井下采煤技術分析及應用

【摘要】隨著采煤事業(yè)的不斷發(fā)展，各種采煤技術的不斷創(chuàng)新，使這些技術在井下采煤得到廣泛應用。因此，本文對這些技術進行分析，希望本文能給采煤工作者提供到幫助。

【關鍵詞】采煤；技術分析；工藝

煤礦開采技術隨著煤層賦存條件的不同而有很大的差異。我國煤層賦存條件多種多樣，目前國有重點煤礦緩斜、傾斜和急斜煤層可采儲量分別占86.3%，10.1%和3.6%；這些特點決定了我國采煤方法必然是多種多樣的。20世紀80年代以來采煤方法得到迅速發(fā)展，生產(chǎn)技術指標明顯改善，普通機械化采煤工作面的裝備發(fā)展較快，綜合機械化采煤工作面向大功率、電牽引、程序化發(fā)展。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展， 煤礦安全條件將進一步得到改善。采煤生產(chǎn)技術必將達到國際先進水平。

1、對井下采煤技術的分析

1.1普通機械化采煤技術。該技術的特點是通過采煤機械同時完成落煤與裝煤兩個工序，在普采面使用單滾筒與雙滾筒兩種采煤機工作方式。其中，單滾筒采煤機的滾筒大多位于工作面的下端頭，而雙滾筒采煤機能夠解決工作面兩頭做缺口的工作量，這明顯有利于工作面技術管理。

1.2炮采技術。通過該技術能夠?qū)崿F(xiàn)爆破落煤、爆破后人工裝煤、機械化運煤以及通過單體支柱支護工作空間頂板等。進入上個世紀八十年代之后，我國炮采技術得到了明顯的更新，通過防炮崩單體液壓支柱代替了摩擦式金屬支柱，使得工作空間得到了有效的控制。

1.2.1爆破落煤。爆破落煤要求爆破進度準確，煤塊破碎均勻，不破壞頂板，不殘留頂?shù)酌?，工作面煤壁平直，不崩倒支柱和崩翻輸送機，并盡可能減少炸藥及雷管的消耗量等。因此，根據(jù)煤層頂?shù)装宸€(wěn)定程度，煤層厚度、硬度、裂隙等情況，選擇合理的鉆眼爆破參數(shù)，使用煤電鉆進行打眼放炮。近年來，為提高爆破效果，提高出塊率，縮短爆破時間，在炮采工作面采用毫秒爆破技術，大大提高了炮采工作面的單產(chǎn)和效率。1.2.2裝煤。炮采工作面破落下的煤，除一部分由爆破作用裝入輸送機外，大部分由人工裝載，少數(shù)礦井采用裝煤機裝載。

1.3綜合機械化采煤技術。該技術指的是采煤工作面中所有的生產(chǎn)工序都實現(xiàn)了機械化連續(xù)作業(yè)。這一技術的應用能夠較好的降低勞動強度，提高產(chǎn)量和生產(chǎn)的安全性，綜合機械化采煤技術被認為是目前最為先進的采煤技術[2]。其具體內(nèi)容包括運煤、工作面支護與采空區(qū)處理等。

1.3.1割煤。割煤工序包括破煤與裝煤。完成割煤工序的采煤機有滾筒式采煤機和刨煤機兩種類型，滾筒式采煤機又分為單滾筒采煤機和雙滾筒采煤機為了適應采高的變化及煤層頂?shù)装宓钠鸱?，通常采用可調(diào)高雙滾筒采煤機割煤。雙滾筒采煤機無論上行或下行，一般均采用前滾筒在上割頂煤，后滾筒在下割底煤。采煤機滾筒式在割煤的同時，利用滾筒的螺旋葉片和滾筒旋轉(zhuǎn)的拋擲作用，把煤直接裝入刮板輸送機。采煤機割煤方式有單向割煤和雙向割煤兩種，單向割煤適用于頂板穩(wěn)定性差，傾角較大的綜采面，雙向割煤多用于煤層賦存穩(wěn)定，傾角較緩的綜采面。刨煤機與滾筒式采煤機相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，設備造價低，檢修和管理比較容易，易于實現(xiàn)自我控制和工作面無人操作等優(yōu)點；特別是在薄煤層機械化開采方面，刨煤機占有重要地位，但刨煤機生產(chǎn)效率較低，地質(zhì)條件適應范圍較窄，采高較大時設備穩(wěn)定性差，困此，限制在煤層賦存穩(wěn)定、構(gòu)造簡單、不含堅硬的夾矸，頂板比較穩(wěn)定，煤厚2m以下的較軟煤層中使用。目前在我國使用較少。1.3.2運煤。采煤機割下的煤炭并裝入刮板輸送機，從工作面運出后經(jīng)工作面運輸巷中的橋式轉(zhuǎn)載機、可伸縮帶式輸送機運出綜采工作面。刮板輸送機的運送能力必須與采煤機的生產(chǎn)能力相匹配，一般情況下輸送機的輸送能力略大于采煤機的生產(chǎn)能力。1.3.3工作面支護和采空區(qū)處理。工作面使用的液壓支架是以高壓的液體為動力，自行完成對工作面頂板的支撐、切頂，擋矸、護幫、前移，推移刮板輸送機和采空區(qū)處理等工序。工作面支護方式分及時支護和滯后支護兩種方式，滯后支護比較能適應周期壓力大及直接頂穩(wěn)定性好的頂板， 對直接頂穩(wěn)定性差的頂板適應性差，目前我國使用較少。采空區(qū)有多種處理方法，但大多采用簡單可靠、費用低的全部跨落法處理采空區(qū)。

