井下采煤技術(shù)及采煤工藝的選擇探討

張　雄

（西山煤電股份有限公司西銘礦，山西　太原　030052）

引言

我國(guó)煤炭資源的開(kāi)采供應(yīng)對(duì)我國(guó)能源需求、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面有著至關(guān)重要的支撐作用，而對(duì)于煤炭井下開(kāi)采來(lái)說(shuō)，井下煤炭的開(kāi)采效率和開(kāi)采安全是煤礦企業(yè)重要關(guān)注的因素，對(duì)于煤炭企業(yè)的運(yùn)營(yíng)來(lái)說(shuō)，在保證開(kāi)采安全的前提下，如何提升煤炭開(kāi)采的效率，提高企業(yè)開(kāi)采效益才是最重要的，因此井下煤炭開(kāi)采的技術(shù)和工藝是煤礦企業(yè)最為關(guān)注的，也是煤炭開(kāi)采領(lǐng)域研究的重要方向。

1　當(dāng)前我國(guó)煤炭行業(yè)主要采煤技術(shù)

1.1　定點(diǎn)爆破采煤技術(shù)

定點(diǎn)爆破采煤技術(shù)即最為傳統(tǒng)的采煤技術(shù)，是通過(guò)對(duì)煤層的爆破，使煤層在爆破中脫落、坍塌，進(jìn)而進(jìn)行煤炭的收集并運(yùn)送至地面，在煤礦井下定點(diǎn)爆破技術(shù)采煤的過(guò)程中，最為重要的是煤層中炮眼的安放位置問(wèn)題，具體說(shuō)來(lái)，在對(duì)井下煤層的爆破過(guò)程中，分為單排眼、五花眼、對(duì)眼、三花眼、三角眼等五中不同的炮眼安放方式，如下圖1所示。

圖1　爆破式采煤炮眼的不同安放方法

1.0　2.0

在眼位布局完畢之后進(jìn)行爆破，爆破采煤技術(shù)的操作中需要注意三個(gè)方面，第一，爆破落煤的位置。要在爆破過(guò)程中精確控制爆破范圍和落煤的位置，也就再次說(shuō)明了炮眼的重要性；第二，裝煤。由于爆破所造成的煤層坍塌下落，之后由人工將煤矸裝上運(yùn)輸設(shè)備；第三，采煤區(qū)的處理和工作面的支護(hù)。傳統(tǒng)爆破法進(jìn)行煤層開(kāi)采之后一般采用全部垮塌法進(jìn)行采煤區(qū)的處理，在工作面支護(hù)方面采用支柱的方式保護(hù)工作空間的安全性[1]。

1.2　常規(guī)機(jī)械采煤技術(shù)

常規(guī)機(jī)械采煤技術(shù)也是一種較為落后和傳統(tǒng)的機(jī)械化井下采煤方式，其主要采煤流程和爆破采煤大致相同，只是其已不再使用爆破的方法使煤層脫落或者塌下，而是采用滾筒式采煤機(jī)，以螺旋槳切割的形式使煤層脫落，進(jìn)而將煤矸進(jìn)行人工或者機(jī)械式的方法填裝到運(yùn)輸設(shè)備上，進(jìn)而將煤矸運(yùn)往地面。

滾筒式采煤機(jī)分為單滾筒（如圖2-1）和雙滾筒式（如圖2-2），通過(guò)采煤機(jī)螺滾筒的旋轉(zhuǎn)，使煤層受力脫落，最后進(jìn)行裝填和運(yùn)送，實(shí)現(xiàn)采煤的初步機(jī)械化。

圖2　滾筒式采煤機(jī)采煤原理圖

1.3　綜合機(jī)械采煤技術(shù)

綜合機(jī)械化采煤技術(shù)對(duì)煤礦井下機(jī)械化的要求較高，其采煤技術(shù)的核心在于雙滾筒式采煤機(jī)，配合運(yùn)輸刮板、牽引機(jī)、履帶式運(yùn)煤機(jī)等等設(shè)備，其中各種環(huán)節(jié)中機(jī)械化程度運(yùn)用較高，而人工勞動(dòng)強(qiáng)度較小，也就保證了井下采煤的安全性和效率，綜合機(jī)械采煤技術(shù)標(biāo)志著我國(guó)煤炭機(jī)械化的成熟。

