芻議井下采煤技術(shù)及其工藝優(yōu)選

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，煤礦開采行業(yè)也不斷發(fā)展，但是井下采煤技術(shù)仍存在諸多局限，文章立足于此，闡述了不同采煤技術(shù)的特點(diǎn)、適用情況及相關(guān)工藝優(yōu)選，以期為采煤技術(shù)的研究提供有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：井下；采煤；工藝；優(yōu)選

中圖分類號：TD823 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）30-0171-02

隨著我國經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，煤礦開采行業(yè)也不斷發(fā)展。我國豐富的煤礦資源以及復(fù)雜的煤礦狀況對井下采煤技術(shù)及工藝提出了巨大挑戰(zhàn)。一方面技術(shù)人員已經(jīng)掌握了不同的采煤技術(shù)；另一方面這些技術(shù)也有著不容忽視的局限。我們必須看清局限，分清情況，優(yōu)選工藝。

1 井下采煤的主要技術(shù)

1.1 普通機(jī)械化采煤技術(shù)

普通機(jī)械化采煤技術(shù)過程主要由落煤和裝煤兩個過程，這兩個過程通過兩種機(jī)械在開采作業(yè)面上完成。普通機(jī)械化采煤采用分為單滾筒和雙滾筒兩種滾筒式采煤機(jī)，其中雙滾筒型采煤機(jī)可以完成單向、雙向兩個開采方式。

1.2 綜合性機(jī)械化采煤技術(shù)

綜合性機(jī)械化采煤技術(shù)指的是采煤過程全部運(yùn)用相關(guān)機(jī)械來完成，并且采煤作業(yè)是連續(xù)的、系統(tǒng)的。綜合性機(jī)械化采煤技術(shù)的工作面主要在井下，將所用機(jī)械安置在井下，進(jìn)行煤礦的開采、運(yùn)輸以及工作面的支護(hù)。綜合性機(jī)械化采煤技術(shù)主要通過機(jī)械來完成，故技術(shù)含量高，所需工作人員較少，人的因素較少，一方面有利于提高開采的規(guī)范性和準(zhǔn)確度，但另一方面又極易導(dǎo)致開采過程出現(xiàn)問題時的應(yīng)對缺乏靈活性，并且機(jī)械并不一定能夠完成所有工作。所以，綜合性機(jī)械化采煤技術(shù)對機(jī)械以及人員都有著較高的性能和技術(shù)要求。

1.3 爆破采煤技術(shù)

爆破采煤技術(shù)就是先進(jìn)行爆破落煤，再進(jìn)行人工裝煤、機(jī)械運(yùn)煤、支護(hù)工作面的技術(shù)。其中爆破落煤是重點(diǎn)，也是爆破采煤技術(shù)的關(guān)鍵步驟，必須嚴(yán)格把控，對爆破位置的選定、雷管和炸藥的選用和數(shù)量以及安裝位置有著嚴(yán)格要求。而人工裝煤所需人員較多，工作量大且工作效率較低。機(jī)械化運(yùn)煤過程則能大大提高煤礦運(yùn)輸?shù)男?，減輕勞動人員的工作量。支護(hù)工作面環(huán)節(jié)一般采用單體柱支護(hù)，工作空間好控制，且安全性較高。爆破采煤技術(shù)的重要因素是炸藥的安放位置設(shè)計(jì)以及炸藥量的計(jì)算，也是能有效完成爆破采煤的關(guān)鍵突破點(diǎn)。

1.4 連續(xù)采煤技術(shù)

