井下采煤技術(shù)與工藝的選擇及應(yīng)用

張建國(guó)

摘要：近年來(lái)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，國(guó)民生產(chǎn)與生活對(duì)能源的需求量不斷增加，煤炭是我國(guó)最重要的能源之一，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。采煤工業(yè)中最為重要的生產(chǎn)方式之一就是井下采煤，科技進(jìn)步與社會(huì)發(fā)展使得井下采煤技術(shù)不斷提高，井下采煤工藝得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，這對(duì)我國(guó)煤炭生產(chǎn)具有重要重大現(xiàn)實(shí)意義。本文闡述分析了井下采煤技術(shù)與工藝的選擇與應(yīng)用，以期對(duì)我國(guó)煤炭行業(yè)科學(xué)有序發(fā)展有所幫助。

關(guān)鍵詞：井下采煤;工藝;選擇;應(yīng)用

煤炭作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)性能源，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有至關(guān)重要的作用，盡管節(jié)能減排和發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)的呼聲不斷高漲，但國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展目前仍離不開(kāi)煤炭資源，煤炭資源仍是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展依賴的重要能源。為提高煤炭開(kāi)采效率，同時(shí)促進(jìn)煤炭行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，采煤技術(shù)與工藝在不斷探索中有了很大進(jìn)步，尤其是井下采煤技術(shù)與工藝得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，工藝更加先進(jìn)，技術(shù)更加多樣，這對(duì)于國(guó)家煤炭行業(yè)的健康有序發(fā)展意義重大。

1.井下采煤技術(shù)的內(nèi)涵及其工藝方法的演變

相關(guān)資料表明，我國(guó)目前為止的煤炭資源總儲(chǔ)備大約為1.5億噸，儲(chǔ)藏量不僅大，并且煤炭種類(lèi)也較為豐富，距今已經(jīng)探明的碳種已經(jīng)很多，其他不明碳種也正在陸續(xù)勘探和檢測(cè)中，巨大的煤炭資源儲(chǔ)量和種類(lèi)齊全的碳種為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了重要的能源基礎(chǔ)。隨著我國(guó)科技的不斷發(fā)展，目前已經(jīng)具備了較為齊全的井下采煤技術(shù)和工藝，井下煤炭開(kāi)采技術(shù)和工藝得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。雖然我國(guó)煤炭資源儲(chǔ)藏量大且豐富，但煤炭的開(kāi)采年限卻不長(zhǎng)久。20世紀(jì)60年代初，我國(guó)才真正意義上掌握機(jī)械化煤炭開(kāi)采技術(shù)和相關(guān)工藝，之前的漫長(zhǎng)歷史中，還沒(méi)有普遍使用機(jī)械化進(jìn)行開(kāi)采，這是對(duì)傳統(tǒng)煤炭開(kāi)采工藝的一大創(chuàng)新。隨著科技的發(fā)展和機(jī)械運(yùn)用綜合化水平的提高，到70年代左右，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)用綜合機(jī)械化工藝進(jìn)行煤炭開(kāi)采，此種技術(shù)與以往單一機(jī)械開(kāi)采相比，工作效率更高，操作更為便捷。80年代中期，刮板輸送機(jī)開(kāi)始運(yùn)用到煤炭開(kāi)采行業(yè)，并且無(wú)鏈牽引雙滾筒采煤機(jī)也進(jìn)入該行業(yè)，并得到廣泛運(yùn)用，這一階段也是采煤工藝發(fā)展最為迅速的一段時(shí)期，這一時(shí)期采煤工藝開(kāi)始了由機(jī)械化向連采技術(shù)的轉(zhuǎn)變。90年代以后，我國(guó)出現(xiàn)了高產(chǎn)高效的煤炭礦井，這些礦井開(kāi)始大面積實(shí)施建設(shè)，形成了現(xiàn)代意義上的高效高產(chǎn)礦井，進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)絕大多數(shù)大型礦井已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了煤炭開(kāi)采的機(jī)械化與自動(dòng)化相結(jié)合，煤炭開(kāi)采自動(dòng)化程度有了質(zhì)的提升。

