淺談煤礦采煤方法與技術(shù)

張金金

摘 要：采煤技術(shù)是提升煤礦生產(chǎn)效率的重要舉措，有效的采煤技術(shù)對(duì)煤礦企業(yè)的高效率生產(chǎn)具有重要意義。加強(qiáng)煤炭開采技術(shù)的改革與更新，能夠提高煤礦企業(yè)核心的競(jìng)爭(zhēng)力，良好的采煤技術(shù)方法是煤礦企業(yè)提高效率的關(guān)鍵所在，在保證安全的前提條件下，是提高煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的根本保障。

關(guān)鍵詞：煤礦生產(chǎn)；采煤方法；采煤技術(shù)；煤礦企業(yè)；煤炭資源

煤礦開采方法及技術(shù)的選擇將直接關(guān)系著煤礦生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，因此說，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該加強(qiáng)有關(guān)煤礦采煤方法及技術(shù)的研究，總結(jié)煤礦采煤方法選擇影響的相關(guān)因素及各采煤方法應(yīng)用要點(diǎn)，從而逐步改善采煤方法與技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量。而在煤礦生產(chǎn)中，采煤的方法與技術(shù)是影響產(chǎn)煤量的重要因素，一個(gè)良好的采煤技術(shù)可以起到事半功倍的效果，可以為企業(yè)節(jié)省大量資金，給企業(yè)帶來很高的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)社會(huì)也會(huì)帶來很好的正面影響。

1 煤炭采煤方法設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

采煤方案的設(shè)計(jì)與煤礦所處的巖層、施工機(jī)械的能力水平及操作人員的素質(zhì)密切相關(guān)，應(yīng)在綜合考慮多種因素下，制定嚴(yán)格而合理的開采方案。但是在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循三個(gè)大原則：第一，采煤隊(duì)地層的影響規(guī)律和程度。采煤主要會(huì)引起掌子面及隧道拱頂產(chǎn)生下沉，而圍巖的位移是判斷巷道穩(wěn)定性的重要因素，所以在巷道開采方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)預(yù)測(cè)或者判斷掌子面或者拱頂及兩幫的位移變化值，例如采用數(shù)值模擬方法定性分析巷道在該方案下的圍巖位移趨勢(shì)，并利用某一數(shù)值評(píng)判該方法的利弊；第二，保證支護(hù)材料充分發(fā)揮作用，并最大程度地實(shí)現(xiàn)資源的回收。煤礦開采設(shè)計(jì)原則應(yīng)保證使用最低的能源或者資源實(shí)現(xiàn)高回報(bào)，這樣才能保證煤礦的綠色生產(chǎn)。例如通過設(shè)計(jì)方案的對(duì)比，分析不同方案下的錨桿所用的數(shù)量及長(zhǎng)度，通過選取典型斷面，分析該斷面的平均鋼材用量，在起到同樣效果的前提下選擇鋼材用量最小的方案；第三，始終堅(jiān)持安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的原則。不僅如此，應(yīng)根據(jù)煤礦的具體現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，制定有利于施工的方案，保證工人操作方便，并且盡可能降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2 煤礦采煤方案研究

煤礦采煤的方法有多種，根據(jù)采煤方式分類可以分為以下三類：

2.1 傾斜長(zhǎng)壁采煤法

傾斜長(zhǎng)壁采煤法是指在采煤工作面沿煤層傾斜方向上或者向下推進(jìn)采煤工作，并且對(duì)于巷道的走向及回風(fēng)巷道的走向，均選擇沿煤層傾斜方向進(jìn)行。這種方法可以分為仰斜開采和俯斜開采，并配合前進(jìn)式、后退式和混合式回采方式。但是在實(shí)際運(yùn)用過程中，傾斜長(zhǎng)壁采煤方法也存在很多弊端，例如巷道開采的速度會(huì)比常規(guī)采煤方式降低很多，在支護(hù)難易程度上也比常規(guī)方式困難很多，在仰斜開采時(shí)采空區(qū)很容易因地層滲水而導(dǎo)致積水嚴(yán)重。但是該方法對(duì)于控制巷道頂板下沉及兩幫收斂位移及底板鼓起的現(xiàn)象有較好的效果，而且這種方式可以全面提高巷道穩(wěn)定性。