1.4連采技術。該技術是作為綜合機械化采煤的一種補充形式出現(xiàn)的。在適當?shù)臈l件下，對連采技術的應用，往往能夠取得良好的技術經(jīng)濟效果。這一技術的特點是：它采用5-7m的煤房將待采煤層切割成正方形或者長方形的煤柱，煤柱的寬度由幾米到幾十米不等。當然，采煤過程要在煤房中進行，連續(xù)采煤機采煤能夠?qū)嵭芯虿珊弦弧?/p>

2、井下采煤工藝的適用條件

2.1適用于普通采煤工藝的條件。普通型的采煤工藝在對地質(zhì)變化的適應能力方面，比綜合采煤工藝的要強一些，工作面的搬遷也相對更加容易[3]。而對于小的地質(zhì)構(gòu)造或者形狀不規(guī)則、推進距離較短的工作面，綜合采煤工藝的優(yōu)勢就較難發(fā)揮出來，可是采用普通的采煤工藝就能夠較好的完成。

2.2適用于爆破采煤工藝的條件。爆破采煤工藝具有操作技術容易掌握、適用性較強的特點，但是其勞動條件較差，單產(chǎn)的效率相對較低。根據(jù)我國的技術改革的政策，如果條件不適用于機械采煤的煤層，就能夠采用爆破采煤的工藝方式。在當前，我國的爆破采煤工藝大多數(shù)都應用在地質(zhì)構(gòu)造相對復雜與急傾斜的煤層之中。

2.3適用于綜合采煤工藝的條件。綜合采煤技術能夠?qū)崿F(xiàn)低耗、高效、安全、高產(chǎn)的生產(chǎn)，且勞動強度小、勞動條件好。但是，這種采煤工藝的劣勢也是十分明顯的，比如設備的價格比較昂貴，采煤的投入較高。從我國綜合采煤的生產(chǎn)的經(jīng)驗和目前的技術水平來看，綜合采煤技術適用在下述條件中：煤層傾角低于55度，構(gòu)造較為簡單，煤層的賦存相對穩(wěn)定等[4]。

2.4 適用于連續(xù)采煤工藝的條件。連續(xù)的采煤機房柱式的開采對煤層的地質(zhì)條件要求比較高，其應用主要以如下條件為基礎：煤層傾角低于15度、薄和中厚的煤層、煤質(zhì)硬或者中硬、構(gòu)造相對簡單等。

3、井下采煤技術和工藝的選擇應用

3.1煤層的開采厚度。煤層的厚度過大就容易導致機械難以充分破壞，使煤礦的采出率過低；煤層的厚度太小，就容易超前冒頂，夾矸率也較大。大量的實踐證明，當頂煤的厚度過于薄時，就會容易發(fā)生超前冒頂。

3.2煤層的開采深度。煤礦的頂煤冒放性和開采深度關系密切，煤層的開采深度越深，它的頂煤就越容易冒落。通過實踐和理論能夠計算出頂煤冒放性和開采深度的具體關系，找出一定的規(guī)律。在一般的采煤條件下，如果超出了400m的煤礦開采深度，就容易產(chǎn)生頂煤冒落。

3.3煤層的開采強度。煤層的硬度系數(shù)用f 值表示，頂煤的冒放性越好，f值就要越小于3[5]。煤層強度與煤層的抗壓強度、煤層的節(jié)理、內(nèi)外裂隙的發(fā)育程度相關，煤層整體強指的是存在不同程度的構(gòu)造裂隙與地質(zhì)弱面。

4、結(jié)束語

要想發(fā)展煤礦工業(yè)，就需要煤炭原料，在我國，煤礦資源豐富、種類齊全，有利于發(fā)展煤礦工業(yè)。通過本文的分析可知，改善我國采煤技術的發(fā)展狀況，完善我國現(xiàn)有的煤礦開采中井下采煤技術，就需要合理選擇井下采煤技術，在保障井下煤礦開采的安全前提下，促進我國煤礦開采事業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)較高的效益。

參考文獻

[1]樊心磊.井下采煤技術與采煤工藝的選擇應用[J].中國新技術產(chǎn)品，2012（10）：160.

[2]李峰.井下采煤生產(chǎn)技術及采煤方法的選擇研究[J].科技與企業(yè)，2012（1）：12-14.

作者簡介

劉敏（1968—）男，江西樂平人，1988年畢業(yè)于江西煤炭工業(yè)學校，采煤專業(yè)，現(xiàn)任江西新鳴煤業(yè)有限責任公司副總工程師。