煤礦井下采煤工藝及其技術應用

邢孟博

摘 要：采煤是煤礦生產運營中的關鍵環節，是重中之重。只有采煤的產量是高效的，采煤的質量是高標準的，煤礦的正常生產經營活動才是有保證的，煤礦的經濟效益和社會效益才是有保證的，煤礦的生命力和市場競爭力才是旺盛的。但是，鑒于煤礦井下地質條件的復雜多變，所以，千篇一律的采煤方法肯定是難以收到上述成效的。因此，如何通過對采煤工藝及其技術的有效合理應用來保證煤礦的高產穩產，就成為了煤礦生產運營中管理者們孜孜不倦的探求目標。

關鍵詞：煤礦井下；采煤工藝及其技術應用；概述；分析

一、煤礦井下采煤工藝及其應用技術概述

所謂采煤工藝，學術領域也將之稱作為“回采工藝”，通常來講，主要指的是“采煤工作面各工序所用方法、設備及其在時間、空間上的相互配合。”例如，炮采法、普通采煤法、綜合機械化采煤法以及智能化采煤法等，在我國煤礦生產作業中都是比較常用的，是具有代表性的幾種采煤工藝。在實際煤礦井下的采煤作業中，一方面，作業煤層的自然條件是有差異的，另一方礦工在不同采煤過程所使用的設備也是有差異的，所以，這就導致了回采工作工序方法的不同，例如，不同的回采工序，其在順序、時間、空間上的要求是各不相同的，因而這就要求礦工在進行采煤作業的時候，要結合井下地質環境、自然條件、地形結構等的不同而采用不同采煤工藝。通常，煤礦井下采煤工序比較常用的主要有流水作業、平行作業以及流水作業和平行作業的相結合作業等，那么在具體開采中到底應該選擇那種采煤工序和如何保證所選擇的工序在時間和空間上實現了合理分配呢？要解決這些問題，就必須要保證工序安排方法的合理性，一般的做法為：首先要以保證煤炭的開采數量和質量作為主要工序；其次是要捋順支護線、回柱放頂線等各工序之間關系；最后是根據工序之間的關系來確定對它們在時間上和空間上應如何進行匹配。

二、煤礦井下采煤工藝及其應用技術分析

我國具有“富煤、缺油、少氣”的資源稟賦特點，在能源結構中主要是以煤炭為主，原油和天然氣資源的對外依存度較高，以2018年為例，這一年我國原油對外的依存度達到了70%，天然氣對的外依存度達到了43%。我國是產煤大國，以2021年為例，這一年我國煤炭的總產量超過了84億噸，占到了世界煤炭產量的50%以上。然而，雖然我國煤炭資源儲量豐富、分布面積廣、煤種齊全，但是卻也仍存在資源分布不均勻的情況，例如，我國現行的煤炭資源分布呈現出的是“北富南貧，西多東少”的狀況。針對這種狀況，我國在《煤炭工業發展“十三五”規劃》全國煤炭開發總體布局中提出了壓縮東部、限制中部和東北、優化西部的發展方略，這是基于我國東部地區煤炭資源開采條件復雜、中部和東北地區則開發強度大且資源多在深部、西部地區資源豐富且開采條件好的特點形成的，這也從政策層面上闡釋研究分析煤礦井下采煤工藝及其應用技術的必要性和重要意義。

下面就沿時間軸對我國煤礦井下采煤工藝及其應用技術進行分析：

首先，新中國成立后，我國在煤礦井下采煤作業中最早應用的是炮采法，屬于人力開采，集中采用這種方法是在上世紀的五六十年代，以柱室法為主，這種方法不但回采率非常低下，而且還得留下煤柱作支撐。其工序流程為“破煤-裝煤-運煤-支護-留下采空區不做處理”。炮采法的工藝特點表現為：采煤和支護都是以人工為主，勞動強度大、材料消耗大，但生產效率低、安全系數低，在小范圍特殊地質構造方面占有優勢。炮采法對環境的影響表現為：產生了大量粉塵和有害氣體，作業人員在防塵技術和生產技術落后的條件下，為了順暢呼吸，基本上是不戴口罩的，因而煤粉塵會大量涌入作業人員肺部，并且當時所有采煤工藝技術的完成都要依賴人工，因此作業人員的勞動強度也非常大，此外再加上加上巷道的支護措施和支護設備也非常粗陋和簡陋，因此，采煤作業人員在人身安全方面要承受著重大威脅。

