淺談采煤工藝與發(fā)展方向

黃浩

【摘?要】近些年來(lái)，隨著相關(guān)開采技術(shù)的逐漸發(fā)展，我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)雖取得不錯(cuò)的成績(jī)，但煤炭開采依然受我國(guó)復(fù)雜的地質(zhì)條件等綜合因素的影響，出現(xiàn)了不同程度的開采難題。因此，我們研究了采煤工藝，因?yàn)槊禾块_采工藝能解決開采過(guò)程中的許多難題。然后再對(duì)煤炭的發(fā)展方向，做了詳細(xì)的介紹。

【關(guān)鍵詞】采煤工藝;煤炭;發(fā)展方向

1 我國(guó)煤炭資源開采與利用現(xiàn)狀

聯(lián)合國(guó)《礦產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》資料顯示，我國(guó)的煤炭資源在社會(huì)生產(chǎn)與生活中得到了廣泛應(yīng)用。時(shí)至如今，我國(guó)礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量中的煤炭資源依然許多。但令人堪憂的現(xiàn)狀卻不可避免的出現(xiàn)了，因?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)與人民生活對(duì)煤炭的需求逐年增加，我國(guó)煤炭開采量也越來(lái)越增加，以至于我國(guó)煤炭開采年限已大大縮短，只有50年了。而據(jù)我國(guó)2012年統(tǒng)計(jì)的煤炭利用情況，一次能源生產(chǎn)與在消費(fèi)結(jié)構(gòu)的比重，煤炭的利用率分為占到78.8%與69.1%。鑒于此現(xiàn)狀，我們研究了煤礦開采工藝。因?yàn)殚_采工藝的是否安全化、效率化、流程化關(guān)乎著煤炭資源的開采進(jìn)度，更對(duì)減少煤炭資源的浪費(fèi)，提高煤炭資源的與開采率利用率、使用年限都有著至關(guān)重要的作用。

2 采煤工藝與技術(shù)

2.1 國(guó)際與國(guó)內(nèi)采煤工藝的發(fā)展近年來(lái)，國(guó)際煤炭開采工藝與技術(shù)的提高，開 采設(shè)備也得到不斷的更新?lián)Q代。其技術(shù)特點(diǎn)是：新型電牽引采煤機(jī)總功率有了提升，高達(dá)1500-2000kW，設(shè)備也進(jìn)行了改進(jìn)，現(xiàn)在的電控系統(tǒng)以微型電子計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)，同時(shí)提高了信息處理技術(shù)和傳感技術(shù)水平，達(dá)到了機(jī)電一體化程度，牽引電機(jī) 功率高達(dá)90-110kW，最大牽引力超過(guò)了800kN，最大牽引速度大于30米/分，其設(shè)備生產(chǎn)能力也獲得了大幅提升，超過(guò)了3000噸/小時(shí)，因此采煤率與經(jīng)濟(jì)效益大幅提高。我國(guó)煤炭資源分布不均、地質(zhì)條件復(fù)雜性等綜合性因素，造成了我國(guó)開采工藝的多元化，各地煤炭開采率的不均衡化。采煤方法有很多，大致劃分為：炮采技術(shù)和機(jī)械化采煤，前者在我國(guó)煤炭開采技術(shù)相對(duì)落后時(shí)，應(yīng)用比較廣泛，優(yōu)點(diǎn)成本相對(duì)低、施工相對(duì)簡(jiǎn)單，但是開采率、安全性不盡人意，因此，相對(duì)來(lái)說(shuō)，這種方法開采煤炭，容易造成事故的發(fā)生。后者機(jī)械化采煤主要應(yīng)用在發(fā)達(dá)國(guó)家，優(yōu)點(diǎn)是采煤率高，經(jīng)濟(jì)效益高，安全性相對(duì)高。由于我國(guó)科技的發(fā)展，相關(guān)技術(shù)的大量引進(jìn)，綜合機(jī)械化采煤技術(shù)也取得了不錯(cuò)進(jìn)展。什么是綜合機(jī)械化采煤？這意味著從頭到尾的采煤過(guò)程中的機(jī)械化率會(huì)非常高，超過(guò)95%。綜合機(jī)械化采煤機(jī)械一般配件包括很多，有液壓支架、采煤機(jī)、刮送機(jī)和膠帶輸送機(jī)等，其中發(fā)揮著關(guān)鍵作用的是采煤機(jī)和液壓支架。采煤工藝有兩種，即分柱式、壁。這兩種不同的采煤方法，在采煤系統(tǒng)和回采工藝上有很大區(qū)別。

1.柱式采煤法的特點(diǎn)是煤壁短呈方柱形，開采的工作面相對(duì)多，采出的煤炭與工作面方向呈垂直的角度運(yùn)出煤炭。壁式采煤法的特點(diǎn)是工作面的兩端巷道，一個(gè)作進(jìn)縫合回風(fēng)、運(yùn)煤用，另一個(gè)作為76內(nèi)蒙古石油化工2020年第7期運(yùn)料用，采出的煤炭與煤壁方向平行，從而把煤炭在工作面運(yùn)出。在我國(guó)煤礦資源開采利用方法中， 常用的是壁式采煤法。

