連桿變以及千斤頂措施等的研究，增加可靠性，在產(chǎn)量和效率方面向中厚煤層高產(chǎn)高效指標靠近。

1.2 深部礦井開采工藝 就目前而言，我國深部礦井開采的關鍵技術有：礦山壓力與巖層控制、瓦斯災害、熱害治理、深部礦井通風技術、深部礦井的巷道布置等；我國深部礦井開采需要攻關技術有：深部礦井的巷道圍巖應力狀態(tài)研究；較為適宜的深部井工作環(huán)境；深部礦井的巷道快速掘進技術及其成套裝備的研究；深部礦井的沖擊地壓監(jiān)測及其防治以及其它的配套設備和相關技術研究。

1.3 優(yōu)化巷道布置，研發(fā)減少開采矸石的技術 以經(jīng)濟效益最大化為目標，修正、完善現(xiàn)有采煤方法和開采布置。在煤礦地質(zhì)結構復雜的條件下，研發(fā)巷道布置及工藝技術，通過建立專家評價系統(tǒng)，整合開采方法和布置，實現(xiàn)與煤層地質(zhì)條件的最優(yōu)化配合。

1.4 采場圍巖的控制技術

1.4.1 進一步豐富采場圍巖控制理論。為了保證開采掘進活動的安全性、高效性以及低成本運作，需要通過科學合理、優(yōu)化高效的巖層控制技術做支撐，總結我國幾十年對礦山壓力的研究成果，借助當代理論分析（解析法）、現(xiàn)代數(shù)學力學（統(tǒng)計分析預測、數(shù)值法）和實測法的理論工具，通過先進的計算機技術，研究分析不同地質(zhì)結構下的煤層開采條件。

1.4.2 研發(fā)頂板堅硬與頂板破碎條件下的高技術、低成本的巖層控制技術。目前，通常利用高壓注水、深孔預裂爆破的技術對堅硬頂板和應用化學加固進行處理。但是這種技術的不足之處是：工藝復雜、成本高。因此需要進一步研究，通過新技術、新工藝、新材料來彌補上述技術的不足。

1.4.3 開采放頂煤巖層和支架圍巖相互作用機理。開采放頂煤過程中，通過對力學模型、圍巖應力、頂煤破碎機理的研究分析，以及支架—頂煤—直接頂—基本頂之間的相互作用關系，利用離散元方法研究頂煤放落的規(guī)律，建立放頂煤優(yōu)化準則以及提出提高頂煤回收率的途徑。

1.4.4 對支護質(zhì)量與頂板進行動態(tài)監(jiān)測。通過對緩傾斜中厚長壁作業(yè)面的研究分析，對支護質(zhì)量和頂板進行動態(tài)檢測。在堅硬頂板、破碎頂板、急傾斜、放頂煤工作面上進一步開展支護質(zhì)量與頂板動態(tài)監(jiān)測，研究開發(fā)智能化監(jiān)測系統(tǒng)，不斷建立和完善現(xiàn)有的監(jiān)測技術，優(yōu)化監(jiān)測儀表，使監(jiān)測儀表更直觀、更輕便、更靈活。

1.4.5 預測和防治沖擊地壓。通過計算機模擬沖擊性礦壓顯現(xiàn)，研究沖擊性礦壓發(fā)生的作用原理，更新沖擊性礦壓顯現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)，通過利用遙控測量和預報技術，對沖擊性礦壓顯現(xiàn)利用專家系統(tǒng)進行綜合防治和優(yōu)化。

1.4.6 研究開發(fā)新型的支護設備。進一步改善液壓支架性能和快速移架系統(tǒng)，研發(fā)硬煤層、硬頂板放頂煤液壓支架，以及耐炮崩、輕型化單體液壓支柱、厚煤層巷道錨索和可伸縮錨桿。

1.5 對小煤礦進行改造及實行機械化開采 實行關閉小煤礦，進行資源的重新組合，提高整個煤礦行業(yè)的安全現(xiàn)狀，建設高產(chǎn)高效礦井是國家從戰(zhàn)略的角度布局而進行的一場正確的行業(yè)革新，開發(fā)和研究針對資源重組情況下的整合型礦井的安全開采裝備工藝就顯得很有迫切性和意義性。需要研究重組情況下小煤窯的相互安全開采，以及之前偷采形成的采空區(qū)的探測等等都需要及時去解決。

