高效煤礦開采技術(shù)的研究分析

雷澤龍

(太原煤氣化股份有限公司 嘉樂泉煤礦，山西 太原030024)

0 引言

對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展來(lái)說(shuō)，煤炭資源供應(yīng)起著重要的基礎(chǔ)性作用，為了推動(dòng)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，就必須對(duì)能源供應(yīng)問(wèn)題進(jìn)行有效地解決。在煤礦生產(chǎn)中，結(jié)合實(shí)際情況以及開采特點(diǎn)，選擇最適合的開采技術(shù)，促進(jìn)煤礦的高產(chǎn)高效，已成為社會(huì)發(fā)展的要求。深入研究開采技術(shù)，有助于煤礦企業(yè)根據(jù)實(shí)際情況，制定合理的開采方案，從而提高經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效率，增加收益。

1 煤礦開采的技術(shù)特點(diǎn)

煤礦開采屬于十分復(fù)雜的工程，主要是進(jìn)行地下作業(yè)，需要綜合運(yùn)用各種技術(shù)，例如，自動(dòng)化、機(jī)械化、安全、動(dòng)力供應(yīng)、排水、通風(fēng)、提升、運(yùn)輸、采煤、支護(hù)、井巷掘進(jìn)、測(cè)量以及地質(zhì)等技術(shù)，還需要將經(jīng)營(yíng)方法和企業(yè)管理相結(jié)合。結(jié)合最先進(jìn)的技術(shù)與煤礦開采，在一定程度上將開采技術(shù)的作用充分的發(fā)揮出來(lái)。綜合煤礦開采技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況，基本上具有以下幾方面的特點(diǎn):①煤層賦存條件對(duì)于煤礦開采技術(shù)有著嚴(yán)重的制約。②不斷移動(dòng)的工作場(chǎng)所。③生產(chǎn)系統(tǒng)十分復(fù)雜。④為了保護(hù)工作空間，必須設(shè)置有效地人工構(gòu)筑物。⑤存在著突出的安全問(wèn)題。⑥開采對(duì)象具有多邊形和隨機(jī)性。⑦開采條件越來(lái)越差。⑧對(duì)生態(tài)環(huán)境有嚴(yán)重的破壞。⑨消耗的材料難以構(gòu)成產(chǎn)品的實(shí)體。

2 煤礦開采技術(shù)的現(xiàn)狀分析

2.1 開采結(jié)構(gòu)多元化

隨著社會(huì)的發(fā)展，以及靈活的經(jīng)濟(jì)所有制的基本形式，煤礦企業(yè)也出現(xiàn)了多元化的結(jié)構(gòu)形式，例如，個(gè)體私營(yíng)企業(yè)、地方集體企業(yè)和國(guó)家公有企業(yè)。因?yàn)椴痪獾慕?jīng)濟(jì)科技發(fā)展水平，使得煤礦開采技術(shù)存在著手工生產(chǎn)、半機(jī)械化和機(jī)械化的技術(shù)結(jié)構(gòu)。高效、科學(xué)的集約化生產(chǎn)已經(jīng)成為了主要的發(fā)展方向。

2.2 綠色環(huán)保型開采技術(shù)的快速發(fā)展

在開發(fā)煤礦資源的時(shí)候，能夠?yàn)樯鐣?huì)發(fā)展提供大量的能源，但是也出現(xiàn)了嚴(yán)重的生態(tài)地質(zhì)問(wèn)題。占用和破壞了地表土地資源，污染和破壞了地下水文結(jié)構(gòu)，影響了大氣自然環(huán)境。因此，急需綠色環(huán)保型的開采技術(shù)，來(lái)改善目前這種不利的局面。

3 煤礦開采技術(shù)的主要發(fā)展方向

根據(jù)我國(guó)目前采煤技術(shù)的發(fā)展需求與現(xiàn)狀，在研發(fā)煤礦開采技術(shù)的時(shí)候，需要注重三下采煤、深井開采、矸石排放、圍巖控制、地下氣化以及采煤工藝等。

3.1 開采工藝多元化

對(duì)煤礦開采工藝進(jìn)行改進(jìn)和研發(fā)是煤礦開采的重點(diǎn)和發(fā)展方向。對(duì)于現(xiàn)代開采技術(shù)來(lái)說(shuō)，主要是結(jié)合采煤技術(shù)與高新科技，從而開發(fā)出高效能智能化的采煤設(shè)備，研發(fā)硬煤層硬頂板的高效開采技術(shù)、厚煤層緩傾斜的一次采高采全綜采長(zhǎng)臂等多樣化、多層次的采煤技術(shù)、薄煤層緩傾斜的長(zhǎng)壁開采工藝，研究煤礦的集約化高效能的生產(chǎn)技術(shù)，提高機(jī)械化開采水平，改善作業(yè)條件，實(shí)現(xiàn)煤礦開采的安全可靠性與科學(xué)高效性。

