新形勢(shì)下煤礦開采中采煤技術(shù)的應(yīng)用探討

鄢加俊

（湖南省煤田地質(zhì)局第六勘探隊(duì) 湖南湘潭　411100）

新形勢(shì)下煤礦開采中采煤技術(shù)的應(yīng)用探討

鄢加俊

（湖南省煤田地質(zhì)局第六勘探隊(duì) 湖南湘潭411100）

我國(guó)煤礦資源豐富，但是由于是人口大國(guó)，人均煤礦資源占有量并不高，因此在采煤中，要利用科學(xué)合理的采煤技術(shù)來減少煤礦資源的浪費(fèi)，這是一項(xiàng)非常重要且必要的工作。在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)不斷發(fā)展的新形勢(shì)下，如何促進(jìn)采煤技術(shù)的完善和發(fā)展，提高煤礦資源的利用率一直是采煤業(yè)需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。本文將分析新形勢(shì)下的煤礦開采中的采煤技術(shù)。

煤礦開采；采煤；技術(shù)

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，社會(huì)對(duì)于煤炭的需求量逐漸增多。為了滿足公民對(duì)煤炭的需求，煤礦開采工作就必須運(yùn)用先進(jìn)的采煤技術(shù)合理科學(xué)的進(jìn)行，以提高開采的效率。要將現(xiàn)代化的采煤技術(shù)有效的運(yùn)用，才能降低煤礦資源的浪費(fèi)、減少開采成本、提升開采速度，并能夠有效的進(jìn)行信息處理等工作。因此，將現(xiàn)代化的采煤技術(shù)運(yùn)用到煤礦開采工作中是一項(xiàng)不可忽視的任務(wù)，其能促進(jìn)開采工作變得低事故、高效率。

1　我國(guó)煤礦開采中采煤技術(shù)的現(xiàn)狀

我國(guó)占地面積廣，因此是資源大國(guó)，煤礦資源更是位居世界第一位，且我國(guó)的煤炭資源種類齊全，這些都為我國(guó)煤炭開采業(yè)的快速發(fā)展奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。豐富的煤炭資源保障了我國(guó)社會(huì)主義建設(shè)中的能源補(bǔ)給的需求，促進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和國(guó)際地位的提高，鑒于這種新形勢(shì)，采煤技術(shù)也面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，采煤技術(shù)水平的提高意味著我國(guó)煤礦開采業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，代表著礦產(chǎn)資源的開發(fā)帶給我國(guó)的巨大的經(jīng)濟(jì)效益，國(guó)家越來越重視采煤技術(shù)的革新和發(fā)展。20世紀(jì)90年代以后，我國(guó)的機(jī)械化采煤技術(shù)開始步入跨越式的發(fā)展階段，研究并普及推廣了煤采相關(guān)的設(shè)備和技術(shù)，運(yùn)用了國(guó)際先進(jìn)的采煤設(shè)備和工藝，綜合機(jī)械化的采煤技術(shù)開始面向大功率和程序化的領(lǐng)域發(fā)展，此時(shí)煤礦行業(yè)的發(fā)展水平和生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。而隨著社會(huì)的發(fā)展，采煤技術(shù)也不斷更新和提高，將新形勢(shì)下的采煤技術(shù)充分地應(yīng)用到煤礦開采中去，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)，具有非常明顯的現(xiàn)實(shí)以及理論意義。

2　煤礦開采中常見的方法和工藝概述

經(jīng)過我國(guó)多年的煤炭開采工作累計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，有關(guān)部門已研發(fā)并運(yùn)用了適合我國(guó)國(guó)情的煤炭開采技術(shù)和工藝，且在總體上完成了煤炭開采的機(jī)械化，極大地提升了采煤的產(chǎn)量以及效率，很好地改善了煤礦開采的安全條件。

