采煤技術(shù)在煤層開采中的技術(shù)要點(diǎn)探析
2012-12-31 00:00:00李磊
【摘要】煤炭作為主要的能源支撐在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中扮演非常重要的角色，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)也已經(jīng)從落后的回采工藝發(fā)展到了普通的機(jī)械化水準(zhǔn)。開發(fā)煤礦要高效、高產(chǎn)的開采礦井，利用高效的集約型的生產(chǎn)加工技術(shù)，努力建設(shè)生產(chǎn)高度集中的煤礦，提高以生產(chǎn)的集中化和工作面的單產(chǎn)為核心的采煤工藝和裝備，進(jìn)而提高我國(guó)采煤機(jī)械化的水平。本文主要對(duì)我國(guó)采煤技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、煤層開采中采煤技術(shù)及其要點(diǎn)進(jìn)行了探究。
【關(guān)鍵詞】煤層開采；采煤技術(shù)；炮采；綜采；支護(hù)護(hù)理
1.我國(guó)采煤技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)的煤炭資源位居世界的首位，是煤炭資源最為豐富的國(guó)家之一，而且我國(guó)煤的種類齊全，這些就為我國(guó)快速的發(fā)展煤炭事業(yè)奠定了可靠的基礎(chǔ)和提供了必要的條件。自從新中國(guó)成立之后，我國(guó)的煤炭業(yè)得到了快速的發(fā)展，逐步的對(duì)落后的回采工藝進(jìn)行了革新，之后又逐步的研制并推行了綜合的機(jī)械化和普通的機(jī)械化的采煤的工藝和設(shè)備，因此采煤的機(jī)械化取得了較大的進(jìn)步。20世紀(jì)80 年代開始，我國(guó)采煤的機(jī)械化已經(jīng)進(jìn)入到了全新的發(fā)展階段，運(yùn)用并推廣了連采的技術(shù)和設(shè)備，主要采用了封底式的刮板輸送機(jī)器、雙速、無(wú)鏈牽引的雙滾筒的采煤機(jī)和側(cè)卸等新型的工藝和設(shè)備；綜合的機(jī)械化采煤則面向了程序化、電牽引和大功率的方向發(fā)展，至此煤礦業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展水平得到了大幅度的提高。
2.煤層開采中的采煤技術(shù)及其要點(diǎn)
2.1爆破采煤法
爆破采煤法簡(jiǎn)稱炮采，炮采技術(shù)主要是先以爆破方式落煤，再進(jìn)行人工裝煤，最后使用自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備運(yùn)煤，并以單體支柱支護(hù)采煤空間頂板。炮采技術(shù)主要包括破煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)及采空區(qū)處理等工序。其特點(diǎn)是工藝所用設(shè)施設(shè)備較簡(jiǎn)單，易于適應(yīng)不同地形和地質(zhì)條件。炮采技術(shù)有成本低、易于操作和控制等優(yōu)點(diǎn)。
爆破落煤使用煤電鉆打眼放炮，這個(gè)過(guò)程要求放炮爆破的準(zhǔn)確度，要使落下的煤塊破碎均勻，同時(shí)不破壞頂板、頂?shù)酌簾o(wú)殘留，在最大限度降低雷管及炸藥的使用成本的基礎(chǔ)上，保證爆破質(zhì)量和煤壁的平直。打眼放炮的具體操作體現(xiàn)在炮眼個(gè)數(shù)、炮眼深度、角度及用藥量等鉆眼放炮的參數(shù)，其參數(shù)決定于煤層實(shí)際情況如煤層厚度、硬度及煤層的裂隙情況和煤層頂板的穩(wěn)定程度等。