1.4　連續(xù)采煤技術(shù)

在井下連續(xù)采煤技術(shù)的應(yīng)用中，破煤和裝煤工序得到了較為完善的調(diào)整和創(chuàng)新，破煤和裝煤技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，利用連續(xù)采煤機(jī)，實(shí)現(xiàn)破煤和裝煤的一體化機(jī)械操作，采用專(zhuān)門(mén)的煤炭運(yùn)輸機(jī)械，在煤礦巷道的維護(hù)和加固中也采用了錨桿錨索的支護(hù)技術(shù)，整個(gè)采煤流程實(shí)現(xiàn)了高度的機(jī)械化作業(yè)。

2　井下采煤技術(shù)和采煤工藝的選擇

2.1　爆破采煤技術(shù)工藝的選擇

爆破采煤技術(shù)工藝選擇指的是在井下采煤的過(guò)程中，采用爆破的方法進(jìn)行煤層的脫落、坍塌等工作，之后以人工或者機(jī)械的方式對(duì)落煤進(jìn)行整理和裝填的采煤工藝。爆破采煤工藝需要爆破作業(yè)、人工和機(jī)械設(shè)備的相互配合，爆破作業(yè)雖然是一種最為傳統(tǒng)的采煤方式，但是在機(jī)械化程度不斷提高的現(xiàn)代采煤技術(shù)中，在井下復(fù)雜的環(huán)境中，依然存在極少數(shù)煤區(qū)無(wú)法進(jìn)行機(jī)械化作業(yè)的情況，這就需要運(yùn)用爆破的方式進(jìn)行采煤作業(yè)。

爆破技術(shù)雖然技術(shù)含量低、操作相對(duì)簡(jiǎn)單而且容易掌握，因此其使用范圍也比較廣泛，但是爆破采煤也存在一定的局限性，井下環(huán)境差等方面都會(huì)影響爆破作業(yè)的效果，我國(guó)煤炭開(kāi)采規(guī)定，對(duì)于井下不適合機(jī)械化開(kāi)采的煤礦區(qū)，可以使用爆破操作進(jìn)行煤炭開(kāi)采，因此在實(shí)際的煤礦開(kāi)采中，對(duì)于地質(zhì)條件復(fù)雜、傾斜角度大等煤層，可以運(yùn)用爆破工藝進(jìn)行煤炭的開(kāi)采[2]。

2.2　常規(guī)采煤技術(shù)工藝的選擇

常規(guī)采煤技術(shù)工藝是在井下采煤的操作過(guò)程中，在一個(gè)操作時(shí)間段內(nèi)完成區(qū)域煤層的破煤、采煤、裝煤以及運(yùn)煤的工作，在這些工序開(kāi)展的過(guò)程中，全部采用機(jī)械化采煤、裝煤、運(yùn)煤技術(shù)，并進(jìn)行相應(yīng)的單體支護(hù)技術(shù)。開(kāi)采成本和安全是煤礦企業(yè)首要考慮的因素，相對(duì)于綜合采煤技術(shù)的高效率、高安全性的同時(shí)，也面臨著較高的開(kāi)采成本，因此在普通中小煤礦的開(kāi)采作業(yè)中，大多數(shù)出于成本和安全的權(quán)衡都采用的是常規(guī)的采煤技術(shù)工藝。

除了常規(guī)采煤技術(shù)與工藝的開(kāi)采成本較低之外，常規(guī)采煤技術(shù)與工藝其對(duì)煤層井下環(huán)境的適應(yīng)性更強(qiáng)，能夠適應(yīng)不斷變化、復(fù)雜的井下環(huán)境，這也是常規(guī)采煤技術(shù)的優(yōu)勢(shì)之所在，另外這種采煤技術(shù)和工藝對(duì)操作人員的技術(shù)要求較低，操作簡(jiǎn)單易懂，因此對(duì)于一些煤礦質(zhì)量不高、地質(zhì)條件較為復(fù)雜的礦井，可以使用這種方式進(jìn)行煤炭開(kāi)采作業(yè)。

