煤礦開采技術理論及工藝運用研究

李江波

摘要：煤炭是我國經濟發展的必不可少的能源，其開采的效率和安全性引起了社會的關注。隨著科學技術的發展，越來越多的新的技術被用到煤礦生產中，煤礦開采工藝不斷的完善和發展。因此，了解中國煤礦開采技術的現狀以及其工藝是十分必要的。本文從中國煤礦開采的現狀出發，分析了我國煤礦開采技術及工藝存在的問題，以期促進煤礦生產技術的發展。可以為相關的采礦技術人員提供一定的參考。

關鍵詞：煤礦開采;開采技術;開采工藝

0 引言

到2050年以前，煤炭將占我國能源消費比例的50%以上，是我國的主體能源。由于我國是發展中國家，能源是支承經濟發展的重要支柱，所以保證煤炭資源的安全高效開采具有重要意義。經過多年的發展，我國煤礦生產的效率得到了很大的提升，安全問題得到了改善。礦井的年產量由建國時的幾萬噸到現在的幾千萬噸，采煤工藝由最初的炮采工藝發展到今天的全機械化綜采工藝。雖然煤礦事業的發展給經濟帶來了巨大的推力，但是引起的許多問題也是不容忽視的[1]。由于中國的國情比較復雜，導致在某些區域的煤礦開采工藝還是比較落后，安全事故頻發發生。因此，關注煤礦開采技術的發展以及煤礦開采所帶來的負面影響是十分有必要的。下面將對我國的煤礦開采現狀進行分析。

1 煤礦開采現狀分析

1.1 技術水平存在顯著的差異

在中國煤礦企業按照主管部門的不同可以分為鄉鎮煤礦企業、地方煤礦企業和國家煤礦企業。由于主管部門的不同，導致這三種煤礦的待遇存在很大的差別，開采技術和工藝水平也存在顯著的差異。一般情況下，鄉鎮煤礦和地方煤礦的規模較小，產量只有幾萬噸或幾十萬噸。由于得到的資金有限，使用的技術比較落后，機械化程度低，生產的效率也不高，最重要的是工人的生命安全得不到有效的保證。相比較而言，國有煤礦的生產狀況要好的多，煤礦使用的設備先進，資金充足，安全問題得到足夠的重視，發生事故的可能性大大降低。為了服務我國經濟的發展，在相當長一段時間內國有煤礦、地方煤礦以及鄉鎮煤礦會共存。總體而言，我國目前的煤礦生產水平與發達國家還是存在差距的，但是隨著經濟的發展這種差距會慢慢縮小。

1.2 煤礦開采帶來嚴重的環境問題

許多煤礦在開采后帶來了嚴重的環境問題[2]。由于煤礦開采處于幾百米的地下，造成地下水的嚴重污染，更為嚴重的是導致在開采區域附近地表水出現枯竭現象。這破壞了當地的生態環境，導致糧食產量降低。在煤礦開采后引起的地表沉陷問題（圖1（b）），更是對人們的生活產生了長遠的影響。煤礦開采產生的采空區，在很長時間不穩定，對當地的安全存在威脅。在煤礦開采過程中，產生大量的煤矸石無法處理（圖1（a）），堆積成山會產生大量的有毒有害物質，對礦區周圍的環境產生惡劣的影響。此外，在煤礦開采過程中，排除大量的瓦斯氣體，瓦斯的主要成分是甲烷，具有很強的溫室效應。由此可見，煤礦開采對周圍環境產生的負面影響是不可忽視的，應該采取有效的措施進行防治。

2 煤礦開采技術分析

在進行煤層開采之前，需要對工作面區域的地質情況進行勘察，掌握工作面附近的巖層分布情況，從而為選擇有效的巖層控制技術提供參考。在保證煤礦生產安全的前提下，要合理的選擇巖層控制技術，以降低煤礦開采的成本，提高煤礦企業的經濟效益。在進行巖層控制時，一定要采用數學方法或力學方法對巖層的受力進行分析。通過對煤層的分布情況，地層情況以及開采方式進行分析，制定合理的巖層控制方案。在煤礦開采過程中，要盡量使用先進的設備以及技術。這樣就能更高效地解決在開采過程中可能出現的問題，降低煤礦開采的成本。此外，需要建立礦井生產監測制度，對礦山開采過程中頂板以及支護質量進行監測，從而保證礦井的安全性。