3.2 采場(chǎng)圍巖控制工藝

按照煤礦采場(chǎng)的圍巖結(jié)構(gòu)地質(zhì)壓力等工況條件，對(duì)采場(chǎng)的控制圍巖理論進(jìn)行進(jìn)一步的完善。對(duì)一些地質(zhì)構(gòu)造不穩(wěn)定、急傾斜的高深采場(chǎng)，應(yīng)該科學(xué)分析其開采條件和地質(zhì)煤層，在破碎頂板和堅(jiān)硬頂板不利條件下，對(duì)于支架圍巖和開采巖層的相互作用機(jī)理也要進(jìn)行分析。還應(yīng)該研究頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工藝與支護(hù)的質(zhì)量，預(yù)測(cè)和防止沖擊地壓，對(duì)巖層進(jìn)行科學(xué)合理的控制，保證煤礦的高產(chǎn)高效。

3.3 深井開采工藝

隨著煤礦不斷增加開采深度，開采煤層的圍巖控制、礦壓控制、深井通風(fēng)、巷道布置、防治沖擊地壓、熱害與瓦斯治理技術(shù)難度的增大。應(yīng)該針對(duì)深井的應(yīng)力場(chǎng)分布狀態(tài)和圍巖的狀態(tài)，變化的采場(chǎng)環(huán)境，礦井開采治理熱害技術(shù)，巷道的支護(hù)與掘進(jìn)技術(shù)，監(jiān)測(cè)控制與防治沖擊地壓技術(shù)，高效開采技術(shù)等進(jìn)行實(shí)踐推廣和科學(xué)研發(fā)。

3.4 三下礦井采煤工藝

應(yīng)該對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行充分的利用，對(duì)于地表沉陷規(guī)律和上覆巖層運(yùn)動(dòng)進(jìn)行深入的研究，研究分析滿足建筑物、地表和保護(hù)地下水資源需要的優(yōu)化參數(shù)和開采系統(tǒng)，進(jìn)一步完善煤礦水資源的開采保護(hù)技術(shù)、減塵充填開采技術(shù)、瓦斯共采綜合技術(shù)以及沉降控制技術(shù)等，對(duì)于礦區(qū)地表的相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固改造，研究分析礦井水資源優(yōu)化、土地復(fù)墾等技術(shù)。

3.5 矸石優(yōu)化排放技術(shù)

對(duì)于采煤技術(shù)進(jìn)行不斷地改進(jìn)，逐漸完善布置煤礦巷道的工藝體系，對(duì)于矸石廢料進(jìn)行綜合利用。在煤礦開采中，出現(xiàn)的大量固體矸石廢棄物，是對(duì)土地資源進(jìn)行占用和污染的主要因素。按照因地制宜的基本原則，進(jìn)行煤礦巷道的全布置，以及煤層的單一開采，不將矸石運(yùn)出地面，將礦區(qū)內(nèi)的廢棄物矸石充填到采空區(qū)，然后進(jìn)行綜掘與綜采的同步發(fā)展。另外，綜合開發(fā)矸石，可以將其用來(lái)制造建筑材料或者發(fā)電供熱等，這就實(shí)現(xiàn)了矸石等的再利用。符合綠色環(huán)保的發(fā)展要求，對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境也有著積極的意義。

3.6 地下氣化技術(shù)

運(yùn)用煤炭的地下氣化技術(shù)，屬于一種新型的綠色開采技術(shù)。這種技術(shù)主要是通過(guò)使用高科技措施，將地下深層埋藏的煤炭資源控制其直接燃燒，使得煤炭產(chǎn)生熱化學(xué)效果，出現(xiàn)可燃性氣體，進(jìn)而將煤炭轉(zhuǎn)化為可以利用的氣態(tài)能源。然后將氣體通過(guò)管道輸送到地面，轉(zhuǎn)化了開采模式，采氣作業(yè)代替了固體開采。在煤礦開采中，運(yùn)用地下氣化技術(shù)，具備效率高、成本低的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在地質(zhì)條件復(fù)雜、存有高比例劣質(zhì)煤的煤礦中比較適用，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。但同時(shí)，由于這種技術(shù)具有一定的技術(shù)難度，包括燃燒控制方面和氣體運(yùn)輸方面，這些關(guān)鍵環(huán)節(jié)都需要加強(qiáng)管理，避免因?yàn)楣芾硎韬龆鴮?dǎo)致出現(xiàn)事故。

3.7 小型煤礦機(jī)械化開采工藝

隨著煤礦開采工藝的發(fā)展，以及市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，部分小型煤礦面臨著巨大的發(fā)展挑戰(zhàn)，如果不能在開采技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新，將面臨著巨大的生存危機(jī)。對(duì)于小型煤礦來(lái)說(shuō)，應(yīng)該不斷淘汰那些落后的設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)，不斷提高單井的平均規(guī)模，充分拓展資源優(yōu)勢(shì)，對(duì)于小型煤礦的半機(jī)械化和機(jī)械自動(dòng)化的技術(shù)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行大力的改善。政府應(yīng)該給予一定的政策支持和資金投入，從而加快煤礦的機(jī)械自動(dòng)化進(jìn)程。同時(shí)，還應(yīng)該充分運(yùn)用先進(jìn)的信息技術(shù)，加快煤礦開采的信息網(wǎng)絡(luò)化管理，提高經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)高產(chǎn)高效。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在煤礦的開采中，為了保證煤礦的高產(chǎn)高效，應(yīng)該結(jié)合煤礦的實(shí)際情況和開采的特點(diǎn)，選擇最適合的開采技術(shù)。同時(shí)，在傳統(tǒng)開采技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，進(jìn)行合理的創(chuàng)新，從而有效地提高生產(chǎn)效率，提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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