2.3　綜合采煤技術(shù)工藝的選擇

綜合采煤技術(shù)及工藝主要是借助煤礦機(jī)械化和自動(dòng)化設(shè)備來(lái)完成煤炭的開(kāi)采工作的，在煤炭開(kāi)采的過(guò)程中，運(yùn)用機(jī)械化采煤機(jī)進(jìn)行煤層的切割、傳送及運(yùn)輸工作，在綜合采煤技術(shù)工藝實(shí)施的過(guò)程中采煤各環(huán)節(jié)都以自動(dòng)化、機(jī)械化的方式開(kāi)展，整合眾多采煤方式和工藝的優(yōu)勢(shì)，在井下煤炭開(kāi)采過(guò)程中，始終以較低成本、較高效率的工作為主，而且井下操作人員的工作強(qiáng)度不大，這種模式在我國(guó)許多大中型煤礦中都有普遍使用。但是綜合采煤技術(shù)及工藝的使用中，也存在一定的缺陷和不足，綜合采煤技術(shù)高度依賴(lài)機(jī)械設(shè)備，而機(jī)械設(shè)備又需要技術(shù)能力較高的人員進(jìn)行操作和管理，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐證明，綜合采煤技術(shù)及工藝的運(yùn)用需要煤礦企業(yè)擁有較高的人力資源隊(duì)伍和較為雄厚的資本力量，而且綜合采煤技術(shù)適用于坡度小于50°的井下煤層，總的來(lái)說(shuō)，綜合采煤技術(shù)由于其成本較高，設(shè)備的投資和人員的投入需要大量的資金，但是伴隨的效益也較高，適合大中型煤礦的富礦區(qū)而且開(kāi)采環(huán)境較為優(yōu)越的煤礦中進(jìn)行[3]。

2.4　連續(xù)采煤技術(shù)工藝的選擇

煤礦連續(xù)采煤技術(shù)來(lái)在煤礦開(kāi)采過(guò)程中對(duì)機(jī)械化的依賴(lài)程度更強(qiáng)，其全部工序都是采用機(jī)械化、智能化技術(shù)，在采煤過(guò)程中，自動(dòng)化采煤機(jī)對(duì)煤層的切割、傳送等都采用機(jī)械化操作。在煤矸的運(yùn)輸中有鏟車(chē)、履帶運(yùn)輸機(jī)等等機(jī)械設(shè)備，而且連續(xù)采煤技術(shù)對(duì)于煤炭的開(kāi)采量有著極大的提升作用，能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷采煤，而且其操作成本相對(duì)較低，安全性能也較高。但是連續(xù)采煤技術(shù)和工藝也有一定的局限性，即連續(xù)采煤對(duì)煤炭的回收和利用能力較差，而且對(duì)煤層的要求較高，煤層不能太厚，結(jié)構(gòu)也不能過(guò)于復(fù)雜，總的來(lái)說(shuō)，連續(xù)采煤工藝的大型機(jī)械采煤模式需要井下環(huán)境較高，煤層的坡度要小于15°，只有滿(mǎn)足這些環(huán)境條件，才能夠使用連續(xù)采煤技術(shù)[4]。

3　結(jié)語(yǔ)

井下采煤技術(shù)的應(yīng)用是決定煤礦企業(yè)以及礦井產(chǎn)量和效益的重要因素，不同的采煤技術(shù)所針對(duì)的煤礦環(huán)境特點(diǎn)都有所不同，因此要結(jié)合煤礦井下的具體環(huán)境和煤層的具體情況，根據(jù)企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)條件以及各類(lèi)資源條件，選擇適合企業(yè)自身發(fā)展的采煤方式。

[1]郝忠君.井下采煤技術(shù)及采煤工藝的選擇[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2015（13）：78.

[2]李強(qiáng).煤礦綜合信息化系統(tǒng)實(shí)施方案的研究[J].煤礦機(jī)械，2013（2）：213-215.

[3]李保順，李幸宇.井下采煤技術(shù)及采煤工藝的選擇探究[J].科技風(fēng)，2014（6）：45-46.

[4]靳博.井下采煤技術(shù)及采煤工藝的選擇分析[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2015（1）：78-79.