2 綜合機械化采煤工藝

建設高產(chǎn)高效的煤礦，最大限度提升礦井綜合機械化采煤水平，大力發(fā)展機械化，開發(fā)完善新的綜采工作面裝備體系，研發(fā)一次采全高的綜采機械化工藝，完善綜采機械化采煤工作面的設計布局，實現(xiàn)集中生產(chǎn)、集中出煤，建立和完善工人的保障制度，引入競爭機制和建立機制，落實績效考核機制，全方位的調(diào)動工人的工作熱情和激發(fā)勞動人員的聰明才智，在工作過程中進一步完善綜采機械化的工藝。

經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，煤礦綜采機械化已經(jīng)成為我國煤炭生產(chǎn)的主力軍，是高產(chǎn)高效礦井的最為有利保障之一。未來我國的井工煤礦開采必是以一面一礦的形式為主流，單面的產(chǎn)量破千萬噸也不足為奇。這也是煤礦可持續(xù)化發(fā)展的必須之所需，也是提高人員產(chǎn)煤量的最為有效途徑。

2.1 綜合采煤工藝的裝備要求 近幾十年來以來特別是改革開發(fā)近十年來，我國在采煤工藝和采煤機械化程度方面已經(jīng)取得了長足的、巨大的發(fā)展，形成了一套符合中國地質(zhì)結構的現(xiàn)代化的煤礦開采技術體系與裝備體系，在煤機裝備方面顯得尤為顯眼，尤其是液壓支架的系列化、采煤機電牽引化、大型刮板輸送機、大運量、遠距離帶式輸送機等的開發(fā)上，也取得了顯著的讓人艷羨的突破，在國際煤機裝備中走在先列。

2.2 煤礦綜合機械化采煤工藝

2.2.1 綜合機械化掘進。所謂的煤巷綜合機械化掘進方式是指由可伸縮帶式輸送機、懸臂式掘進機、轉載機、通風除塵設備及供電系統(tǒng)、單體錨桿鉆機等設備組成。其中的懸臂式掘進機是其掘進的關鍵設備，掘進工效和掘進進尺主要取決于掘進機的性能。

2.2.2 連續(xù)采煤機煤礦大斷面巷道高效快速掘進。作為一種綜合機械化掘進設備——連續(xù)采煤機，其在采割大寬度煤層時具有非常明顯的優(yōu)勢，能夠將采落煤、裝煤和運輸煤結合為一體。目前此種設備約60多套臺已分布于我國多個礦區(qū)在使用中，很好的服務于煤礦大斷面巷道的快速掘進。

從工作面運輸方式分類，連續(xù)采煤機掘進工作面設備配置分為兩種：

第一種，采取間斷式運輸方式：以給料破碎機、錨桿鉆車、連續(xù)采煤機、鏟車及膠帶輸送機、運煤車或梭車等為工作面的配置。

第二種，采取連續(xù)式運輸方式：工作面的配置主要為錨桿鉆車、連續(xù)采煤機、鏟車及膠帶輸送機、運煤車或梭車。在煤礦大斷面巷道的快速掘進時，連續(xù)式采煤機所采用的交叉換位的方式與錨桿鉆車相互配合作業(yè)。連續(xù)式采煤機在掘進開采運輸巷道的時候，錨桿鉆車在同一時間正在回風巷道進行錨桿的支護作業(yè)，與錨桿鉆車交換位置當連續(xù)采煤機完成一個煤礦巷道的掘進循環(huán)時，如此交替循環(huán)作業(yè)下去能夠快速有效的提高掘進的效率。

3 結束語

我國煤礦企業(yè)若想在新的一輪改革中必須要做大做強，實現(xiàn)科技化的煤礦開采，建設高產(chǎn)高效的礦井，只有加大科技投入，做強和完善綜合機械化采煤工藝才能保持煤礦自身的競爭實習，才能抵住外來煤炭資源的沖擊，才能很好的在新的一輪體制改革中不被淘汰。做大做強煤礦綜合機械化開采的技術裝備水平，完善相關的開采工藝是建設高產(chǎn)高效礦井的必經(jīng)之路，也是煤礦企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必進之路。

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