煤礦開采技術(shù)發(fā)展方向探討

劉程輝

【摘 要】我國(guó)的煤礦存在各種各樣的賦存條件，據(jù)此發(fā)明的采煤方法種類也十分繁多。伴隨著煤礦開采技術(shù)的升級(jí)，企業(yè)在采礦生產(chǎn)期間運(yùn)用機(jī)電設(shè)備的智能化、一體化程度越來越高，生產(chǎn)系統(tǒng)也更加復(fù)雜，生產(chǎn)組織的層級(jí)也越來越多。筆者在參考相關(guān)研究文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，通過采訪相關(guān)專家，思考并探討了煤礦開采技術(shù)發(fā)展方向，供同行參考和交流。

【關(guān)鍵詞】煤礦開采；自然資源；技術(shù)發(fā)展；戰(zhàn)略規(guī)劃

1.煤礦開采技術(shù)概況

1.1煤礦開采方法

由于我國(guó)的煤礦存在各種各樣的賦存條件，據(jù)此發(fā)明的采煤方法種類也十分繁多，煤炭開采技術(shù)從最原始的“手采”階段歷經(jīng)“炮采”、“普采”發(fā)展到“綜采”的發(fā)展階段，并最終形成了根據(jù)煤礦賦存現(xiàn)狀有針對(duì)性地采取“炮采”、“普采”或“綜采”等工藝開采局面，其中煤礦開采技術(shù)以壁式體系采煤法、柱式體系采煤法、放頂煤采煤法為主，還出現(xiàn)了水力采煤、無煤柱支護(hù)技術(shù)、工作面旋轉(zhuǎn)開采以及目前大力推廣的綠色開采、煤炭地下氣化開采等技術(shù)，煤炭開采技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步[1]。

1.2煤礦開采設(shè)備

現(xiàn)代煤礦企業(yè)的采礦設(shè)備應(yīng)用的技術(shù)包括機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)、電子信息技術(shù)，這些設(shè)備被稱為機(jī)電設(shè)備，但我國(guó)許多煤礦企業(yè)采礦設(shè)備還沒有達(dá)到采煤、掘進(jìn)、運(yùn)輸和支護(hù)設(shè)備每道程序都系統(tǒng)化運(yùn)用機(jī)電一體化的程度。國(guó)有的大中型煤礦一體化程度較高，民營(yíng)的中小型煤礦則較低，與國(guó)際同行業(yè)相比還有很大的差距。在煤礦企業(yè)機(jī)械機(jī)電一體化發(fā)展程度高的發(fā)達(dá)國(guó)家，普遍使用井下機(jī)器人、智能化作業(yè)設(shè)備等進(jìn)行深層煤礦的開采工作，降低人工工作帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

在礦井的運(yùn)輸提升設(shè)備方面，我國(guó)已自行生產(chǎn)制造了多個(gè)品種和多種類型的帶式輸送機(jī)。帶式輸送機(jī)不僅能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的遠(yuǎn)距離輸送，而且具有輸送量大、運(yùn)行可靠、效率高和自動(dòng)化等特點(diǎn)，已成為我國(guó)煤礦井主要的運(yùn)輸裝置。在提升機(jī)的安全保護(hù)上，國(guó)外也已實(shí)現(xiàn)了全微機(jī)監(jiān)控，所有安全部件都采用雙線回路，安全監(jiān)控回路采用冗余技術(shù)以確保提升機(jī)的安全運(yùn)行，以微機(jī)為核心的故障診斷裝置已投入使用，提升設(shè)備已實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化。目前，我國(guó)的提升機(jī)多為全數(shù)字提升機(jī)。全數(shù)字提升機(jī)不僅能夠進(jìn)行可重復(fù)性故障尋址、診斷和自診斷，而且還可以進(jìn)行簡(jiǎn)單而迅速的通信。礦井安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是最能體現(xiàn)煤礦機(jī)電一體化的技術(shù)之一。目前，我國(guó)大多數(shù)煤礦都安裝了監(jiān)控設(shè)備，提高了井下作業(yè)的安全系數(shù)，雖然國(guó)內(nèi)安全監(jiān)控設(shè)備基本能滿足開采要求，但由于相應(yīng)配套的傳感器存在種類少、壽命短、維護(hù)工作量大等不足，導(dǎo)致在監(jiān)控設(shè)備組成的工作系統(tǒng)效率低、穩(wěn)定性差[2]。

