淺析煤礦井下開采技術與采煤工藝的選擇

邊江

（冀中能源井陘礦業集團有限公司，石家莊050100）

1 引言

對于煤礦企業來說，煤礦井下開采技術是重要的競爭指標，各煤礦企業都十分重視對煤礦開采技術的研發與更新，同時，也進行了采煤工藝的完善工作，并且隨著我國的煤礦井下開采技術與采煤工藝的逐漸成熟，我國煤礦的開采效率和開采質量也得到了大幅度提升。在此背景下，加強對煤礦井下開采技術與采煤工藝選擇的研究，對于幫助煤礦企業更好地發展有著積極的促進意義。

2 煤礦井下開采技術分析

2.1 長臂開采技術

該技術常用于傾斜度較小的薄煤層，并且該技術所使用的機械設備的體積和功率都比較大。這是因為，傾斜度較小的薄煤層一般都具有煤層薄、厚度小、采高低以及煤質硬的特征。在實際開采過程中，該技術的應用，不僅能夠有效保證煤礦開采效率的穩定性，還能有效提升煤礦井下采煤的安全性，是煤礦井下煤礦開采的核心技術之一[1]。

2.2 放頂煤開采技術

該技術主要用于輔助煤礦開采工作的進度控制，其合理、有效應用可以對煤礦井下開采作業工序進行優化，進而能夠提高煤礦開采質量、開采安全和開采效率，因此，放頂煤也是重要的井下煤礦開采技術之一。需要注意的是，該技術的使用有著諸多限制條件，具體來說，以下情況均不可使用放頂煤開采技術：①煤層平均厚度小于4m；②采放比大于1：3；③采區及工作面的回采率不滿足礦井相關規范要求；④存在嚴重的瓦斯危險；⑤水文地質條件較為復雜，尤其是采放后存在強含水層、地表水與老窯積水的情況[2]。

2.3 硬頂板控制技術

該技術主要用于處理掩埋在地下的硬頂板。在實際作業過程中，硬頂板控制采集技術的應用可利用來自巖層的壓力和定向水力進行壓裂和爆破，進而能夠有效提升煤炭的回收利用率。該技術在應用時，采煤布局設置的科學性和合理性不僅能夠有效幫助頂部煤炭回收工作的進行，還能有效提升井下煤礦開采作業的安全性，也是當前應用較為廣泛的煤礦井下開采技術之一[1]。

2.4 硬厚頂煤控制技術

硬厚頂煤控制技術常用于開采埋深淺且支撐壓力偏小的硬厚頂煤煤層，具有靈活性強、處理速度快等優勢。其合理應用，不僅能夠有效做到隨采隨冒，還能有效提高煤炭資源的回收率，對于煤礦井下煤礦開采工作的進行有著積極的促進作用[2]。

3 礦井采煤工藝分析

3.1 普通機械化采煤工藝

普采即應用傳統的機械采煤方法來進行破煤、裝煤、運煤以及支護等作業工序的工藝，在煤礦井下開采作業中占據著關鍵的基礎地位。在實際應用中，為確保上述作業工序的連續性展開，技術人員需要首先對井下開采環境有一個全面了解，然后對各采煤工序進行合理安排，進而能夠有效提升煤礦的開采效率。普采工藝所使用的機械設備一般有兩種，即單滾筒采煤機和雙滾筒采煤機，其中，單滾筒采煤機一般設置在工作面下側，而雙滾筒采煤機設置在工作面的兩端，以此來縮短采煤工作面的長度，提高采煤效率及裝煤效果[3]。

3.2 綜合機械化采煤工藝

以往煤礦井下開采作業所涉及的內容通常包括破煤、裝煤、運煤、支柱支護以及采空區處理等，這些作業內容雖在一定程度上實現了機械化，但依然無法脫離人工而獨立進行，不僅作業效率極低，安全事故也頻頻發生。而綜合機械化采煤工藝的研究與應用，不僅有效突破了傳統煤礦井下開采技術的桎梏，還有效提升了采煤作業效率和作業安全，為井下煤礦開采的機械化、自動化發展做出了巨大貢獻，是當前較為先進的采煤工藝之一[4]。