2.1煤礦開采中常用的方法

從當(dāng)前全球范圍內(nèi)相關(guān)采煤大國(guó)所運(yùn)用的采煤技術(shù)來看，總體上涵蓋了以下兩大類別：壁式與柱式，而這兩類采煤技術(shù)的采煤系統(tǒng)以及采煤工藝都存在較大差異。我國(guó)諸多煤礦開采企業(yè)主要運(yùn)用壁式采煤法來完成煤炭開采工作。

2.1.1壁式采煤法

偽傾斜柔性掩護(hù)支架、走向長(zhǎng)壁、傾斜分層、水平分層、傾斜長(zhǎng)壁、掩護(hù)支架、長(zhǎng)壁放頂煤、正臺(tái)階、倒臺(tái)階及斜切分層等都是不同的壁式采煤法。本文將重點(diǎn)分析偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法。這種采煤方式在進(jìn)行采面布置的過程中，需要呈現(xiàn)出直線偽斜的相關(guān)狀態(tài)，要順著采面走向持續(xù)地向前推進(jìn)。在采空區(qū)的位置上，要借助于柔性掩護(hù)支架對(duì)其進(jìn)行隔離。在開采煤炭的過程中，以柔性支架為主要掩護(hù)而開展開采活動(dòng)。從種方式的特征是生產(chǎn)系統(tǒng)簡(jiǎn)單有效、傾角較緩，工作面也比較長(zhǎng)等。偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法隔開了采空區(qū)以及開采工作區(qū)，其能保證在開采過程中一定程度上的安全性，且能最大限度地減少煤炭開采者所承擔(dān)的工作強(qiáng)度，而且也極大地降低了管理層在煤炭開采管理方面的難度。偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法一般情況被大量地運(yùn)用在厚度變化小的煤層中，而且這些煤層所埋藏的位置和穩(wěn)定性都是相對(duì)較好的。值得注意的是，在回采煤炭的過程中，要處理好進(jìn)風(fēng)巷與回風(fēng)巷位置的支架問題。回風(fēng)巷要持續(xù)地延長(zhǎng)支架，而進(jìn)風(fēng)巷要持續(xù)不斷地拆除它的支架，如果煤炭開采的工作面非常靠近采區(qū)所界定的范圍時(shí)，就務(wù)必根據(jù)相關(guān)規(guī)定回收全部支架。在布置巷道的過程時(shí)，不但能夠運(yùn)用單翼進(jìn)行布置，也可采取雙翼進(jìn)行布置。通常情況下，大部分都是采取雙翼的方式進(jìn)行布置。從采區(qū)一翼來看，大部分的長(zhǎng)度通常都是在大約300m，當(dāng)然也有的布置長(zhǎng)度超過看500m。從階段垂高來看，一般情況下保持在110m左右。在靠近開采區(qū)的范圍內(nèi)，通常情況下都是按照實(shí)際情況，把它劃分成了多個(gè)不同的區(qū)段，而且還要控制每區(qū)段的高度，大概都是在20～40m的范圍內(nèi)。若地質(zhì)條件是相對(duì)簡(jiǎn)單，則可將每個(gè)區(qū)段的高度放寬，達(dá)到50m左右。

2.1.2房柱式采煤法

在煤炭開采過程中，根據(jù)事先確定的距離順著巷道進(jìn)行相應(yīng)的開采活動(dòng)，若煤房開采已到邊界位置，則采取后退的方式將煤房間的煤柱開采出來，這種開采方法就是房柱式采煤法。其主要優(yōu)勢(shì)是對(duì)采煤設(shè)備的投資要求比較小、能夠快速出煤、建設(shè)所需要的周期非常短，而且所需要的支護(hù)簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)是一般情況下采出率較低，存在著嚴(yán)重的漏風(fēng)情況，通風(fēng)條件也是非常差等。從這種采煤法來看，大部分都被運(yùn)用在下列狀況中：①在開采深度較淺的煤層過程中。②需要開采的煤層有著較為簡(jiǎn)單的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、傾斜角小于10°。③在開采中厚及薄煤層中，有著相對(duì)穩(wěn)定的頂板。這種采煤方式主要可分為兩種：①房式采煤法。此種采煤方式要順著巷道，根據(jù)所規(guī)定的距離開展煤房的開采活動(dòng)，而且要在煤房間預(yù)留出足以對(duì)頂板進(jìn)行支撐的空間。②倉儲(chǔ)采煤法。在開采急斜煤層的過程中，若煤層出現(xiàn)了落采情況，要將所開采的落采煤炭暫時(shí)存放在已完成開采的空中，在采完看倉房中的所有煤炭后，再根據(jù)先后順序，逐一放出已完成開采煤炭。