1.3煤礦企業(yè)人員管理情況

煤礦開采行業(yè)具有較大危險(xiǎn)性，有著工作強(qiáng)度大、煤礦生長(zhǎng)環(huán)境復(fù)雜、作業(yè)半徑大以及技術(shù)復(fù)雜等特點(diǎn)，煤礦職工的基本要求是有力氣，肯吃苦，傳統(tǒng)企業(yè)招收新員工也往往只考慮具有強(qiáng)壯體能的壯丁，而不考核職工的文化素質(zhì)，造成了素質(zhì)較低的一線職工漠不關(guān)心煤礦安全生產(chǎn)的學(xué)習(xí)，缺乏主動(dòng)鉆研操作工藝的精神，加上員工來源的多樣性，各自的生活習(xí)慣不盡相同，員工之間有隔閡，認(rèn)為自己在煤礦企業(yè)就是出勞務(wù)，憑體力打工掙錢，沒有危機(jī)感和團(tuán)結(jié)意識(shí)，大部分員工缺乏提高自身素質(zhì)的動(dòng)力，缺乏積極進(jìn)取心和必備的安全生產(chǎn)素質(zhì)。煤礦企業(yè)傳統(tǒng)管理模式?jīng)]有做到“以人為本”，忽視傾聽一線職工的心聲，只是注重勞動(dòng)技能的培訓(xùn)和職工的機(jī)械服從，沒有充分考慮員工的生活需求和職業(yè)發(fā)展渴望，不尊重職工個(gè)人的創(chuàng)新能力，管理層與一線職工的溝通交流不夠深入，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)存在的問題往往被忽略或隱瞞，一線職工參與企業(yè)的生產(chǎn)決策過少，遏制了其關(guān)心企業(yè)的積極性，企業(yè)管理成為少數(shù)人的工作，官僚作風(fēng)嚴(yán)重，深層次的隱患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)工作的最佳時(shí)機(jī)轉(zhuǎn)瞬即逝，安全生產(chǎn)存在許多隱患。

總而言之，伴隨著國(guó)內(nèi)煤礦開采技術(shù)的發(fā)展，煤礦企業(yè)在生產(chǎn)期間運(yùn)用機(jī)電設(shè)備的智能化、一體化程度越來越高，生產(chǎn)系統(tǒng)變得更加復(fù)雜，生產(chǎn)組織的層級(jí)也越來越多，其管理難度也不斷加大。同發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)整體的煤炭開采技術(shù)還比較落后，有待發(fā)展，其主要發(fā)展方向相對(duì)清晰。