部分采煤企業(yè)采用機(jī)械化的裝煤機(jī)和輸送機(jī)進(jìn)行機(jī)械化裝煤運(yùn)煤，很多采煤企業(yè)是采用人工裝煤和機(jī)械運(yùn)煤的方式，除進(jìn)行打眼爆破時(shí)部分煤由于爆破原因進(jìn)入運(yùn)煤機(jī)中，其余大都需要人工進(jìn)行裝煤，進(jìn)而有運(yùn)煤機(jī)機(jī)械化運(yùn)煤。為減少裝煤過(guò)程的人工勞動(dòng)量，采煤企業(yè)可在鉆眼爆破前將輸送機(jī)盡量靠近煤壁，并加之以懸臂支架的保護(hù)措施，使爆破后的煤塊盡可能多地落入輸送機(jī)中，以便于破煤后的裝煤和運(yùn)煤高效、順利進(jìn)行。
隨著采煤工作進(jìn)度的推進(jìn)，其工作面會(huì)不斷延伸，頂板的懸露面積也也來(lái)越大，而頂板懸露面積的擴(kuò)大會(huì)嚴(yán)重影響礦井的安全生產(chǎn)，當(dāng)前的采空區(qū)處理方法有多種，主要根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)條件、煤層厚度和頂板特征決定，目前最常用的采空區(qū)處理方式是全部垮落的方法。當(dāng)前我國(guó)炮采采用單體液壓支柱配鉸接頂梁進(jìn)行支護(hù)或采用金屬摩擦支柱。兩種支護(hù)方式主要有單柱、對(duì)柱、密集支柱的方式，其最小控頂距應(yīng)該保留3排支柱，而最大控頂距為5排支柱。
爆破采煤工藝具有操作技術(shù)易于掌握、適用性強(qiáng)、生產(chǎn)技術(shù)的管理較為簡(jiǎn)單以及技術(shù)裝備的投資少的特點(diǎn)，它適用于非機(jī)械化的工作面，和一些傾斜度高的煤層及地質(zhì)條件復(fù)雜的煤層。
2.2普通機(jī)械化采煤法
普通機(jī)械化采煤法簡(jiǎn)稱普采，它是在炮采的基礎(chǔ)上，對(duì)落煤和裝煤等環(huán)節(jié)做了進(jìn)一步的改進(jìn)，機(jī)械化程度較高，落煤和裝煤由采煤機(jī)同時(shí)完成。而運(yùn)煤、頂板支護(hù)和采空區(qū)處理與炮采工藝基本相同。普采面采煤機(jī)可分為單滾筒和雙滾筒兩種工作方式。采煤機(jī)有單向和雙向兩種割煤方式，可根據(jù)煤層的厚度，選擇單向切割和雙向切割兩種方式進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)。中厚煤層單滾筒采煤機(jī)常采用單向割煤，往返進(jìn)一刀。
普通采煤工藝的價(jià)格比較便宜，對(duì)于小的地質(zhì)構(gòu)造、形狀不規(guī)則以及推進(jìn)距離較短的工作面，采用普通的采煤工藝可以取得比較好的效果。它適合于采高在15m以下的薄煤層，滾筒直徑接近采高、頂板較穩(wěn)定，煤層粘頂性不強(qiáng)等條件。
2.3綜合機(jī)械化采煤法
綜合機(jī)械化采煤法簡(jiǎn)稱綜采，這種采煤技術(shù)在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中普遍采用了機(jī)械化的連續(xù)作業(yè)。綜采技術(shù)中人力勞動(dòng)量大大減少，具有安全、高效的現(xiàn)代化采煤特點(diǎn)。綜采技術(shù)工作過(guò)程主要包括：割煤、運(yùn)煤、采煤工作面支護(hù)及采空區(qū)處理。
割煤的過(guò)程包含了破煤和裝煤工作，在割煤工序中采用的設(shè)備有滾筒式采煤機(jī)和刨煤機(jī)兩種，兩種設(shè)備的選用根據(jù)工作面的實(shí)際情況決定。滾筒式采煤機(jī)同時(shí)又分為單滾筒式采煤機(jī)與雙滾筒式采煤機(jī)兩種，滾筒式采煤機(jī)在采煤割煤的同時(shí)，利用其滾筒和葉片對(duì)煤的拋擲作用，將煤直接裝入刮板輸送機(jī)，同步完成破煤和裝煤過(guò)程；刨煤機(jī)又可分為單向刨煤機(jī)和雙向刨煤機(jī)兩種，分別適用于不同煤層、不同傾角的工作面的使用。另外刨煤機(jī)由于其造價(jià)和維修成本低、操作界面無(wú)人化、易于控制和管理等優(yōu)勢(shì)，在薄煤層開采中使用非常廣泛。綜采技術(shù)因其生產(chǎn)效率高、節(jié)省勞動(dòng)力、安全及耗用低等特點(diǎn)，適用于煤層穩(wěn)定、整體條件較好的工作面。
