煤礦開采中常見采煤工藝的適用條件分析

史鐘琦

（吉林省能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司，吉林 長春 130000）

引言

煤炭作為我國的重要能源，支撐著國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對我國現(xiàn)代社會主義建設(shè)和發(fā)展有著至關(guān)重要的影響，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中有著不可替代的地位。隨我國采煤業(yè)的飛速發(fā)展，如何選擇最佳采煤工藝，是我國煤礦企業(yè)重點(diǎn)研究的生產(chǎn)問題。

1 煤礦開采中常見采煤工藝

目前我國煤礦常開采作業(yè)期間常見的采煤工藝有：綜采、連采和爆破采煤。

1.1 綜采工藝

所謂綜采工藝，是煤礦將采煤、運(yùn)輸和采空區(qū)處理整合為一體化的采煤工藝。對比其他采煤工藝而言，綜采工藝優(yōu)勢在于采煤效率更高，生產(chǎn)作業(yè)更安全。目前，綜采工藝為我國多數(shù)煤礦開采作業(yè)階段的首選工藝，大量實(shí)踐應(yīng)用亦論證了該工藝完全能夠滿足煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)需求。綜采工藝作業(yè)階段，其內(nèi)容包括割煤作業(yè)、運(yùn)煤作業(yè)和采空區(qū)處理。割煤作業(yè)工序下，可細(xì)化分為破煤、裝煤作業(yè)，機(jī)械設(shè)備主要采用滾筒式采煤機(jī)。目前，隨著煤礦機(jī)械設(shè)備的進(jìn)步，滾筒式采煤機(jī)已從早期的單滾筒升級為可調(diào)節(jié)雙滾筒采煤機(jī)，可調(diào)節(jié)雙滾筒采煤機(jī)不僅有著極高的適用性，而且顯著提升了煤礦安全生產(chǎn)作業(yè)效率。破煤作業(yè)完成后，利用包煤機(jī)開展裝煤作業(yè)，并利用刮板式輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)煤的運(yùn)輸，最終基于上述流程，結(jié)合可調(diào)節(jié)雙滾筒的作業(yè)效率，實(shí)現(xiàn)破煤、運(yùn)煤高效銜接。當(dāng)某一區(qū)域采空后，煤礦企業(yè)會利用液壓支架實(shí)現(xiàn)采空區(qū)安全處理。

1.2 連采工藝

連采工藝，有著高于其他采煤工藝的機(jī)械化水平。通常，為實(shí)現(xiàn)整套采煤工藝流程的良好銜接，生產(chǎn)期間會借助連續(xù)采煤機(jī)完成破煤、裝煤兩項(xiàng)工序，同時配合可伸縮運(yùn)煤設(shè)備、錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)、鏟車實(shí)現(xiàn)物料的運(yùn)輸與作業(yè)面清理，最終通過多種設(shè)備的相互配合，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采煤。目前，因受科技水平的限制，我國各地并未實(shí)現(xiàn)連采工藝的普及，僅部分大型煤礦企業(yè)在掌握較高技術(shù)水平前提下應(yīng)用該項(xiàng)工藝。因連采工藝能夠同時并行開展掘進(jìn)、采煤，可大幅度提升煤礦安全生產(chǎn)效率，并有效降低勞動資源的投入，進(jìn)一步增強(qiáng)煤礦企業(yè)生產(chǎn)效益。圖1 為某礦連采工藝設(shè)備布置圖。

1.3 爆破采煤工藝

爆破采煤，是基于爆破、裝煤、支護(hù)、采空區(qū)處理等一系列流程組合而成的采煤工藝，工藝流程如下頁圖2 所示。爆破采煤工藝隸屬高度系統(tǒng)化工程，采用爆破采煤工藝，各作業(yè)工序具備高度獨(dú)立性，需要相互協(xié)同、高效配合，才可滿足煤礦企業(yè)提高安全生產(chǎn)效率的要求。爆破采煤工藝應(yīng)用階段僅需一些簡單的設(shè)備，就可應(yīng)用到工況相對復(fù)雜的煤礦中，而該項(xiàng)采煤工藝的關(guān)鍵重點(diǎn)，在于對爆破位置的合理選取以及對炸藥使用量的精細(xì)化控制。具體開采作業(yè)期間，必須通過生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)的分析，嚴(yán)格依據(jù)礦區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行炸藥使用量控制，以確保在不對支柱、頂板、輸送機(jī)等設(shè)備造成破壞前提下，安排合理的爆破位置，同時降低炸藥、雷管使用成本，并達(dá)到預(yù)期的爆破效果，獲取大小相對均勻的煤塊[1]。

2 采煤工藝選擇常見影響因素分析

采煤工藝選擇階段，常見影響因素集中于煤層賦存、生產(chǎn)規(guī)模以及人員配置。

1）煤層賦存條件，為采煤工藝選取的主要因素。工藝選取階段，煤礦企業(yè)地質(zhì)勘查人員需要探明煤礦煤層的具體厚度、傾角、地質(zhì)構(gòu)造、煤層內(nèi)瓦斯與水的情況。當(dāng)下我國常用采煤工藝，主要針對煤層厚度進(jìn)行考慮，煤層的厚度，直接決定著煤礦安全生產(chǎn)階段的安全性、開采經(jīng)濟(jì)性，且不同采煤工藝，對于煤層賦存條件有著差異化的要求。