2.2煤礦開采中采煤的主要工藝

2.2.1綜采工藝

綜采工藝也就是綜合機(jī)械化的采煤工藝，指的是綜采面（圖1為例）的全部生產(chǎn)工序必須實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)和機(jī)械化操作。綜采工藝不僅能夠極大地減少了采煤工人的勞動(dòng)時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度，還有效地提升了煤礦生產(chǎn)操作的安全系數(shù)。因此，綜采工藝體現(xiàn)了當(dāng)前國(guó)際先進(jìn)的采煤技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)當(dāng)循序漸進(jìn)地推廣普及。

圖1　某綜采面平面布置圖

2.2.2普采工藝

普采工藝也就是普通機(jī)械化的采煤工藝，指的是使用機(jī)械采煤工藝實(shí)現(xiàn)裝煤工序和落煤程序的同時(shí)完成，以及頂板支護(hù)處理。采空區(qū)的處理手段以及運(yùn)煤技術(shù)類似于炮采工藝，一般來說普采面往往以雙滾筒和單滾筒采煤機(jī)為兩種主要的工作模式。其中，單滾筒的采煤機(jī)一般將滾筒安裝在工作面的下部端頭，這就可以縮減工作面下部的缺口長(zhǎng)度，進(jìn)而使貨量不用經(jīng)過采煤機(jī)機(jī)體下部，實(shí)際的裝煤效果良好；而雙滾筒的采煤機(jī)主要目的在于處理工作面兩端到達(dá)做缺口的實(shí)際工作量，該技術(shù)強(qiáng)化了工作面的管理。

2.2.3炮采工藝

炮采工藝就是爆破采煤工藝，指的是通過對(duì)落煤爆破，利用人工實(shí)施裝煤作業(yè)，緊接著利用機(jī)械化手段進(jìn)行煤運(yùn)輸，并且利用單體支柱對(duì)工作空間上部的頂板實(shí)施支護(hù)。

2.2.4連采工藝

連采工藝就是連續(xù)采煤工藝，指的是基本實(shí)現(xiàn)工作面的機(jī)械化采煤工藝。具體來說，煤房工作面可以利用連續(xù)采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)裝煤工序和破煤程序，緊接著運(yùn)用可伸縮的輸送機(jī)或者梭車實(shí)施運(yùn)煤工作，利用錨桿實(shí)現(xiàn)頂板的支護(hù)處理，運(yùn)用鏟車來清理工作面和搬運(yùn)相關(guān)物料，裝煤、破煤、支護(hù)、運(yùn)煤等絕大部分工藝環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)機(jī)械化操作。經(jīng)調(diào)查研究，連采工藝已經(jīng)成為了綜采工藝的特殊補(bǔ)充，在一定條件下運(yùn)用連采工藝會(huì)創(chuàng)造可觀的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

3　新形勢(shì)下如何提升采煤技術(shù)

