淺談煤礦井下開采技術的現狀及發展

陳強文

摘要：隨著中國經濟的發展和壯大，國家和社會對能源的需求越來越大，煤炭在能源中占有的地位也越來越重要。通過對我國煤礦井下開采技術現狀的分析，探討發展的對策及加快推進煤炭科學采煤技術進步措施，促進煤炭工業走向新型工業化、現代化、自動化道路，實現煤炭工業持續健康發展，促使我國煤礦井下開采技術也不斷提高和發展。

關鍵詞：煤礦；井下開采；技術；探討

一、煤礦井下開采技術現狀

1.采煤方法與工藝。

采煤方法與工藝的不斷完善是采礦發展的主題，采煤工藝的發展帶動了煤炭開采各環節的變革。由于長壁式開采是一種最經濟的井下采煤方法，目前長壁式采煤法在全球井下開采中普遍應用，占據了核心地位。

長壁采煤工藝中，針對緩傾斜、傾斜煤層，目前采用的采煤方法與工藝有緩傾斜薄煤層及中厚煤層長壁式綜采、緩傾斜厚煤層傾斜分層長壁式綜采、緩傾斜厚煤層一次采全高長壁式綜采、緩傾斜厚煤層放頂煤長壁式綜采等。

在發展現代采煤工藝的同時，繼續發展多層次、多樣化的采煤工藝。我國長壁式采煤方法已趨成熟，放頂煤采煤方法的應用在不斷擴展，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，提高煤礦開采機械化水平。

2.技術裝備。

煤炭工業技術裝備總體趨勢是根據煤炭開采條件，以高產高效、減人增效、安全可靠為目的，向大型化、集約化、自動控制化方向發展。主要研究開發：體積小、功率大、高可靠性的采煤機、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。進一步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，縮小薄煤層、厚煤層與中厚煤層高產高效指標的差距，進一步加強頂板管理，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；采煤機綜合參數的監測；帶式輸送機、刮板輸送機的狀態監控。

3.采場圍巖控制技術。

國內大型煤礦采場多采用重型液壓支架支護，巷道支護則以錨索、錨桿聯合支護為主。中、小型煤礦回采面多采用單體液壓支柱、金屬支柱支護，巷道支護多以錨桿為主，砌碹、金屬支架為輔。針對堅硬頂板、破碎頂板、急傾斜、大采高、大采深等不同條件的支護技術和材料也將不斷推出。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將陸續生產。監測儀表趨于直觀、輕便、小型化。

4.優化巷道布置，減少矸石排放的開采技術。

改進、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，研究開采煤礦地質條件，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、開采巷道布置與煤層地質條件的最優匹配。生產系統盡可能減化，同時實現綜采與綜掘同步發展，生產效率大幅提高的同時，重點研究高產高效礦井，開拓部署與巷道布置系統的優化，減化巷道布置，優化采區及工作面參數，集中開拓，集中準備、集中回采的關鍵技術，大幅度降低巖巷掘進率，多掘煤巷，減少出矸率；研究矸石在井下直接處理、作為充填材料的技術，既是減少污染的一項有利措施，又減化了生產系統，有利于高產高效集中化開采。

二、煤礦井工開采技術存在的問題

1.采煤技術水平仍然較低，技術裝備較差，采煤機制造技術落后。與國外同行業相比，在機電一體化、智能化、自動化的控制技術，產品可靠性技術，數字集成技術與計算機輔助設計技術，仍然存在較大差距，中、小型礦井落煤方式還以炮采為主，工作面走向長度過短。

2.在采煤機械化系統，運輸系統、采場圍巖控制系統、巷道準備系統和輔助運輸系統技術裝備較差，功率及生產能力較小，機械化程度和工效普遍不高。

3.引進消化國外先進設備方面不夠。在井下自救系統，避災系統、個人防護裝備水平仍然很低，對瓦斯等重大災害預測預報的儀器、儀表還不能完全達到要求，對安全事故的防治技術及裝備不能充分有效防治災害或最大限度減輕災害。

4.煤礦重大科技攻關課題難以實現，重大安全技術問題難以解決。目前我國煤礦在“一通三防”，防治水、礦井深部地壓、沖擊地壓、高溫害和支護等方面存在許多技術難題，嚴重威脅著煤礦安全生產，這些涉及行業技術發展的共性、基礎性和前瞻性的重大科技工作課題，國家支持范圍和力度與過去相比大大減少。重點煤炭企業下放后，單個企業和科研院受經濟實力限制，難以開展技術攻關。煤炭地下氣化技術和煤炭地下漿化（液化）技術受經濟成本等因素影響未能有效推廣應用。

三、采煤技術的合理選擇

依據我國有關煤礦開采的法律法規，煤礦開采需保障安全性。但是，有些小型礦井只考慮采煤工藝的經濟性，而不注重其安全性，造成頂板冒落、瓦斯等事故。井下采煤技術需在安全性的基礎上，再考慮其的經濟性和回采率，并根據各地方煤礦的特點來采取合理的井下采煤技術。

1.綜合性機械化采煤技術的適用情況

綜合性機械化采煤技術雖然設備價格較高，但是生產量也高，同時其工作的效率高、人的勞動強度較小和安全性也較高。只有在操作水平和管理水平較高、煤層條件較好的情況下較適用于綜合性機械化采煤技術。

2.高檔普采工藝井下采煤技術適用的情況

相對綜合性機械化采煤技術，普采技術具有設備價格較低的優點，較適用于地質構造較發育的工作面（該工作面的推進距離短，形狀不規則且面積較小）的情況下。

3.爆破采煤技術適用的情況

因為炮采技術所用的設備成本低和易生產、管理等特點，適用于地質條件較復雜的情況，但是其生產量較低，且工作效率較低。根據我國的技術政策，凡條件不適于機采的煤層，可采用炮采工藝。

4.水力采煤技術適用的情況

當前水力采煤法的主要適用條件為：煤層厚1～8m，傾角超過6°～8°，頂底板較好、瓦斯不大的軟或中硬煤層。在上述條件下水采的效果優于傳統采煤方法。

四、煤礦井工開采技術發展

煤礦提倡高產高效，以提高工作面集中化生產為核心，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和工藝，簡單、高效、可靠的生產系統，生產過程監控與科學管理等相互配套的成套開采技術，發展各種煤層賦存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。

加快實施“科技興煤”戰略。建立科技攻關資金渠道，爭取每年從科技部或國家發展改革委安全技術改造專項資金中列支一部分，作為引導資金，在國家煤礦安全監察局的領導下，組織煤炭企業、科研機構、大專院校和有關單位開展開采技術、安全領域基礎性技術研究和科技攻關。

五、結語

煤礦開采中井下采煤技術的四種技術各具有各的優缺點，具體情況具體分析，根據煤質的不同情況和環境，合理選擇適用的采煤技術。通過分析我國采煤技術的發展狀況及我國現有的煤礦開采中井下采煤技術，合理選擇井下采煤技術，并在保障井下煤礦開采安全的前提下，這樣才能達到促進我國煤礦開采事業的發展、利保與高效益兼收的目的。

參考文獻

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