淺析煤層開(kāi)采技術(shù)及采煤工藝

摘要：煤層開(kāi)采技術(shù)和采煤工藝發(fā)展的趨勢(shì)是高產(chǎn)、高效和高安全性，文章闡述了煤層開(kāi)采方法和采煤工藝的主要類(lèi)型，并探討了各采煤工藝的應(yīng)用特點(diǎn)以及選擇開(kāi)采方法時(shí)應(yīng)考慮的主要因素，以期為煤炭行業(yè)的發(fā)展提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：煤層；開(kāi)采技術(shù)；采煤工藝；壁式體系；柱式體系

中圖分類(lèi)號(hào)：TD823 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）30-0110-02

1 概述

煤炭是我國(guó)的主要能源，煤炭工業(yè)的發(fā)展直接制約著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民群眾生活水平的提高。加快煤炭工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)步伐，全面推進(jìn)煤炭工業(yè)科技進(jìn)步，不斷滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活需要，是煤炭工業(yè)發(fā)展的緊迫任務(wù)。受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，我國(guó)煤層的賦存條件千差萬(wàn)別，礦井的地質(zhì)條件各不相同，從而決定了我國(guó)煤礦建設(shè)、生產(chǎn)和管理具有明顯的地域差異性，不同地區(qū)煤礦的生產(chǎn)規(guī)模、開(kāi)采技術(shù)和裝備設(shè)施也存在一定的差異。在倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)體制下，安全、高效、綠色是煤層開(kāi)采的必然趨勢(shì)，為此，煤炭企業(yè)則必須實(shí)現(xiàn)煤層開(kāi)采技術(shù)和采煤工藝的進(jìn)一步集約化、機(jī)械化和自動(dòng)化。

2 煤層開(kāi)采方法的主要類(lèi)型及其選擇依據(jù)

2.1 壁式體系采煤法

壁式體系采煤法一般以長(zhǎng)壁工作面采煤為主要特征，是目前我國(guó)應(yīng)用最普遍的一種采煤方法，其主要特點(diǎn)如下：在采煤工作面兩端各布置至少一條巷道，構(gòu)成完整的生產(chǎn)系統(tǒng)；采煤工序可分為破、裝、運(yùn)、支、處五個(gè)步驟，其中破煤和裝煤可分別采用爆破、滾筒式采煤機(jī)或刨煤機(jī)，運(yùn)煤采用與工作面煤壁平行鋪設(shè)的可彎曲刮板輸送機(jī)，工作面工作空間的支護(hù)可采用自移式液壓支架或單體液壓支架，采空區(qū)處理則通常采用全部垮落法、全部充填或局部充填法；隨著采煤工作面

推進(jìn)，頂板暴露面積增大，礦山壓力顯現(xiàn)較為強(qiáng)烈。

2.2 柱式體系采煤法

柱式體系采煤法有房式采煤法、房柱式采煤法和巷柱式采煤法三種類(lèi)型。房式采煤法的特點(diǎn)是只采煤房不回收煤柱，用房間煤柱支撐上覆巖層，根據(jù)煤柱尺寸和形狀可分為長(zhǎng)條式、切塊式等多種形式；房柱式采煤法的特點(diǎn)是房間留設(shè)不同形狀的煤柱，采完煤房后有計(jì)劃地回收這些煤柱；巷柱式采煤法的特點(diǎn)是在采區(qū)范圍內(nèi)，預(yù)先掘進(jìn)大量巷道，將煤層切割成6×6～20×20m2的方形煤柱，然后有計(jì)

劃地回采這些煤柱，采空地帶頂板任其自由垮落。

柱式體系采煤法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資少，采掘可實(shí)現(xiàn)合一，建設(shè)期短，出煤快；設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，搬遷快；巷道壓力小，便于維護(hù)，支護(hù)簡(jiǎn)單，可用錨桿支護(hù)頂板；由于大部分為煤層巷道，故矸石量很少；矸石可在井下處理不外運(yùn)，有利于環(huán)境保護(hù)；當(dāng)?shù)孛嬉Ｗo(hù)農(nóng)田水利設(shè)施和建筑物時(shí)，采用房式采煤法有時(shí)可使總的噸煤成本降低。

2.3 選擇采煤方法的主要依據(jù)

在選擇和設(shè)計(jì)采煤方法時(shí)，必須充分考慮到以下因素的影響：

2.3.1 煤層地質(zhì)條件。地質(zhì)因素是制約采煤方法選擇的最重要的因素，其主要包括煤層傾角、煤層厚度、頂?shù)装逄卣?、煤層瓦斯含量等。在近水平和緩傾斜的煤層，通常采用傾斜長(zhǎng)壁采煤法，以使巷道系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠；在傾角較大的煤層中，則一般采用走向長(zhǎng)壁采煤法，以確保采煤系統(tǒng)更加安全。