2.井下采煤主要技術(shù)與工藝分析

2.1綜合機(jī)械化采煤工藝

該種采煤技術(shù)又稱綜采工藝。是指采煤工作面中的所有生產(chǎn)工序全部實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化作業(yè)，包括落煤、裝煤、運(yùn)煤、空區(qū)處理等環(huán)節(jié)，該種采煤技術(shù)不僅有助于減少人工成本，降低了采煤工人的勞動(dòng)時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度，并且采煤過(guò)程中的效率和安全性都有了較大提升。因此，該種采煤工藝最值得推廣運(yùn)用，同時(shí)也是煤炭井下開(kāi)采的主要發(fā)展方向。

2.2普通機(jī)械化采煤工藝

該種采煤技術(shù)又稱普采工藝。是指在破煤、裝煤、運(yùn)煤和支柱支護(hù)過(guò)程中采用傳統(tǒng)的普通機(jī)械方法，最大的特征是通過(guò)采煤機(jī)械同時(shí)完成兩道工序，即落煤與裝煤，在運(yùn)煤、采空區(qū)的處理以及頂板支護(hù)環(huán)節(jié)與炮采的工藝大體一樣。普通機(jī)械化采煤工藝主要有單單滾筒采煤機(jī)和雙滾筒采煤機(jī)兩種方式，單滾筒采煤機(jī)的滾筒通常情況下安裝在采煤工作面的下端口，這有助于更好的裝煤，減少了工作面下缺口的長(zhǎng)度。雙滾筒采煤機(jī)一般處于工作面的兩端，這有助于對(duì)工作面進(jìn)行技術(shù)管理。

2.3連續(xù)采煤工藝

此種采煤技術(shù)又稱連采工藝。是指在煤房工作面上運(yùn)用連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行采煤，包括破煤和裝煤，在運(yùn)煤的時(shí)候采用可伸縮運(yùn)輸機(jī)或者梭車(chē)，用錨桿進(jìn)行頂板的支護(hù)，用鏟車(chē)清理工作面或者搬運(yùn)來(lái)回物料等，總之，全過(guò)程依靠機(jī)械完成作業(yè)，連采工藝實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)和開(kāi)采的合二為一，是綜采的有效補(bǔ)充，在合適恰當(dāng)?shù)臈l件下，能夠取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.4爆破采煤工藝

該種采煤技術(shù)又稱炮采工藝。是指運(yùn)用爆破的手段使得煤礦落煤，然后利用人工進(jìn)行裝煤，借助機(jī)械進(jìn)行運(yùn)煤，用單體支柱支護(hù)工作空間頂板。自80年代之后，我國(guó)炮采工作面準(zhǔn)備的技術(shù)和手段有了較大發(fā)展，取消了傳統(tǒng)摩擦式金屬支柱，開(kāi)始普遍采用防炮崩單體液壓支柱，能夠有效控制工作空間，并且工作面輸送機(jī)裝上鏟煤板和擋煤板，大大減輕了煤礦工人負(fù)擔(dān)。在爆破落煤環(huán)節(jié)，要注意爆破位置，力求精確無(wú)誤。在采空區(qū)處理時(shí)，鑒于頂板特征、煤層厚度和保護(hù)地表的特殊要求等條件不同，采空區(qū)有多種處理方法，但最常用的是全部垮落法。

3.井下采煤技術(shù)與工藝的選擇

無(wú)論選擇哪種采煤工藝，需要綜合考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性和回采率高等問(wèn)題，同時(shí)要結(jié)合煤礦自身狀況和特點(diǎn)，選用最合適的技術(shù)和工藝。在保證經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，尤其要注意提高煤炭的回采率，根據(jù)煤層的具體狀況和條件判斷最為合適的開(kāi)采方法，這不僅有助于節(jié)約資源，避免資源浪費(fèi)，同時(shí)也能降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)效率，同時(shí)更加環(huán)保。

