井下采煤技術(shù)與工藝現(xiàn)狀及應(yīng)用

姚金山

（雙鴨山方圓建筑安裝有限公司，黑龍江雙鴨山155100）

井下采煤技術(shù)與工藝現(xiàn)狀及應(yīng)用

姚金山

（雙鴨山方圓建筑安裝有限公司，黑龍江雙鴨山155100）

我國煤炭業(yè)機(jī)械化水平在逐漸提高，綜合性采煤機(jī)械化工藝極大提高了采煤的技術(shù)水平。開采技術(shù)和開采工藝影響著煤礦開采效率，是煤礦產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的的重中之重。不同的環(huán)境對采煤工藝和技術(shù)的要求也不同，要進(jìn)一步適應(yīng)大規(guī)模的煤炭開采，加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的研究，推動中國煤炭業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

煤炭行業(yè)；采煤技術(shù)和工藝；井下采煤；選擇

1　我國采煤技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析

我國煤炭資源相當(dāng)豐富，是煤炭資源豐富的大國之一，且我國在煤炭資源的某些方面處于絕對的統(tǒng)治地位，主要表現(xiàn)在煤炭資源種類的多樣化，這是我國采煤技術(shù)和工藝蓬勃發(fā)展的基礎(chǔ)。我國已經(jīng)開始著手對傳統(tǒng)的、落后的回采工藝進(jìn)行技術(shù)改革和創(chuàng)新，首先要將綜合機(jī)械化的工藝運(yùn)用在資源的開發(fā)利用中，從而進(jìn)一步提升我國現(xiàn)階段的采煤技術(shù)與工藝。改革開放大發(fā)展以來，科技創(chuàng)新越來越凸顯出優(yōu)勢。煤炭開采業(yè)迅速發(fā)展，充分提升了煤炭資源的開采效率，借助先進(jìn)設(shè)備，使采煤工藝技術(shù)向著大功率化、程序化的方向發(fā)展。由此可見，質(zhì)量和效率是采煤技術(shù)發(fā)展過程中最重要的兩個環(huán)節(jié)，值得我們?nèi)リP(guān)注和提升。同時，自動化、規(guī)?；纳a(chǎn)是目前開采的主要特點(diǎn)?？茖W(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，人工智能也將運(yùn)用于未來。

2　采煤技術(shù)的應(yīng)用研究

采煤技術(shù)的應(yīng)用研究主要包括基于開放式的綜合性開采技術(shù)研究、硬質(zhì)定版技術(shù)的研究、硬厚頂煤技術(shù)、綜合以及回采工藝、錨桿支護(hù)技術(shù)、長臂開采技術(shù)等。筆者依次來解讀這些應(yīng)用技術(shù)，基于開放式的綜合性開采技術(shù)，這種技術(shù)主要的功能是保證頂煤的施工質(zhì)量，也就是預(yù)防頂煤的破碎，對頂板的控制也有不錯的效果。它是通過安裝支架（一般為液壓支架）了解輸煤的能力，從而彌補(bǔ)傳輸機(jī)能力的不足之處，也被廣泛應(yīng)用在煤礦的開采上。硬質(zhì)頂板技術(shù)，主要應(yīng)用在土層壓力較小時，通過爆破的方式來深度處理頂板，解決施工中時間的問題，可以把大量的時間應(yīng)用到開采之中，大大提高了工作效率。通過煤炭二次回收減少了資源的浪費(fèi)，提高了安全性。硬厚頂煤技術(shù)，這種技術(shù)主要應(yīng)用在煤支撐壓力較小時，能夠迅速處理施工，通過爆破方式提高施工效率，與硬質(zhì)頂板技術(shù)有些相似，也能夠?qū)崿F(xiàn)二次回收的效果。綜合以及回采工藝，這是一種優(yōu)化工藝，是配套采煤手段，將施工中的工作全面置于技術(shù)人員的掌控之下，解決原有缺陷，縮短了開采時間，提高了開采效率。長臂開采技術(shù)，主要運(yùn)用在采煤的細(xì)節(jié)上，這種技術(shù)最開始是為了增加開采面積，現(xiàn)在開采量逐年增加，對采煤機(jī)強(qiáng)度要求越來越高，為了避免施工中機(jī)械故障引起不必要的安全事故，因此對支架進(jìn)行改造，進(jìn)一步提升了支架的剛度，安裝防滑裝置，這樣就保證了煤炭生產(chǎn)的可靠性與穩(wěn)定性。錨桿支護(hù)技術(shù)，這種技術(shù)開發(fā)利用的目的是提升施工的總體效率，使機(jī)械長時間的作業(yè)，在很大程度上提高了煤炭的生產(chǎn)量。

