煤礦開采技術創新與應用研究

王連振

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714085

摘要：煤炭資源是國家發展經濟的必需資源，現階段各行業仍無法擺脫對煤炭資源的依賴。煤炭資源不斷減少及可持續發展戰略的提出給煤礦開采提出了更高的要求。在煤礦開采過程中如何減少對環境的污染、保證開采人員的安全并有效提高煤炭的回收率成為當今煤礦開采的關鍵。想要實現這三面的有機結合，必須對煤礦開采技術進行創新，并結合實際情況加以應用。

關鍵詞：煤礦開采技術；創新；應用

科學技術的進步使人們已經能夠開發出如風能、核能、太陽能、水能等多種新型能源，從而減少對傳統能源的利用。受到開發成本較高、供能方式不穩定、能量密度低等限制，新型能源仍無法取代傳統的煤、石油等資源。地下煤炭資源減少、煤炭質量下降、開采難度增加等問題對大規模的煤礦開采造成嚴重阻礙。同時，隨著人們對地下環境保護意識的逐漸增強，煤礦開采門檻進一步升高。面對日益嚴峻的煤炭開采形勢，必須與時俱進，采用新型煤礦開采技術。在保證安全生產的前提下，提高煤礦開采的回煤率與煤炭質量，減少煤礦開采成本，促進經濟效益最大化。與此同時，還需要將煤炭挖掘對環境的污染降到最低。煤礦開采技術創新需要結合實際生產特點，在現有技術上進行大力創新。

1 煤礦開采技術創新方向

根據煤礦開采的所產生的問題，提出以下三個煤礦開采技術創新的方向。

（1）安全預防。煤礦開采屬于高危行業，在煤炭開采過程中常因瓦斯突出，煤層透水導致重大安全事故，對煤礦開采人員及煤礦開采企業造成無法估量的損失。煤礦開采以地下開采為主，環境相對復雜多變，需要對礦井中的壓強、氧氣通風系統、瓦斯流向及密度等多個方面進行檢測以及對采煤設備的及時維護。然而，部分中小煤礦開采企業不能滿足此類安全要求，出現事故征兆時，不能及時發現并排除風險，導致安全事故頻發。

（2）環境保護。隨著可持續發展觀念的深入人心，各行業的生產越發注重對環境進行保護。煤礦開采過程對環境有著較大的破壞。國內常用的長壁采煤法會對摧毀地表植被，不利于開采區域的自然生態的和諧發展。隨著煤層開采深度的增加，地下巖層結構逐漸變得不穩定，容易造成地表塌陷和沉降。

（3）高效開采。淺層煤炭資源的枯竭使人們將開采重心轉向煤炭儲量更大的困難煤層。但受到技術及經濟水平限制，煤礦開采無法實現高效生產。一些困難煤層無法采用常規煤炭開采工藝及設備，導致開采效率低，且花費成本較高，遠不能滿足實際生產需求。

2 煤礦開采技術創新

2.1 深礦井開采技術

深礦井開采技術的技術優勢是能夠有效降低煤層中的瓦斯含量。在對煤層進行切割時，能夠使煤層的厚度減至2cm～3cm，從而有效保證了煤層的均勻性。為了將煤礦開采過程中的雜質氣體排出，其采用一進多出的通風形式，通過進風巷、回風巷、尾巷相結合使空氣有序流通，從而滿足現場施工對地下通風的要求。開采過程中所產的瓦斯通過抽采鉆孔及傾斜抽采巷進行回收，既能夠對瓦斯濃度指標進行控制，又能夠對保證回收的瓦斯具有較高的純度。另外，深礦井開采技術采用工業控制計算機進行控制，對各工作面的泵站壓力進行實時監督控制，當測控壓力及溫度超標后能夠及時發出警報，便于工作人員對泵站工作參數做出相應調整。瓦斯濃度及通風得到合理控制，礦井開采的安全性便能夠得到保障。

2.2 薄煤層急傾斜開采技術

薄煤層急傾斜開采技術的出現，解決了1.3m以下且傾斜角度超過45°淺煤層的開采難題。受煤層所處空間小，傾斜角度大的限制，該開采技術采用偽斜走向長壁的方法設置煤炭開采工作面，從而減小了工作面的實際傾斜角度。運用刨運機對煤層進行切割，回落。由于傾斜煤層能夠實現自溜運煤，但煤層坡度較小時，需要采用刮板運輸機配合運煤。為了移架方便且對刨運機進行導向，采用菱形柔性液壓支架支撐頂板，并依據全跨落的方法處理工作面的頂板及底板。工作面的液壓支架需要根據煤層走勢進行平行布置，各支架間需要保持1.8m的安全距離，每組液壓支架中采用千斤頂與刨運機橫梁。在采煤過程中千斤頂負責將刨運機壓入煤層，開采至底板時，則依靠千斤頂完成支架的遷移，實現下一輪采煤的循環。采用薄煤層急傾斜開采技術能夠形成平行四邊形采煤工作面，能夠擴大通風面積、提升操作空間，能極大提升采煤效率及資源利用率。另外，整個采煤過程所需人工操作較少，為實現煤礦機械化開采提供了可行性。

2.3 硬頂板、厚煤層開采技術

硬頂板、厚煤層技術是煤礦開采高效化的重要實施途徑。硬頂板開采技術適用于埋深淺、地壓小的開采環境。通過巖層定向水力壓裂或傾斜深孔爆破的形式對頂板進行處理，當頂板有煤冒出時可隨時進行挖采，從而提高頂層回煤率，并且煤層下落的跨落規律且均勻，有助于煤層的破碎及工作面安全的預防。厚煤層開采技術適用于埋深淺，且巖層支撐壓力較小開采環境，利用高壓水注或深孔預爆破的方法進行煤層壓裂，使煤層按照既定要求跨落，從而提高其回收率。硬頂板與厚煤層的弱化處理方式相同，均可采用三角形爆破孔，需要注意的是爆破孔水平距離應控制在2m以上，垂直距離應控制在1m以上。另外，回收煤時采用雙向割煤，單向放煤的方式。各生產設備應滿足快速移動、支護、放煤等功能配合，從而實現煤炭回收率的提高。

3 總結

想要實現煤炭回收率的全面提高，就必須對煤礦開采技術進行創新。以現有煤礦開采技術為基礎重點朝安全、環保、高效三個方向發展，并遵循從可持續發展、以人為本、自主創新等原則。同時，所提出的創新技術需要緊密結合實踐，并與計算機等先進技術相結合，使開煤礦開采技術具有較強的可實施性與科學性。

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