2.壁式采煤法的突出特點(diǎn)是長(zhǎng)工作面采煤，產(chǎn)量在國(guó)有重點(diǎn)煤礦中有相當(dāng)大的比重，超過(guò)95%。開采技術(shù)與工藝隨著開采煤層厚度和傾角的變化，而發(fā)生變化。如果是薄及中厚煤層，則采取煤層全厚一次采出辦法，也就是正層開采。而假如是厚煤層，先把它劃分幾個(gè)中等厚度，然后再進(jìn)行開采，這是分層開采，另外這種情況利用放頂煤整層開采辦法也是可以的。這以上兩種類型的開采方法，隨著傾角的變化，根據(jù)采煤工作面推進(jìn)方向，也可以稱作是走向長(zhǎng)壁開采與傾斜長(zhǎng)壁開采辦法。

3 采煤技術(shù)的發(fā)展方向與分析

3.1 采煤技術(shù)的發(fā)展方向

由于煤炭資源與開采深度的遞增，地質(zhì)條件的變化，那么開采空間將會(huì)發(fā)生變化，即陸地向海洋的轉(zhuǎn)變，這是必然轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)。近幾年來(lái)，龍口礦區(qū)進(jìn)行了海下采煤，北皂煤礦海域H2303工作面進(jìn)入初步回采階段，因此，我國(guó)海下采煤的第七個(gè)工作面也會(huì)步入投產(chǎn)階段。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，北皂煤礦的海下煤炭開采量總計(jì)已達(dá)到500萬(wàn)噸。但由于我國(guó)有的煤礦開采深度的不斷加深，將會(huì)超過(guò)1000m。基于開采深度的加深，因此，我國(guó)地下水、瓦斯、高地應(yīng)力、地質(zhì)構(gòu)造等綜合開采條件變得復(fù)雜，我國(guó)開采環(huán)境將會(huì)陷入困境，因此開采難度會(huì)顯著提高，安全系數(shù)也會(huì)降低。所以為了緩解這種現(xiàn)狀，我國(guó)開采方向一定要轉(zhuǎn)變，才能適應(yīng)不斷變化且復(fù)雜的開采條件，即向?qū)嵭凶詣?dòng)化、無(wú)人工作面井下開采的方向發(fā)展。所以，我國(guó)開采煤炭技術(shù)也需相應(yīng)的改進(jìn)，即需廣泛應(yīng)用煤炭地下氣化技術(shù)。其采煤方法相對(duì)特殊，在投資、安全性、時(shí)間、經(jīng)濟(jì)效益等方面具有優(yōu)勢(shì)。因此，在我國(guó)復(fù)雜的地質(zhì)條件，以及煤質(zhì)差和“三下”壓煤嚴(yán)重的礦區(qū)可以很好利用此采煤方法。

3.2 采煤技術(shù)發(fā)展方向的特色

現(xiàn)代化采煤工藝在進(jìn)行技術(shù)突破的同時(shí)，要對(duì)采煤工藝進(jìn)行深層次挖掘，使 采煤工藝變得多樣化，另外要基于我國(guó)煤礦生產(chǎn)現(xiàn)狀來(lái)發(fā)展，并凸顯我國(guó)特色。

（1）提高機(jī)械化開采程度和開采率，提高我國(guó)應(yīng)對(duì)煤田復(fù)雜地質(zhì)條件能力，其相關(guān)的巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)、開采設(shè)備也需要進(jìn)行改進(jìn)提高。最后，在薄及中厚煤層中普及刨煤機(jī)、螺旋鉆采煤機(jī)等先進(jìn)的設(shè)備，設(shè)立無(wú)人工作面。

（2）提高治理礦井災(zāi)害治理和災(zāi)害預(yù)測(cè)能力，尤其是提高煤礦瓦斯、火災(zāi)、水災(zāi)的處理技術(shù)。

（3）深層次研究并改進(jìn)深井開采技術(shù)，以應(yīng)對(duì)高應(yīng)力、高地溫、高巖溶承壓水與 強(qiáng)烈的開采擾動(dòng)這樣類似的特殊環(huán)境。即需要加大對(duì)深井巷道和采場(chǎng)的支護(hù)、瓦斯突出、地溫異常問(wèn)題的研究。

（4）進(jìn)行科學(xué)、綠色開采，以矸石再次利用，充填開采等手段，從而減少開采浪費(fèi)，提高開采的科學(xué)化、綠色化，以方便后期再次開采。

（5）加大研究煤與煤層氣雙能源共采技術(shù)的進(jìn)度，改進(jìn)潔凈煤技術(shù)，提高煤炭資源的綜合利用率。

（6）加強(qiáng)對(duì)井下熱能技術(shù)的重視，使熱風(fēng)、熱水這樣的熱害變?yōu)榭衫媚茉矗瑥亩崛崮埽奖忝禾?生產(chǎn)，提高煤炭開采安全性。

4 結(jié)語(yǔ)：

總結(jié)以上論述，采煤工藝的趨勢(shì)必將是實(shí)現(xiàn)科學(xué)化開采，因?yàn)槲覈?guó)煤炭資源使用年限不斷減少、開采的地質(zhì)條件不斷復(fù)雜等現(xiàn)狀，所以要實(shí)行科學(xué)化開采。另外，我國(guó)煤炭開采方向也會(huì)隨之改變，即基于相關(guān)電子信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等綜合條件的成熟，我國(guó)煤炭開采方向向?qū)崿F(xiàn)機(jī)電一體化、自動(dòng)化開采、局部到全面的監(jiān)控監(jiān)測(cè)等方面技術(shù)發(fā)展。只有煤炭開采技術(shù)發(fā)展了，我國(guó)煤礦企業(yè)的生產(chǎn)安全性與經(jīng)濟(jì)效益才會(huì)得到保障，而我國(guó)的經(jīng)濟(jì)也能得到快速發(fā)展。

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（作者單位：黑龍江科技大學(xué)）