連續(xù)采煤技術(shù)與綜合性機(jī)械化采煤技術(shù)和普通機(jī)械化采煤技術(shù)相同的是，都采用機(jī)械采采煤，但與其不同的是，連續(xù)采煤可以將煤礦切成矩形或正方形，而對于不同的煤礦情況，其形狀和尺寸也不一樣，這樣會收到很好的經(jīng)濟(jì)效益。在煤礦運(yùn)輸過程中，連續(xù)采煤技術(shù)采用可伸縮的運(yùn)煤機(jī)，并用機(jī)械將相應(yīng)材料和廢棄物運(yùn)進(jìn)和運(yùn)出，對于部分礦柱也可以進(jìn)行回收。但是，連續(xù)采煤技術(shù)必須在礦房中進(jìn)行，這就導(dǎo)致該技術(shù)存在一定的局限性。

2 井下采煤技術(shù)的主要局限

2.1 缺乏系統(tǒng)化

井下采煤過程是由眾多子系統(tǒng)形成的繁雜的大系統(tǒng)。機(jī)械在整個井下采煤過程中占有重要地位，故必須形成有效且完備的采煤機(jī)械系統(tǒng)。但是，國內(nèi)的采煤過程系統(tǒng)化水平很低，機(jī)械化水平也很低，采煤效率比較低，生產(chǎn)能力比較弱，導(dǎo)致投入產(chǎn)出比不能達(dá)到理想的效果，浪費(fèi)很多人力、財(cái)力、物力，應(yīng)足夠重視。

2.2 設(shè)備不先進(jìn)

我國存在很多煤礦，故一直以來都是開采大國，但是，我國的采煤技術(shù)在國際上并無法進(jìn)入先進(jìn)的行列。采煤技術(shù)低下的一個重要原因就是設(shè)備不夠先進(jìn)。一方面，我國的采煤設(shè)備的設(shè)計(jì)落后，沒有足夠多優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人員以及先進(jìn)的設(shè)備設(shè)計(jì)案例。另一方面，我國的采煤設(shè)備生產(chǎn)跟不上國際潮流，即使有先進(jìn)的設(shè)備設(shè)計(jì)圖紙，也很難生產(chǎn)制造；機(jī)械裝備合成，機(jī)械系統(tǒng)化、智能化的水平也低于國際先進(jìn)水平。

2.3 國外先進(jìn)設(shè)備引進(jìn)方面不夠

如上所述，國內(nèi)的采煤機(jī)械設(shè)備不夠先進(jìn)，同時對國外先進(jìn)設(shè)備的引進(jìn)也不夠。引進(jìn)國外先進(jìn)設(shè)備可以彌補(bǔ)國內(nèi)設(shè)備落后的現(xiàn)狀，也可以讓國內(nèi)的設(shè)備設(shè)計(jì)人員進(jìn)行學(xué)習(xí)，刺激國內(nèi)采煤機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)的發(fā)展。然而在現(xiàn)實(shí)中，由于受到資金、政策、人員等多方面的原因，我國對國外先進(jìn)設(shè)備的引進(jìn)還不夠，這也是我國采煤技術(shù)發(fā)展的一個不利因素。

2.4 采煤技術(shù)“瓶頸”問題仍難以解決

目前，國內(nèi)煤礦開采過程中的安全事故頻頻發(fā)生，對煤礦生產(chǎn)、煤礦開采的工作人員產(chǎn)生極大的威脅，一個重大原因在于采煤技術(shù)的“瓶頸”問題仍然難以解決，具體來說就是礦井深部地壓、防治水、沖擊地壓及高溫害等方面的技術(shù)問題仍然存在。

3 井下采煤技術(shù)的優(yōu)選原則

3.1 安全第一原則

井下采煤過程是一個危險多發(fā)且一旦發(fā)生意外就會導(dǎo)致重大傷亡的過程，故安全生產(chǎn)永遠(yuǎn)是在第一位置的。井下采煤技術(shù)的優(yōu)選必須遵守“安全第一”原則，保證安全是保證人力、物力、財(cái)力不流失的先決條件，也是保證煤礦生產(chǎn)效率的前提，更是保證煤礦經(jīng)濟(jì)效益的前提。在井下采煤的各個環(huán)節(jié)，都要時刻謹(jǐn)記“安全第一”，按照規(guī)程進(jìn)行，及時檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時糾正，保證走好采煤系統(tǒng)的每一步，形成環(huán)環(huán)緊扣的安全狀態(tài)。另一方面，要準(zhǔn)備完善有效的安全應(yīng)急預(yù)案，建立高素質(zhì)的安全小組，應(yīng)對煤礦開采過程中出現(xiàn)的任何安全意外。