3　井下采煤技術(shù)研究

與發(fā)達(dá)國家的采煤技術(shù)相比，我國還存在一定的差距?，F(xiàn)如今，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，我國的采煤技術(shù)越來越智能化和機(jī)械化，采煤效率穩(wěn)步提升，因此，開采技術(shù)的研究也就成了重要問題。我國的井下采煤技術(shù)主要有綜合機(jī)械化采煤技術(shù)、連采技術(shù)、普通機(jī)械化采煤技術(shù)和炮采技術(shù)。我們平時接觸最多的就是綜合機(jī)械化采煤技術(shù)，也就是綜采技術(shù)，在井下采煤時，運(yùn)用這種技術(shù)可以減小勞動強(qiáng)度，提高安全生產(chǎn)性能，也是目前應(yīng)用最廣泛的一種較為先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)。連采技術(shù)，連采技術(shù)首先是對煤層進(jìn)行分割，然后開采和挖掘回收煤柱，對煤房進(jìn)行掘進(jìn)。連采技術(shù)作業(yè)的整個操作流程都是機(jī)械化的，極大提高了采煤作業(yè)的效率。普通機(jī)械化采煤技術(shù)，主要運(yùn)用傳統(tǒng)的機(jī)械方法，在頂板支護(hù)、空區(qū)處理、運(yùn)輸?shù)攘鞒踢\(yùn)用，類似于炮采技術(shù)。普通機(jī)械化采煤技術(shù)主要分為兩種方式，雙滾筒和單滾筒采煤機(jī)。雙滾筒和單滾筒采煤機(jī)的綜合運(yùn)用，不僅可以提高工作效率，還可以使技術(shù)管理工作更加便利。炮采技術(shù)主要是運(yùn)用爆破的方式來進(jìn)行開采，皮帶傳輸、人力裝煤、空間頂板支撐采用單體支柱，最大的缺點(diǎn)就是爆破后需要立刻處理開采空區(qū)。炮眼的安置是最重要的步驟，炮采技術(shù)的程序是：精確進(jìn)行落煤，使煤礦均勻破碎，工作面平直，不在底部和頂部留煤，同時還要盡量縮減炸藥。在爆破之前，要充分了解煤礦的各種情況。把炸藥放在預(yù)定位置，利用電打眼放炮，運(yùn)用人力進(jìn)行裝煤。最后就是處理采空區(qū)，要對采空區(qū)及時處理，根據(jù)頂板的不同特征、保護(hù)地表的不同要求，采取不同的處理方法，現(xiàn)在最常用的采空區(qū)處理方法是全部垮落法。

4　采煤工藝的種類及如何進(jìn)行選擇

采煤工藝主要是圍繞著產(chǎn)量、效率、經(jīng)濟(jì)性原則進(jìn)行的，采煤工藝的選擇受各方面的影響，其中影響最大的是施工環(huán)境，要根據(jù)不同的施工環(huán)境選擇不同的采煤工藝，充分考慮好地質(zhì)、管理等多方面的因素，最終選擇好最優(yōu)的工藝流程。工藝流程分為各個階段，不同階段目標(biāo)不同，工藝選擇也會不同。采煤工藝主要包括綜合性的采煤工藝、普通的采煤工藝、連續(xù)的采煤工藝、爆破工藝等。綜合性的采煤工藝選擇，這種工藝優(yōu)缺點(diǎn)鮮明，配套的技術(shù)措施運(yùn)用于煤炭生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)，整體性進(jìn)一步提高，不僅可以解放工人，使工人不用再保持高強(qiáng)度的作業(yè)，把精力放在了機(jī)械的運(yùn)用與控制上，還可以提升煤炭的開采量，減少了資源的浪費(fèi)。綜合性采煤工藝的缺點(diǎn)是需要大量的資金支持，對資金匱乏的企業(yè)來說也是最困難的地方。連續(xù)采煤工藝，這種技術(shù)主要是把握好施工過程中的連續(xù)性，該工藝對設(shè)備有著很高的可靠性要求，只有各個環(huán)節(jié)可靠度都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，整體的效率才能提高，且還要有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，要依靠設(shè)備之間的有效結(jié)合來滿足各個環(huán)節(jié)的可靠性要求，這樣不會限制設(shè)備的整體性，且安全程度也進(jìn)一步提高，資金投入也比綜合性的少。但是煤炭浪費(fèi)現(xiàn)象比較嚴(yán)重，規(guī)模越大浪費(fèi)越嚴(yán)重。普通采煤工藝，這是一種應(yīng)用最廣的采煤工藝，主要是在中小型企業(yè)中應(yīng)用，且總體產(chǎn)量也能滿足基本要求。如果遇到條件好的煤礦，產(chǎn)量更是相當(dāng)可觀。這種工藝對缺乏資金基礎(chǔ)的中小型企業(yè)來說，確實(shí)是非常實(shí)用的。采煤過程中如果出現(xiàn)特殊情況，也有充足的時間對設(shè)備進(jìn)行處理，最主要的是節(jié)約了成本，有利于中小型企業(yè)的發(fā)展。爆破工藝，這種工藝使用時有一定的特殊性，主要是在條件比較苛刻的環(huán)境中才能運(yùn)用，比如應(yīng)用于礦井很復(fù)雜難以運(yùn)用機(jī)械進(jìn)行施工，地質(zhì)條件復(fù)雜、環(huán)境不確定性較強(qiáng)的環(huán)境中。雖然存在一定的危險性，但是在現(xiàn)實(shí)中運(yùn)用的還是比較多，主要優(yōu)點(diǎn)是成本較低、工序簡單，在實(shí)際中很受歡迎。