2.1 爆破采煤技術

爆破采礦技術主要是通過在煤體上打眼放炮的方法使煤體崩落下來。爆破采煤技術也稱炮采，在我國有著悠久的歷史。炮采采煤法采用垮落法管理頂板，采用單體液壓支柱支護頂板。炮采對地質條件的適用性很強，對工藝的要求較低。這項技術工人的勞動量較大，而且安全得不到保證。炮采的生產效率低，目前處于淘汰的邊緣，在煤礦回收邊角煤時得到了應用。炮采采煤法的主要劣勢是需要打眼放炮，工藝雖然簡單但是效率不高;支護時采用的單體液壓支柱，支護速度慢，對頂板的支護作用有限。

2.2 機械化采煤技術

相比較而言，機械化采煤技術主要是采用采煤機來實現對煤層的開采，開采的效率更高更安全。機械化采煤技術主要可以分為普通機械化采煤技術和綜合機械化采煤技術。普通機械化采煤技術與綜合機械化采煤技術的最大區別是頂板支護方式，前者采用的是單體液壓支柱，而后者采用的是支承掩護式液壓支架。此外，還有連續采煤技術，這種技術在西方歐美發達國家應用的較多，這種采煤技術的煤炭資源回采率較低，而且通風管理困難，這對于有瓦斯的礦井是十分不利的。隨著煤礦形勢的發展，越來越多的礦井采用綜合機械化采煤技術，這種技術的優勢十分明顯，工作面單產高，工人勞動強度低，生產的效率極高。經過多年的發展，我國在采煤機及液壓支架的制造方面已經掌握了核心技術，基本上已經實現了關鍵采煤設備的自主生產，與西方發達國家的機械設備的差距明顯縮小。

3 煤礦開采工藝分析

目前，我國多采用的壁式采煤工藝，其主要的特點是可以長期連續作業，很好的實現了高產高效的目標。雖然中國的煤礦企業較多，煤礦的開采規模存在著差異，但是大多都采用壁式采煤工藝。這種采煤工藝可以使用炮采技術也可以采用機械化采煤技術，這也是壁式體系工藝發展的一個有利條件。壁式采煤工藝又可以分為走向長壁工藝和傾向長壁工藝，這兩種工藝的設備在我國都得到了發展，并且我國的煤礦機械設備已經適應了這兩種工藝。中國很多煤礦比較趨向于厚煤層系列，厚煤層開采難度比較高，但是產量通常也比較大。雖然很多厚煤層的開采工藝都是使用其他的某種方式，但壁式工藝依然有很大的價值，也有很大的發展空間。

大功率采煤機設備是未來煤礦開采發展的趨勢，特別是綜合機械化采煤機和刨煤機。提高采煤機的功率，有助于提高煤礦開采的效率，減少企業的運作成本，提高企業的經濟效益。這就要求大功率采煤機能在惡劣的煤礦環境中能有效地運行。但是中國很多煤礦企業對設備功率和機面高度缺乏調節和統一，對煤礦工作效率有很大影響，也降低了采煤機和刨煤機的效率和穩定性。在煤礦采煤工藝多樣化發展的過程中，要不斷的對采煤技術進行革新，以適應煤礦發展的需要。應該在發展成熟的長壁綜采工藝的基礎上進行創新，在有條件的情況下應該采用放頂煤工藝，這樣能更好地提高煤礦開采效率。

4 小結

煤炭是我國的主要能源，在我國經濟快速發展中起著至關重要的作用。保證煤礦生產的安全性和可靠性，這對于煤礦企業的健康發展是十分必要的。在煤礦生產過程中，安全是一個不可忽視的問題，其次才是提高煤礦的生產效率。與煤礦生產效率直接相關的是采煤工藝和采煤技術。一定要根據煤礦的自身地質條件選擇合適的技術，這樣才能實現煤礦開采的高產高效。在煤礦開采過程中，應該注重開采技術的研究，加強新材料和設備的使用，進行更加有效的開采工作，增加煤礦的生產效率。

參考文獻：

[1]鄧飛.煤礦開采技術及其工藝研究[J].能源與節能，2018 （03）：116-117.

[2]張立朋，畢云龍.煤礦開采技術及其工藝探析[J].山東工業技術，2017（09）：67.