2.國(guó)內(nèi)煤礦開采技術(shù)主要發(fā)展方向

近年來，小煤礦生產(chǎn)逐漸暴露出“安全性差”、“生產(chǎn)效率低”“污染環(huán)境”等問題，我國(guó)主要通過煤礦產(chǎn)業(yè)政策引導(dǎo)和利用優(yōu)勝劣汰的淘汰機(jī)制關(guān)閉生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備落后的小煤礦，國(guó)家“十五”和“十一五”計(jì)劃繼續(xù)對(duì)綜采裝備技術(shù)研發(fā)給予重點(diǎn)支持，普及機(jī)械化開采和消除不規(guī)范的煤炭開采現(xiàn)象。地方政府通過財(cái)政補(bǔ)貼等政策引導(dǎo)，加快引進(jìn)環(huán)保綠色開采技術(shù)和先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備開采煤礦，提高煤炭開采的效率與單位面積的產(chǎn)量，增大安全系數(shù)，通過集約化經(jīng)營(yíng)、規(guī)?；a(chǎn)實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，做大做強(qiáng)煤礦企業(yè)。同時(shí)扶持生產(chǎn)良好的小煤礦發(fā)展，升級(jí)其機(jī)械化、半機(jī)械化開采技術(shù)和裝備，改進(jìn)小煤礦的采煤理念和工藝，提高采煤工作面的單產(chǎn)和工效；提高小煤礦的綜采控制技術(shù)水平，最大限度地減少安全事故發(fā)生率。

2.1實(shí)現(xiàn)煤礦可持續(xù)開采

先污染后治理的發(fā)展道路已經(jīng)被證明是不可持續(xù)的，煤礦開采技術(shù)將更多地采用環(huán)保綠色開采方法。煤炭地下氣化技術(shù)是我國(guó)煤礦企業(yè)較廣泛運(yùn)用的一種環(huán)保綠色開采方法，此技術(shù)是在地下氣化爐的條件下，對(duì)煤炭資源進(jìn)行新型綠色開采的工藝。它綜合運(yùn)用具有高科技含量的技術(shù)，燃燒深埋在地下的煤炭，并進(jìn)行有控制的熱化學(xué)反應(yīng)，收集可燃性氣體，使其轉(zhuǎn)化成為氣態(tài)能源，最后通過管道運(yùn)輸，把煤礦井下固體開采轉(zhuǎn)換成氣體開采。煤炭地下氣化技術(shù)具有投資少、安全性高、回報(bào)快、和煤炭結(jié)合開采、開發(fā)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，尤其適于二次開采、賦存條件復(fù)雜和優(yōu)質(zhì)煤不多的煤礦，具有廣闊的市場(chǎng)前景。我國(guó)的第一個(gè)煤炭地下氣化開采發(fā)電技術(shù)于2007年在內(nèi)蒙古烏蘭察布建成，實(shí)現(xiàn)了煤氣開采后經(jīng)過輸送，直接利用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。今后我國(guó)應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行較大規(guī)模的地下氣化試驗(yàn)來探索煤炭地下氣化開采產(chǎn)業(yè)化可能遇到的問題，嘗試生產(chǎn)可靠的傳感裝置以控制燃燒位置和燃燒速度，并探索連續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)應(yīng)用的途徑。

具體的煤礦環(huán)保綠色開采方法運(yùn)用的技術(shù)可能有差異，但其過程往往都包括改進(jìn)和完善現(xiàn)有的采煤方法和開采布置，簡(jiǎn)化生產(chǎn)系統(tǒng)，優(yōu)化巷道布置、優(yōu)化矸石排放，實(shí)現(xiàn)開采方法、開采布置與煤層地質(zhì)條件的最佳配置，最終目標(biāo)是減少對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益的統(tǒng)一。例如傳統(tǒng)U+L型通風(fēng)方式，要投入大量時(shí)間去準(zhǔn)備新的采煤工作面。而沿空留巷工藝的采用，大量減少了掘進(jìn)量，使沿空巷道繼續(xù)服務(wù)下一個(gè)工作面。

環(huán)保綠色開采可以優(yōu)化開拓礦井部署和采區(qū)及工作面參數(shù)，改進(jìn)采煤技術(shù)，增加煤巷開采數(shù)量，完善煤礦巷道布置工藝體系，實(shí)現(xiàn)矸石廢料綜合利用。煤礦開采中產(chǎn)生的大量矸石固體廢棄物，是污染、占用礦源周圍土地資源的主要因素。根據(jù)因地制宜原則，實(shí)行全煤巷布置單一煤層開采，矸石基本不運(yùn)出地面，將礦區(qū)內(nèi)的矸石廢棄物充填到煤層采空區(qū)空間內(nèi)，提高來回運(yùn)輸效率，幫助綜采與綜掘同步發(fā)展。同時(shí)，對(duì)矸石進(jìn)行綜合開發(fā)，用來發(fā)電供熱、制造建筑材料等，實(shí)現(xiàn)煤礦矸石廢棄物的再利用，從而減少污染簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程[3]。