3.1綜合機(jī)械化采煤工藝的適用條件

綜合機(jī)械化采煤工藝總體來(lái)說(shuō)不僅高產(chǎn)高效，而且與傳統(tǒng)機(jī)械開(kāi)采相比，更加安全，在耗能方面較低，開(kāi)采工人所處的開(kāi)采條件較好，勞動(dòng)強(qiáng)度較低。但與此同時(shí)，該種開(kāi)采工藝的設(shè)備價(jià)格偏高，前期投資較大。綜采生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮有賴于全礦井良好的生產(chǎn)系統(tǒng)，較好的煤層賦存條件以及較高的操作和管理水平。該種采煤工藝主要適用于煤層頂部和底部條件較好，煤層賦存較為穩(wěn)定，煤層的構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，并且煤層的傾斜角小于50度的情況。

3.2普通機(jī)械化采煤工藝的適用條件

普通機(jī)械化采煤工藝的投入與綜采相比較低，投入較低，設(shè)備價(jià)格便宜，一套普采設(shè)備相當(dāng)于綜采設(shè)備價(jià)格四分之一，但是其產(chǎn)量大約為綜采產(chǎn)量的三分之一到二分之一。普采工藝采煤比綜采更能適應(yīng)地質(zhì)變化，工作面也更容易搬遷，可在一些較小的地質(zhì)構(gòu)造、形狀不十分規(guī)則的工作面上發(fā)揮作用。對(duì)推進(jìn)距離短、形狀不規(guī)則并且小的地質(zhì)構(gòu)造的工作面，綜采的優(yōu)勢(shì)很難發(fā)揮，但是采用普采卻可取得較好的效果。與此同時(shí)，與綜采相比，普采的操作更為簡(jiǎn)單便捷，便于工人掌握，在組織管理方面較為簡(jiǎn)單。目前，我國(guó)中小型煤礦多采用普采機(jī)械化的采煤工藝，并且是以后的發(fā)展重點(diǎn)。

3.3連續(xù)采煤工藝的適用條件

連續(xù)采煤工藝最主要的特點(diǎn)是使用機(jī)械化的水平較高、投資較少但是出煤速度較快，并且在安全性能方面較好，工作效率也較高，但是此種工藝也有缺點(diǎn)，例如，通風(fēng)條件較差，煤炭資源的可回收率很低，比炮采工藝稍高一點(diǎn)。連采對(duì)煤層地質(zhì)條件有要求，主要適用于地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，開(kāi)采深度淺，煤質(zhì)硬度大或中等的情況，與此同時(shí)，煤層的傾斜角要小于等于十五度的中厚煤層。近水平煤層最為適宜，但其采出率較低，不適用近距離煤層群開(kāi)采。目前，此種工藝主要運(yùn)用于我國(guó)大中型煤礦。

3.4爆破采煤工藝的適用條件

炮采工藝具有技術(shù)裝備投資少、適應(yīng)性強(qiáng)、操作技術(shù)容易掌握、生產(chǎn)技術(shù)管理比較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但是其單產(chǎn)和效率低，勞動(dòng)條件差，根據(jù)我國(guó)的技術(shù)政策，凡條件不適于機(jī)采的煤層，可采用炮采工藝。目前，我國(guó)炮采采煤多應(yīng)用于急傾斜煤層和地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜的煤層。

4.總結(jié)

國(guó)家工業(yè)生產(chǎn)離不開(kāi)煤炭資源的開(kāi)發(fā)與利用，煤炭資源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)性能源，我國(guó)具有豐富的煤炭資源，如何高效、科學(xué)有序的開(kāi)發(fā)這些資源，促進(jìn)煤炭行業(yè)的健康發(fā)展成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。通過(guò)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，將先進(jìn)的采煤技術(shù)與采煤工藝相結(jié)合，提高井下采煤的效率與質(zhì)量，對(duì)保證煤炭資源的合理開(kāi)發(fā)煤炭行業(yè)的良性發(fā)展意義重大，同時(shí)有助于經(jīng)濟(jì)社會(huì)與行業(yè)發(fā)展的雙贏。

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