2）煤礦生產(chǎn)規(guī)模，亦是煤礦安全生產(chǎn)期間采煤工藝選取的分析因素。通常，生產(chǎn)規(guī)模越大，煤礦企業(yè)越傾向于引進(jìn)更先進(jìn)的采煤工藝，相應(yīng)投入的資金也較多，正確選擇采煤工藝，往往會讓大型煤礦的生產(chǎn)成本低于地方小型煤礦。

3）人員配置水平是煤礦安全生產(chǎn)的軟條件，通常，先進(jìn)的采煤工藝對于人員專業(yè)素養(yǎng)有著更高的要求，因此，部分煤礦會根據(jù)人員素質(zhì)的高低，合理選擇采煤工藝[2]。

3 常見采煤工藝適用條件分析

3.1 綜采工藝適用條件分析

采用綜采工藝，煤炭產(chǎn)量較高，且施工安全系數(shù)、施工效率均可滿足煤礦企業(yè)對安全生產(chǎn)的要求。然而，綜采工藝設(shè)備成本也相對較高，因此難以實(shí)現(xiàn)大范圍的應(yīng)用，并且綜采工藝對于礦區(qū)的環(huán)境也有著較高的要求，例如，煤層賦存必須滿足綜采工藝的要求才能夠發(fā)揮出工藝優(yōu)勢。通常，綜采工藝所應(yīng)用的順槽運(yùn)輸機(jī)，價格維持在7～10 萬元左右，同時綜采工藝應(yīng)用期間，對于人員也有著較高的專業(yè)技術(shù)要求。因此，目前綜采工藝在我國的應(yīng)用范圍還存在極大的推廣、延伸空間。綜合分析，綜采工藝的適用條件，一是煤層構(gòu)造需要相對簡單，不可過于復(fù)雜，且煤層賦存需要相對穩(wěn)定。二是底板、頂板條件需要滿足綜采作業(yè)的要求。三是煤礦生產(chǎn)環(huán)境下，煤層的傾斜角度不得＞55°，只有滿足上述條件，煤礦企業(yè)才能夠考慮采用綜采工藝實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

3.2 連采工藝適用條件分析

對比綜采工藝，連續(xù)采集工藝具有采集速度快、出煤效率高且機(jī)械化程度高的特征，將其應(yīng)用于煤礦安全生產(chǎn)，可有效降低生產(chǎn)期間勞動力資源的投入。同時，充分利用機(jī)械化技術(shù)的生產(chǎn)作業(yè)，可極大地提升煤礦開采作業(yè)的安全性。然而，連采工藝對于作業(yè)環(huán)境的通風(fēng)條件、環(huán)境優(yōu)劣有著一定要求，倘若作業(yè)環(huán)境通風(fēng)差且作業(yè)環(huán)境惡劣，一定程度上會造成資源浪費(fèi)，導(dǎo)致部分煤炭資源難以實(shí)現(xiàn)有效回收。因此，連采工藝的特點(diǎn)，決定了其對于煤礦的地質(zhì)條件有著較高的要求，部分淺層煤礦，在企業(yè)技術(shù)水平足夠高的情況下，會將連采工藝作為首選。綜合分析，連采工藝的適用環(huán)境，一是要求煤層的深度不宜過大，且煤層的結(jié)構(gòu)不可過于復(fù)雜。二是煤礦環(huán)境下的煤質(zhì)須以硬質(zhì)煤、中硬質(zhì)煤為主。三是生產(chǎn)環(huán)境下煤層的傾斜角度應(yīng)滿足＜15°要求，越是接近水平的煤層，越適用于連采工藝。此外，對比綜采工藝，連采集工藝投入生產(chǎn)的出煤率較低，且適用性弱于綜采工藝。

3.3 爆破采煤工藝使用條件分析

爆破采煤工藝最大的特點(diǎn)在于僅需要使用少量的機(jī)械設(shè)備，整個安全生產(chǎn)過程對于技術(shù)要求并不高，但生產(chǎn)階段對于炸藥、雷管設(shè)備的使用量需要計(jì)算絕對精確，且必須選擇合理的爆破位置，滿足上述條件基礎(chǔ)才能夠?qū)崿F(xiàn)安全生產(chǎn)、高效生產(chǎn)。爆破采煤工藝對比綜采與連采，其優(yōu)勢在于對采煤工況不具有明確的要求。我國采煤技術(shù)政策中已經(jīng)明確指出，針對無法選取機(jī)采措施的煤層，均可采用爆破工藝實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)。目前，部分淺層、易開采的煤層資源不斷減少，煤礦整體生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，故爆破采煤工藝是目前最為常用的采煤工藝，特別是面對傾斜角度較大的煤層或是地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜的開采區(qū)域，應(yīng)用爆破采煤工藝將取得十分顯著的效果[3]。

4 結(jié)語

本文圍繞煤礦安全生產(chǎn)中常見的綜采工藝、連采工藝、爆破采煤工藝以及采煤工藝選擇影響因素進(jìn)行針對性的分析，可為我國煤礦企業(yè)選比采煤工藝提供有效的理論參考。煤礦開采中，面臨著各種復(fù)雜開采環(huán)境與工況，煤礦企業(yè)應(yīng)充分衡量環(huán)境因素以及企業(yè)自身資源，選取最為合理的開采工藝，確保企業(yè)安全生產(chǎn)，提升生產(chǎn)效率。