2.3.2 技術(shù)發(fā)展和裝備水平。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的煤層開(kāi)采技術(shù)在創(chuàng)新中得到不斷的發(fā)展，厚煤層綜采放頂煤、大采高一次采全高、急傾斜煤層偽斜柔性支架采煤等得到廣泛的應(yīng)用。不同的采煤方法所涉及的開(kāi)采技術(shù)以及裝備設(shè)施差別較大，因此在選擇采煤方法時(shí)必須結(jié)合本礦井的生產(chǎn)指標(biāo)，充分考慮采煤方法與礦井運(yùn)輸系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等生產(chǎn)環(huán)節(jié)的適應(yīng)性，并留有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地。

2.3.3 礦井管理水平。礦井的管理水平直接決定了采煤方法能否實(shí)現(xiàn)安全高效的生產(chǎn)，對(duì)于厚煤層綜采放頂煤、大采高一次采全高等較先進(jìn)的采煤方法，其生產(chǎn)組織復(fù)雜、技術(shù)要求較高，如果礦井管理水平不到位而盲目選擇這些采煤方法，不但不能充分發(fā)揮其高效開(kāi)采的特性，還可能引發(fā)意外事故。

2.3.4 礦井經(jīng)濟(jì)效益。選擇合理的采煤方法必須以經(jīng)濟(jì)效益為基礎(chǔ)，充分考慮礦井生產(chǎn)的投入和產(chǎn)出關(guān)系。因此要先提出幾種擬采用的方案，進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和設(shè)備比較，確保采煤方法適應(yīng)

企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和發(fā)展需求，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3 采煤工藝的主要類(lèi)型及其應(yīng)用特點(diǎn)

3.1 爆破采煤工藝

爆破采煤工藝即采用放炮破煤、人工裝煤的較原始的采煤工藝，具有適應(yīng)性強(qiáng)、裝備簡(jiǎn)單、操作容易等優(yōu)點(diǎn)，雖然其生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)條件差，但在某些特殊條件下，如回收邊角煤、工作面端頭撕幫等作業(yè)，仍普遍采用普采工藝。為了確保工作面生產(chǎn)的安全，我國(guó)正在逐步將適于機(jī)采的炮采面改造成為普采面。在炮采工藝方式上，應(yīng)積極推廣應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備、新材料，盡量提高裝煤機(jī)械化水平，減小勞動(dòng)強(qiáng)度。

3.2 普通機(jī)械化采煤工藝

普通機(jī)械化采煤工藝是在炮采的基礎(chǔ)上采用采煤機(jī)或刨煤機(jī)進(jìn)行破煤和裝煤，從而大大提高了工作面的單產(chǎn)能力。相比綜采設(shè)備而言，普采設(shè)備價(jià)格較為便宜，建設(shè)普采工作面的投資只相當(dāng)于綜采工作面的25%左右，但日產(chǎn)量卻能達(dá)到綜采工作面的30%～50%。此外，普采工藝受煤層地質(zhì)變化的影響較小，在回采形狀不規(guī)則、小斷層較多或褶曲較發(fā)育等地質(zhì)條件較差的工作面時(shí)，綜采工藝難以發(fā)揮其高產(chǎn)高效的優(yōu)勢(shì)，而普采工藝可以得到很好的應(yīng)用。

3.3 綜合機(jī)械化采煤工藝

3.4 綜合機(jī)械化放頂煤采煤工藝

中、低位放頂煤優(yōu)點(diǎn)突出，使用廣泛，是放頂煤開(kāi)采的主要方向。綜放工作面能普遍實(shí)現(xiàn)安全高效，與同等條件下綜采分層工作面相比，絕大多數(shù)綜放工作面的產(chǎn)量和效率都可提高1～3倍，而工作面直接成本可降低30%～50%。因此，布置綜放工作面可以減少和簡(jiǎn)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，有利于礦井實(shí)現(xiàn)集中生產(chǎn)。但在實(shí)現(xiàn)高效安全的同時(shí)，綜放工作面增加了資源的浪費(fèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)煤炭工業(yè)正在迅猛發(fā)展，煤礦開(kāi)拓與開(kāi)采技術(shù)正在不斷進(jìn)步，經(jīng)過(guò)廣大煤礦職工的努力，一定能夠高效發(fā)展現(xiàn)代化的煤炭工業(yè)，從而進(jìn)一步改變煤礦生產(chǎn)技術(shù)面貌，使我國(guó)煤層開(kāi)采技術(shù)加速達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，為全面建設(shè)現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)提供充足的能源保障。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：王永剛（1980-），供職于山西高平科興高良煤業(yè)有限公司。

（責(zé)任編輯：劉 晶）