5　井下采煤工藝的選擇研究

采煤工作開始之前，要根據(jù)井下作業(yè)空間的實(shí)際條件，按照安全、高效、經(jīng)濟(jì)的原則選擇最合適的工藝。

5.1普采工藝的適用條件

普采設(shè)備成本較低，對地質(zhì)的適應(yīng)性較強(qiáng)，如果采集面的推進(jìn)距離較短、井下形狀無規(guī)則，那么綜采的優(yōu)勢就很難發(fā)揮出來，這種情況下使用普采就會取得很好的效果。該項(xiàng)技術(shù)比較容易掌握，操作過程也比較簡單，是目前一些中小型礦井較常用的工藝。

5.2綜采工藝的適用條件

綜采工藝的優(yōu)勢非常多，不僅勞動強(qiáng)度小、安全性好，且生產(chǎn)效率較高。但是該工藝使用的設(shè)備比較昂貴，對煤層賦存條件有較高的要求，對技術(shù)人員的操作水平和管理水平也有較高要求。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，如果煤層賦存相對穩(wěn)定，整體構(gòu)造簡單，煤頂和煤底的條件良好，且煤層傾斜的角度不超過55°，就可以選擇綜采工藝。

5.3連采工藝的適用條件

連采工藝的優(yōu)勢是成本較低、安全性高、適應(yīng)性較強(qiáng)、出煤速度快，但是這種工藝的通風(fēng)條件不好，且回收率不高。這種工藝對煤層的地質(zhì)條件同樣有較高要求，如果煤層的構(gòu)造相對簡單、深度較淺、煤質(zhì)偏硬且煤層傾斜角在15°以內(nèi)，就可以選擇連采工藝。

5.4炮采工藝的適用條件

炮采工藝對煤層地質(zhì)構(gòu)造要求較低，適應(yīng)性很強(qiáng)，且技術(shù)比較簡單、容易操作，但是該工藝的勞動條件差、單產(chǎn)低，且回采率不高，資源浪費(fèi)較嚴(yán)重。如果煤層條件不好，傾斜角度較大或地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，就可以選擇炮采工藝。

6　結(jié)語

鑒于我國豐富的煤礦資源，如何開發(fā)利用是我們面臨的重要課題，如何選擇與應(yīng)用采煤技術(shù)和工藝對煤炭業(yè)的發(fā)展也至關(guān)重要。應(yīng)結(jié)合機(jī)械工程施工中的實(shí)際，借助計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，確保技術(shù)人員落實(shí)好細(xì)節(jié)任務(wù)，保障能源儲備的準(zhǔn)確及時探測。應(yīng)根據(jù)我國的煤炭業(yè)現(xiàn)狀，科學(xué)合理地選擇采煤技術(shù)和工藝，促進(jìn)其快速、高效、穩(wěn)定的發(fā)展。

［1］李富欣.新形勢下煤礦開采中的采煤技術(shù)分析［J］.科技傳播，2011，（11）：84-85.

［2］王家臣.我國綜放開采技術(shù)及其深層次發(fā)展問題的探討［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2005，（01）：140-141.

Status and application of mining technology and process in pits

YAO Jin-shan
（Fangyuan Construction and Installation Co.，Ltd.Of Shuangyashan，Shuangyashan 155100，China）

The level of mechanization in China's coal industry has gradually improved，and comprehensive coal mining technology has greatly improved the level of mining technology.Mining technology and process is the most important in the development of production which affects the efficiency of coal mining.Different environment has different requirements for mining process and technique，we should further adapt to the large-scale coal mining，strengthen research on related technologies，and promote sustainable and stable development of China's coal industry.

Coal industry；Mining technology and process；Mining in pits；Choose

2016-06-23

TD823

A

1674-8646（2016）14-0040-03