3.1研究高效煤礦生產(chǎn)技術(shù)，提升采煤效率

隨著機(jī)械化的發(fā)展，采煤機(jī)械設(shè)備得到了普遍的運(yùn)用，采煤機(jī)逐漸代替了人工采煤以及炮采工藝，極大地減少了工人的工作強(qiáng)度和時(shí)間，效益也達(dá)到明顯的提升，其是采煤產(chǎn)業(yè)的革命性突破。要想提高采煤技術(shù)，就必須依托生產(chǎn)集中化和工作面單產(chǎn)兩項(xiàng)核心技術(shù)，以提升煤炭開采的經(jīng)濟(jì)效益為主要目標(biāo)，盡可能確保采煤人員工作環(huán)境的安全，設(shè)計(jì)出可以適應(yīng)各種煤炭開采環(huán)境的高可靠性和高效能的采煤工藝和裝備，配合高效簡(jiǎn)單的信息化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)管理和監(jiān)控采煤全部過程。推進(jìn)復(fù)雜煤層和礦井環(huán)境的采煤機(jī)械化，不斷完善和健全施工裝備和工藝，加強(qiáng)采煤機(jī)械的運(yùn)用范圍。

3.2合理布置巷道，降低矸石排放量的開采技術(shù)

目前我國(guó)采煤巷道布置技術(shù)大大落后采煤工藝的發(fā)展，因此要對(duì)復(fù)雜煤礦地質(zhì)條件下的巷道布置及技術(shù)工藝專家系統(tǒng)進(jìn)行大力的開發(fā)研究，盡可能確保開采布置和采煤方法的協(xié)調(diào)一致。通過優(yōu)化全煤巷布置，實(shí)現(xiàn)單一煤層的開采不需要額外運(yùn)送矸石到地面，精簡(jiǎn)生產(chǎn)運(yùn)作系統(tǒng)，與此同時(shí)推動(dòng)中掘與中采工藝協(xié)調(diào)一致的發(fā)展，這樣就可以極大地提升生產(chǎn)效率和降低工人的勞動(dòng)時(shí)間及工作強(qiáng)度。通過注重研究分析高效高產(chǎn)礦井系統(tǒng)，合理優(yōu)化巷道布置與部署系統(tǒng)，精簡(jiǎn)巷道布置，健全各個(gè)采區(qū)的操作參數(shù)，加強(qiáng)集中開采單一煤層、集中回采和集中準(zhǔn)備挖掘等關(guān)鍵技術(shù)的研究，減少巖巷掘進(jìn)率，盡量多布置煤巷，降低出矸率。深入研究井下矸石直接充填置換“三下”壓煤技術(shù)等重要技術(shù)（具體技術(shù)框架如圖2），其不僅能夠有效地減少開采煤炭造成的環(huán)境污染，還能夠極大地精簡(jiǎn)生產(chǎn)系統(tǒng)和提升集中生產(chǎn)煤炭的工藝水平，進(jìn)而提高煤炭的開采效益。

圖2　矸石充填置換技術(shù)框架圖

4　結(jié)束語

由上可知，在我國(guó)的煤礦開采過程中，要結(jié)合我國(guó)的煤炭資源實(shí)際分布情況，選擇有針對(duì)性的煤炭開采技術(shù)，使用先進(jìn)的開采設(shè)備，以保證煤礦開采工作科學(xué)的進(jìn)行。要持續(xù)地完善和總結(jié)采煤技術(shù)中存在的問題，針對(duì)性地選擇正確的采煤工藝，才能更好地提升采煤過程中的安全性以及高效性，促進(jìn)煤礦開采業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

[1]李超.新形勢(shì)下采煤技術(shù)在煤礦開采中的運(yùn)用研究[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)（月刊），2014（10）：42～43.

[2]鄒泉，龐洪濤.關(guān)于煤礦開采方法與采煤技術(shù)選擇的分析[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2014（5）：387.

[3]劉偉.基于新形勢(shì)下煤礦開采中的采煤技術(shù)分析[J].河南科技（月刊），2014（2）：47.

[4]郭建軍.探析新時(shí)期下煤礦開采中的采煤技術(shù)[J].科海故事博覽·科技探索，2014（2）：56～58.

TD82

A

1673-0038（2015）20-0193-02

2015-5-5

鄢加俊（1976-），男，工程師，本科，主要從事采礦、地質(zhì)、測(cè)量方面的工作。