3.2 經(jīng)濟(jì)適用原則

煤礦開采的一個重要目標(biāo)即是在資源合理利用的前提下創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，所以，經(jīng)濟(jì)效益是煤礦開采的一個重要指標(biāo)。在做到安全生產(chǎn)的前提下，滿足一個煤礦開采情況的技術(shù)可能有好幾種，在這種情況下，我們應(yīng)當(dāng)盡可能對比不同技術(shù)的成本、產(chǎn)出等經(jīng)濟(jì)效益，選擇經(jīng)濟(jì)效益好的技術(shù)手段。

3.3 提高采煤率原則

我國地大物博，有著豐富的礦產(chǎn)資源，尤其是煤礦資源，但是煤礦資源是不可再生能源，我們應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，不能無止境地進(jìn)行煤礦開采。無止境的煤礦開采只會導(dǎo)致資源消耗、生態(tài)系統(tǒng)失衡等重要的不利影響。所以，我們應(yīng)當(dāng)盡量提高采煤效率，在同等量煤礦開采的前提下，保證煤礦產(chǎn)出量盡量高，即堅(jiān)持“提高采煤率原則”。提高采煤率的一大途徑就是減少煤礦損失率，在煤礦開采過程中應(yīng)當(dāng)明確分析會導(dǎo)致煤礦開采損失的因素，例如煤礦火災(zāi)、塌方等，并在煤礦開采各個步驟中盡量避免這些因素的發(fā)生，以提高煤礦開采效率。

4 井下采煤技術(shù)及其工藝優(yōu)選

井下采煤工藝有如上所說的多種煤礦開采技術(shù)。煤礦開采技術(shù)的選擇對煤礦開采的安全性、經(jīng)濟(jì)性以及煤礦開采效率都有重要影響。因此，我們必須綜合考慮煤礦的自身特點(diǎn)、開采單位的經(jīng)濟(jì)實(shí)力等，堅(jiān)持“安全第一”原則、“經(jīng)濟(jì)適用”原則以及“提高煤礦開采率”原則，來選取合適的煤礦開采技術(shù)，以保證在確保人員、設(shè)備等安全的同時，創(chuàng)造出盡量多的經(jīng)濟(jì)效益以及盡量高的煤礦開采效率，這樣既能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效果，又能保護(hù)環(huán)境，可持續(xù)發(fā)展。然而，即使是同一煤礦，在煤礦的不同部位，也可能有不同的特點(diǎn)，需要我們靈活地結(jié)合不同的采煤技術(shù)，以達(dá)到最佳效果。

4.1 普通機(jī)械化采煤技術(shù)選擇

一方面，普通機(jī)械化采煤技術(shù)所需機(jī)械規(guī)模較小，且操作靈活，成本低廉，對機(jī)械操作及管理要求不高。故普通規(guī)模甚至小型的煤礦開采企業(yè)都有經(jīng)濟(jì)實(shí)力和人員能力選用普通機(jī)械化采煤技術(shù)。

另一方面，普通機(jī)械化采煤技術(shù)具有適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，對礦體傾斜程度、礦體穩(wěn)定情況、開采空間等的要求不大，即使在地質(zhì)情況復(fù)雜、作業(yè)空間不規(guī)則且狹小的開采區(qū)域仍可以使用普通機(jī)械化采煤技術(shù)。所以，目前普通機(jī)械化煤礦開采技術(shù)在我國廣泛應(yīng)用。