2.2機(jī)電一體化設(shè)備迅速普及

近些年來，我國(guó)在智能化監(jiān)控和自動(dòng)化開采方面的改進(jìn)創(chuàng)新有所突破，無人值守智能監(jiān)測(cè)、微處理器信息化集中控制等技術(shù)運(yùn)用范圍不斷擴(kuò)大，未來煤炭行業(yè)的發(fā)展方向是機(jī)電一體化設(shè)備迅速普及，離開智能化監(jiān)控和自動(dòng)化開采技術(shù)將寸步難行。建立智能化監(jiān)控和自動(dòng)化控制系統(tǒng)是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面開采率、掘進(jìn)面、煤礦運(yùn)輸、排氣、水電供應(yīng)、排澇和故障診斷等主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動(dòng)控制，減人不減效，運(yùn)用和控制智能機(jī)器人下井采礦，減少在危險(xiǎn)區(qū)域職工下井采礦的次數(shù)，在微處理器、傳感設(shè)備與攝像設(shè)備之間建立連接，起到監(jiān)控作用，實(shí)時(shí)記錄煤礦開采的溫度空氣環(huán)境和煤礦開采情況，及時(shí)反饋給地面控制人員以指導(dǎo)井下作業(yè)，做到礦井生產(chǎn)可視化管理，實(shí)現(xiàn)礦井高效且安全生產(chǎn)和大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和企業(yè)經(jīng)營(yíng)績(jī)效的目標(biāo)。

2.3科學(xué)管理企業(yè)，提高職工素質(zhì)

科學(xué)管理要求企業(yè)加強(qiáng)文化建設(shè)，既要制度管人提高生產(chǎn)效率，又要建立企業(yè)與員工的心理契約，杜絕制度化管理的絕情、呆板弊端，運(yùn)用文化調(diào)和手段，對(duì)管理工作中存在的矛盾及利益關(guān)系做人性化處理，發(fā)揮安全文化的導(dǎo)向作用。

煤礦開采行業(yè)是科技技術(shù)更新較快的行業(yè)，對(duì)員工的綜合素質(zhì)要求很高，在煤礦開采設(shè)備機(jī)械化和自動(dòng)化程度越來越高的新形勢(shì)下，企業(yè)對(duì)自身管理體系和職工的專業(yè)素質(zhì)要求越來越高。煤礦開采是高危行業(yè)，如職工沒有掌握煤礦安全知識(shí)，進(jìn)入礦井的人員人人都可能是事故的制造者，人人又可能是事故的受害者。所以進(jìn)行全員培訓(xùn)是每一個(gè)企業(yè)必須要做好的工作，特別是隨著新技術(shù)和新工藝的不斷發(fā)展，更需要對(duì)全體員工不斷地進(jìn)行培訓(xùn)。

3.結(jié)束語

煤炭作為我國(guó)的重要燃料資源之一，其開采過程運(yùn)用的技術(shù)設(shè)備、生產(chǎn)效率、安全性受到社會(huì)的廣泛關(guān)注。未來的煤礦開采技術(shù)和設(shè)備朝智能化、自動(dòng)化、機(jī)電一體化方向發(fā)展，綠色開采和戰(zhàn)略保護(hù)性開采是我國(guó)煤礦開采體系的重要特征。優(yōu)化煤礦開采技術(shù)，提高煤炭開采效率，提高煤礦企業(yè)的綜合經(jīng)營(yíng)效益，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)、健康發(fā)展具有積極而重大的意義。 [科]

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