2.2 走向長(zhǎng)壁采煤法

走向長(zhǎng)壁采煤法可以分為炮采、普采和綜采三種工藝。對(duì)于炮采來說，是采用爆破采煤的方式，比如在開采的時(shí)候采用礦山法進(jìn)行爆破并利用運(yùn)輸機(jī)械進(jìn)行煤渣的運(yùn)輸?shù)仁马?xiàng)。炮采最重要的方式是采用爆破開采過程中的打眼、裝藥、引爆裝置等過程，因?yàn)楸频馁|(zhì)量會(huì)直接影響巷道的成型質(zhì)量。普采是指采用傳統(tǒng)的方式進(jìn)行巷道的開挖及煤渣的運(yùn)輸?shù)?。普采主要是利用機(jī)械開挖的方式對(duì)掌子面的煤層進(jìn)行開挖，并且同樣采用機(jī)械運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)行運(yùn)輸煤炭。這種方式開挖速度較慢，雖然在運(yùn)輸能力上來說與炮采相差不大，但是對(duì)于掌子面的開挖來說，利用機(jī)械開挖相比放炮開挖來說慢很多。對(duì)于普采來說，可以分為單滾筒和雙滾筒兩種方式，單滾筒采煤機(jī)的滾筒是位于工作面的下端頭，這樣做可以相對(duì)降低工作面下方缺口的長(zhǎng)度，并且可以避免煤渣不通過機(jī)體的下方，這樣的開挖及運(yùn)作效果比較好。而雙滾筒采煤機(jī)避免了在掌子面兩端存在缺口的問題，利用這種方式可以很好地解決技術(shù)上的缺陷。綜采是指利用機(jī)械開挖方式，在開挖、運(yùn)輸、裝運(yùn)過程、支護(hù)過程中均充分采用機(jī)械的方式，并盡量實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化方式。這種方式機(jī)械化程度高、自動(dòng)化程度也很大，是一種開挖及施工速度較快的方式。

2.3 放頂煤采煤法

放頂煤采煤法是指在厚煤層中，沿煤層最底部布置高度為2～3米的采煤長(zhǎng)壁工作面，并利用傳統(tǒng)的采煤方法進(jìn)行回采，同時(shí)采用礦山壓力的效果幫助施工人員進(jìn)行松動(dòng)圍巖的效果，這樣一來就可以降低支護(hù)上方頂煤破碎后，并將煤塊從支架的后方泄露而出。放頂采煤可以實(shí)現(xiàn)采用最低的支護(hù)材料，達(dá)到最優(yōu)的支護(hù)效果，但是這種方法具有一定的使用條件，就是適合于煤層厚度大于6米的煤層。如果煤層厚度過小，在開挖的過程中很容易發(fā)生超前冒頂現(xiàn)象。

相比三種方法來說，綜采放頂煤采煤方法是生產(chǎn)速度最快的一種，并且效率也很高。由上文可知，綜采放頂煤采煤法是利用拱率較高的滾筒采煤機(jī)、綜采放頂煤液壓支架、工作面大功率刮板輸送機(jī)以及配套的機(jī)道轉(zhuǎn)載機(jī)、可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)及其他附屬設(shè)備的綜合機(jī)械開挖方式。這種開挖方式生產(chǎn)效率高，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的作業(yè)方式，并且相對(duì)來說經(jīng)濟(jì)成本低，可以大面積推廣。

3 現(xiàn)代煤礦采煤技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

總結(jié)現(xiàn)階段的煤礦采煤技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來說，并考慮我國機(jī)械行業(yè)的發(fā)展程度，可以判斷出近幾十年，煤礦采煤技術(shù)的發(fā)展主要朝以下三個(gè)方面發(fā)展：

3.1 開發(fā)及應(yīng)用高效集約化的煤礦生產(chǎn)技術(shù)

在煤礦生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)集約化生產(chǎn)，可以節(jié)省工程機(jī)械的需要數(shù)量，減少操作人員的數(shù)量。實(shí)現(xiàn)集約化生產(chǎn)，可以提高煤炭生產(chǎn)的效率，并且可以研發(fā)出施工方式靈活的機(jī)械，這樣一來可以為煤礦企業(yè)節(jié)省大量資金。在施工過程中，盡可能地實(shí)現(xiàn)開采的信息化管理，將煤礦機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)輸送到控制端上，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)械設(shè)備的工作狀態(tài)。

3.2 盡可能運(yùn)用埋深淺、硬頂板、硬煤層的采煤技術(shù)

實(shí)現(xiàn)埋深淺、地層壓力較小的硬厚度頂板控制技術(shù)，主要通過巖層定向水力壓裂、傾斜深孔爆破等頂板快速處理技術(shù)，是提高巷道圍巖穩(wěn)定性及提高巷道施工速度的重要方式。埋深淺可以降低礦井的深度，頂板硬，可以降低支護(hù)強(qiáng)度，這些特點(diǎn)均可以為煤礦巷道的生產(chǎn)效率提供有力條件。

3.3 降低矸石排放

矸石的排放對(duì)于煤礦后期的充填與控制回采區(qū)的穩(wěn)定性具有重要意義。煤礦企業(yè)應(yīng)致力于煤礦地質(zhì)條件開采巷道布置與工藝技術(shù)評(píng)價(jià)體系，可以在最優(yōu)化的方式上降低矸石的排放或者降低支護(hù)的強(qiáng)度。研究出一種沿巷道布置單一煤層開采，而這種方式會(huì)很大程度降低矸石的排放量，并有可能不需要將矸石進(jìn)行排出地面，降低煤渣的運(yùn)輸強(qiáng)度，節(jié)省了煤礦生產(chǎn)的時(shí)間，從而節(jié)約了成本。

4 結(jié)語

綜上所述，對(duì)于煤礦來說，采煤技術(shù)是提升煤礦生產(chǎn)效率的重要舉措。本文通過總結(jié)煤炭采煤方法設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，并介紹了煤礦采煤的幾種方法，從而預(yù)測(cè)了煤礦開采技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，得出的結(jié)論對(duì)煤礦企業(yè)的高效率生產(chǎn)具有重要意義。

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