4.2 綜合性機(jī)械化采煤技術(shù)選擇

綜合采煤技術(shù)具有機(jī)械系統(tǒng)化程度高、機(jī)械利用率高、勞動力需求低、煤礦損失低、煤礦產(chǎn)出率高等優(yōu)點(diǎn)。同時，綜合采煤技術(shù)對機(jī)械的依賴性強(qiáng)，故機(jī)械設(shè)備采購的費(fèi)用高，很多煤礦開采設(shè)備只有較大的煤礦開采企業(yè)才可以購置，很多小企業(yè)沒有經(jīng)濟(jì)條件購買。綜合采煤技術(shù)雖然不需要太多的勞動力，但是由于綜合機(jī)械采煤的系統(tǒng)性以及大型機(jī)械的復(fù)雜性，需要的少數(shù)勞動力必須具有較高的技術(shù)操作能力和管理能力，故對工作人員的綜合素質(zhì)要求較高。例如，綜合性機(jī)械化采煤技術(shù)中工作面的安裝和回撤都需要較高的技術(shù)能力，需要機(jī)械操作人員和現(xiàn)場管理人員的密切配合以及靈活調(diào)控。另一方面，綜合性機(jī)械化采煤技術(shù)適用于礦體傾斜度較小，<55 ？觷并且礦體穩(wěn)定安全，條件較好的情況。故，在煤礦條件較好且煤礦開采單位具有足夠經(jīng)濟(jì)能力和人員能力的情況下，綜合性機(jī)械化采煤技術(shù)可以發(fā)揮它的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。

4.3 爆破采煤技術(shù)選擇

我國煤礦開采相關(guān)規(guī)定中，不允許優(yōu)先采用爆破采煤技術(shù)，在機(jī)械化采煤技術(shù)都無法完成的情況，可以考慮爆破采煤技術(shù)。這是因?yàn)?，爆破采煤技術(shù)對炸藥安放和數(shù)量有著極大的要求，故難度較大，不好掌握。與此同時，爆破采煤技術(shù)安全性較低，并且一旦出現(xiàn)事故，損失較大，危險較大，難以立即解決。另一方面，爆破采煤技術(shù)產(chǎn)出率較大，對煤礦資源的浪費(fèi)和損失較多。爆破采煤技術(shù)工作環(huán)境極差，工作人員工作條件極差。但是爆破采煤技術(shù)具有很大優(yōu)勢，比如對設(shè)備要求低，設(shè)備方面的資金投入比機(jī)械化采煤少得多；采煤工序較簡單，對相關(guān)人員的要求不高，便于管理；對煤礦地質(zhì)構(gòu)造要求低。所以，在很多礦體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作面傾斜角度很大、難以選用機(jī)械采煤技術(shù)的情況下，爆破采煤技術(shù)得到了廣泛運(yùn)用。

4.4 連續(xù)采煤技術(shù)選擇

連續(xù)采煤技術(shù)較前面三種采煤技術(shù)的投入低、安全性較高、采煤率較高并且出煤速度快等優(yōu)勢。但是連續(xù)采煤技術(shù)對煤礦條件及構(gòu)造要求較高，連續(xù)采煤技術(shù)適用于礦體傾斜角度在15 ？觷以內(nèi)，礦層厚度薄至中厚，礦體硬至中硬，這導(dǎo)致連續(xù)采煤技術(shù)只有在滿足這些條件下才能應(yīng)用，并不能廣泛應(yīng)用。另一方面，連續(xù)采煤技術(shù)通風(fēng)條件很差，不利于煤礦的回收。

隨著我國煤礦的廣泛開采，煤礦的構(gòu)造以及煤礦開采企業(yè)的條件也各有不同，我們必須綜合考慮各種因素，堅(jiān)持安全第一原則、經(jīng)濟(jì)適用原則以及提高煤礦開采率原則，分析各種煤礦開采技術(shù)是否適用，對井下采煤工藝進(jìn)行優(yōu)選，以達(dá)到井下煤礦開采的安全、經(jīng)濟(jì)以及高效。

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