工作面的煤經(jīng)采煤機(jī)處理后裝入刮板式輸送機(jī)后，刮板式輸送機(jī)將煤經(jīng)工作面運(yùn)出再通過(guò)工作面運(yùn)輸巷中的可伸縮帶式輸送機(jī)或橋式轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)出工作面。刮板輸送機(jī)和運(yùn)輸巷中的可伸縮帶式輸送機(jī)、橋式轉(zhuǎn)載機(jī)應(yīng)在選型時(shí)注意與工作面采煤量及采煤機(jī)工作量的匹配。
由于全部垮落處理法成本低、操作簡(jiǎn)易、可靠的特點(diǎn)，同樣在綜采技術(shù)的采空區(qū)處理中被采煤企業(yè)普遍采用。當(dāng)前的綜采技術(shù)工作面中普遍采用液壓支架進(jìn)行工作面支護(hù)工作，液壓支架可以內(nèi)部高壓液體為動(dòng)力，進(jìn)行對(duì)工作面頂板的支撐、切頂?shù)戎ёo(hù)工作，并可推移輸送機(jī)、進(jìn)行采空區(qū)處理。綜采技術(shù)工作面支護(hù)方式主要有及時(shí)支護(hù)和滯后支護(hù)兩種支護(hù)方式，直接頂穩(wěn)定性差的工作面應(yīng)采用及時(shí)支護(hù)的支護(hù)方式；直接頂穩(wěn)定性好，且周期壓力大的頂板可選用滯后支護(hù)的工作面支護(hù)方式。
綜合采煤工藝的設(shè)備價(jià)格比較昂貴，綜合采煤工藝生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)其發(fā)揮有賴于全礦井的良好的生產(chǎn)系統(tǒng)，較高的管理和操作水平以及較好的煤層的賦存的條件。綜合采煤的工藝適用煤層的傾角在55°以下，構(gòu)造比較簡(jiǎn)單、煤層的賦存比較穩(wěn)定和頂、底的條件比較好的情況下。
2.4高檔普通機(jī)械化采煤法
高檔普通機(jī)械化采煤法簡(jiǎn)稱高檔普采，就是采煤工作面裝有采煤機(jī)，可彎曲刮板輸送機(jī)，液壓支柱和金屬頂梁?？墒骨叭齻€(gè)工序?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化，但支護(hù)和控頂仍為手工操作的采煤工藝。高檔普采支護(hù)采用單體液壓支柱，雙滾筒采煤機(jī)采煤，運(yùn)煤采用可彎曲刮板輸送機(jī)。
采用高檔普采采煤工藝時(shí)，首先要通過(guò)物探或巷探等手段對(duì)工作面大的地質(zhì)構(gòu)造掌握清楚，以便為合理的開采方案的制定提供科學(xué)依據(jù)，為生產(chǎn)組織部署在時(shí)空上贏得更大的調(diào)節(jié)余地。當(dāng)工作面遇到小的斷層或構(gòu)造時(shí)，采用挑頂或臥底的方式，用爆破配合機(jī)采，同時(shí)可以在水平和豎直方向上調(diào)節(jié)刮板輸送機(jī)的彎曲角度以適應(yīng)煤層的變化，發(fā)揮高檔普采最大效能。
3.結(jié)束語(yǔ)
采煤技術(shù)的運(yùn)用以及采煤工藝的合理選擇是煤礦產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的核心所在，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)高效高產(chǎn)礦井進(jìn)行建設(shè)的依據(jù)，煤礦產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)指標(biāo)其優(yōu)劣狀況，除了有關(guān)的資源條件以外，主要決定于所采用的技術(shù)和對(duì)工藝選擇的先進(jìn)性、 合理性和適用性。因此，采煤技術(shù)的運(yùn)用以及采煤工藝的選擇都應(yīng)該嚴(yán)格堅(jiān)持煤炭的高采率、高效、高產(chǎn)和高安全等最基本的原則，從而提高煤礦企業(yè)煤炭開采的經(jīng)濟(jì)、綜合效益。
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