3.3 連續采煤工藝

連采即應用成套的采煤設備進行煤礦井下開采作業的采煤工藝，其應用優勢十分明顯，較高的安全性、較低的投資以及較強的適應性使其成為當前實用性較強的采煤工藝之一。但是，連采工藝的缺陷也較為突出，主要表現為通風性差和煤炭資源的回收率低。其實際作業過程如下：首先應用連續采煤機在煤房進行破煤及裝煤作業；然后開采出來的煤炭資源會由可伸縮的輸送機運出；最后，利用錨桿支護技術來開展支護工作。

3.4 爆破采煤工藝

炮采，即爆破采煤工藝，其應用過程如下：第一，爆破落煤。應用爆破采煤工藝進行破煤時，為確保煤層頂板、支柱以及運輸機不被破壞，技術人員應對雷管數量和炸藥量進行嚴格控制，確保爆破的精準性，最大限度保障煤礦破碎的均勻性以及工作面平直；第二，裝煤及運煤。炮采裝煤與運煤的方式同普采類似，需要注意的是，爆破作業完成后，炮采工作面上會遺留一定數量的原煤，因此普遍采用運輸機結合人工的方式來進行裝煤作業；第三，工作面支護及采空區處理。當前炮采工作面常用的支護方式主要為單體液壓支柱與金屬摩擦支柱支護方式，而采空區的處理則主要應用的是垮落法。

4 采煤工藝選擇

4.1 普采工藝的選擇

普采工藝應用的核心在于能夠將破煤、采煤以及裝煤等工序的作業時間控制在一定范圍內，以確保機械化運煤的作業效率。該工藝雖然沒有較高的機械化水平，但是，其成本優勢十分突出，是部分地形較簡單且煤炭質量不高煤礦的首選。需要注意的是，該工藝在應用時，需要技術人員根據煤礦井下具體條件進行工藝流程規劃、設備選擇以及人員配置等工作，確保煤礦開采效率和開采安全[3]。

4.2 綜采工藝的選擇

較普采而言，綜采工藝不僅煤礦開采效率較高，對能源的消耗也相對較少，但是，該工藝所使用的機械設備較為昂貴，因此，即使該采煤工藝的應用可以有效提高煤礦井下開采作業的安全性，在實際應用中還是受到了一定的限制。一般來說，礦井生產系統良好、煤層比較穩定并且頂板條件也良好的情況下都可以應用綜合機械化采煤工藝。

4.3 連采工藝的選擇

連采工藝的應用對煤層的地質條件要求較高，只有滿足煤層厚薄適中、深度適中并且煤層結構較為簡單的條件的煤層才能應用連采工藝進行作業。此外，連采工藝不能應用于距離比較近的煤層群，必須保證一定的距離。因此，連采工藝常用于大型煤礦井下開采作業，并且多用于輔助其他煤礦開采工藝的開采作業。

4.4 炮采工藝的選擇

炮采工藝具有適應性強，技術裝備投資小，操作工藝易掌握，易管理等優點，其缺點主要為生產效率低、單產低，作業條件差等。據我國煤礦開采相關技術政策規定，應優先選用機采工藝采煤，對于一些不適合采用機采工藝采煤的煤層，也可選用炮采工藝采煤。當前，國內部分地質構造較復雜煤層與部分急傾斜煤層，較適合應用炮采工藝進行采煤作業[5]。

5 結語

我國煤礦的賦存條件，總體來說是較為復雜的，并且煤層的賦存條件不同，煤炭的井下開采環境也存在較大的差異，因此，面對多樣化發展的開采技術與采煤工藝，各煤炭企業需要具體情況具體分析，根據煤層的具體賦存條件，結合各種采煤工藝的適用條件進行綜合考慮，能夠在切實保障煤礦開采安全的同時，最大限度提高開采效率，并進一步促進煤礦企業的可持續發展。