其次，進入七八十年代后，普通采煤法在我國煤礦井下采煤作業中得到了較好的應用，并逐步普及開來。從采煤工藝及其技術應用的角度來看：1.對液壓技術的應用已經成熟，機械采煤已經奠定了技術基礎，液壓單滾筒采煤機開始在采煤作業中應用，破煤和裝煤而已經合而為一，采煤效率較人工爆破時期有了大幅度的增強；2.小型刮板運輸機和滾筒式皮帶機在運煤中發揮著主要作用；3.液壓支柱和金屬鉸接梁被投入使用，作業人員勞動強度開始下降。普通采煤法的工藝特點表現為：采煤和裝煤都是由滾筒采煤機或刨煤機來完成的，一定程度、一定范圍內的實現了機械化采煤作業，產量比之前有了較好的提高，但是，架設的支架和回撤等工作仍然要由人工來完成，勞動強度大問題仍然沒有得到有效解決。普通采煤法對環境的影響表現為：減少了爆破環節，將破煤和裝煤合而為一，煤粉塵量下降了很多，但作業環境和條件仍然艱苦，安全事故的威脅沒有得到解除，支護工作中的設備搬運等工作仍然是以人工為主，重體力勞動仍然是作業人員每天要承受的現實問題。

此后，到上世紀末與本世紀初的交匯之際（上世紀九十年代與本世紀初葉），機械化采煤工藝及其技術在我國煤礦井下開采作業中基本上得到了廣泛的普及和全面的應用。從采煤工藝及其技術應用的角度來看：1.雙滾筒采煤機完成了對破煤與裝煤的有機結合，煤炭產量出現快速增長，例如，一個采煤隊年采煤100萬噸已經不是新聞2.刮板機、破碎機、轉載機等先進設備在采煤作業中得到了廣泛應用，煤炭運輸流出更加順暢；3.綜合液壓支架被廣泛應用于采煤作業中配合裝煤，液壓支架對巖石具有強有力的支撐作用，讓開采煤層的厚度和效率都獲得了提高。機械化采煤工藝及其技術對環境的影響表現為：采煤與頂板等工作實現了機械化管理，大功率、大滾筒采煤機和大采高液壓支架開始被投入使用，實現了在厚度五米煤層中一次采全高和在特厚煤層中進行放頂煤開采，充分體現出了高端技術采煤的高效、低耗、安全和降低污染的特點，這種采煤工藝目前仍然是煤礦井下采煤作業中的主流，在勞動強度、環境和礦工人身安全保障都具有劃時代的意義，同期，煤層注水、瓦斯預抽、防塵、降塵等已成為采煤工藝及其技術管理工作的中的重要內容，高強度人工體力的支出的現象被消滅了，采煤作業人員自我保護意識提高了，煤礦井下采煤作業終于等來了屬于自己的“高光時刻”，有些先進礦井已經開始嘗試使用自動化開采作業。

目前，在計算機應用技術、信息通信技術、互聯網技術、大數據技術、工業物聯網技術、云計算技術和遠程監控技術等的支持下，智能化采煤工藝及其技術應用受到了業界的高度關注，但是智能化采煤工藝及其技術應用尚且處在發展之中，尚有很多需要完善和健全的地方，例如，在對破煤、裝煤、運煤、支護和采空區處理的上，就還在繼續沿襲和使用原有的采煤工藝及其應用技術，當然，對于智慧電腦的應用，使以視頻方式調度和指揮生產成為可能。智能化開采工藝及其技術應用的特點表現為：有效減少了采煤作業的人數，實現了無人值守，可以遠距離進行生產調度和指揮。智能化開采工藝及其技術應用對環境的影響表現為：縮短了作業人員在采面的停留時間，不易受到冒頂、瓦斯、涌水、粉塵等的威脅，礦工的生命安全和身心健康得到了更好的保障。

參考文獻：

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