淺析煤礦井下開采技術(shù)與采煤工藝的選擇

邊江

【摘 要】煤礦井下開采技術(shù)是確保煤礦開采質(zhì)量和開采安全的核心，并且在一定程度上影響著煤礦礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境。論文首先介紹了當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的煤礦井下開采技術(shù)，然后具體討論了普采、綜采、連采以及炮采等采煤工藝的選擇，希望對我國煤礦開采水平的提升有所裨益。

【Abstract】Coal mine underground mining technology is the core to ensure the quality and safety of coal mine mining， and to a certain extent affects the ecological environment of coal mine. This paper first introduces the widely used coal mine underground mining technology， and then discusses the technology selection of general mining， fully mechanized mining， continuous mining and blasting mining， hoping to improve the level of coal mining in China.

【關(guān)鍵詞】煤礦；井下；開采技術(shù)；采煤工藝；選擇

【Keywords】coal mine； downhole； mining technology； coal mining technology； choose

【中圖分類號】TD823 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）02-0156-02

1 引言

對于煤礦企業(yè)來說，煤礦井下開采技術(shù)是重要的競爭指標(biāo)，各煤礦企業(yè)都十分重視對煤礦開采技術(shù)的研發(fā)與更新，同時(shí)，也進(jìn)行了采煤工藝的完善工作，并且隨著我國的煤礦井下開采技術(shù)與采煤工藝的逐漸成熟，我國煤礦的開采效率和開采質(zhì)量也得到了大幅度提升。在此背景下，加強(qiáng)對煤礦井下開采技術(shù)與采煤工藝選擇的研究，對于幫助煤礦企業(yè)更好地發(fā)展有著積極的促進(jìn)意義。

2 煤礦井下開采技術(shù)分析

2.1 長臂開采技術(shù)

該技術(shù)常用于傾斜度較小的薄煤層，并且該技術(shù)所使用的機(jī)械設(shè)備的體積和功率都比較大。這是因?yàn)?，傾斜度較小的薄煤層一般都具有煤層薄、厚度小、采高低以及煤質(zhì)硬的特征。在實(shí)際開采過程中，該技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠有效保證煤礦開采效率的穩(wěn)定性，還能有效提升煤礦井下采煤的安全性，是煤礦井下煤礦開采的核心技術(shù)之一[1]。

2.2 放頂煤開采技術(shù)

該技術(shù)主要用于輔助煤礦開采工作的進(jìn)度控制，其合理、有效應(yīng)用可以對煤礦井下開采作業(yè)工序進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而能夠提高煤礦開采質(zhì)量、開采安全和開采效率，因此，放頂煤也是重要的井下煤礦開采技術(shù)之一。需要注意的是，該技術(shù)的使用有著諸多限制條件，具體來說，以下情況均不可使用放頂煤開采技術(shù)：①煤層平均厚度小于4m；②采放比大于1：3；③采區(qū)及工作面的回采率不滿足礦井相關(guān)規(guī)范要求；④存在嚴(yán)重的瓦斯危險(xiǎn)；⑤水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，尤其是采放后存在強(qiáng)含水層、地表水與老窯積水的情況[2]。

2.3 硬頂板控制技術(shù)

該技術(shù)主要用于處理掩埋在地下的硬頂板。在實(shí)際作業(yè)過程中，硬頂板控制采集技術(shù)的應(yīng)用可利用來自巖層的壓力和定向水力進(jìn)行壓裂和爆破，進(jìn)而能夠有效提升煤炭的回收利用率。該技術(shù)在應(yīng)用時(shí)，采煤布局設(shè)置的科學(xué)性和合理性不僅能夠有效幫助頂部煤炭回收工作的進(jìn)行，還能有效提升井下煤礦開采作業(yè)的安全性，也是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的煤礦井下開采技術(shù)之一[1]。

2.4 硬厚頂煤控制技術(shù)

硬厚頂煤控制技術(shù)常用于開采埋深淺且支撐壓力偏小的硬厚頂煤煤層，具有靈活性強(qiáng)、處理速度快等優(yōu)勢。其合理應(yīng)用，不僅能夠有效做到隨采隨冒，還能有效提高煤炭資源的回收率，對于煤礦井下煤礦開采工作的進(jìn)行有著積極的促進(jìn)作用[2]。

3 礦井采煤工藝分析

3.1 普通機(jī)械化采煤工藝

普采即應(yīng)用傳統(tǒng)的機(jī)械采煤方法來進(jìn)行破煤、裝煤、運(yùn)煤以及支護(hù)等作業(yè)工序的工藝，在煤礦井下開采作業(yè)中占據(jù)著關(guān)鍵的基礎(chǔ)地位。在實(shí)際應(yīng)用中，為確保上述作業(yè)工序的連續(xù)性展開，技術(shù)人員需要首先對井下開采環(huán)境有一個(gè)全面了解，然后對各采煤工序進(jìn)行合理安排，進(jìn)而能夠有效提升煤礦的開采效率。普采工藝所使用的機(jī)械設(shè)備一般有兩種，即單滾筒采煤機(jī)和雙滾筒采煤機(jī)，其中，單滾筒采煤機(jī)一般設(shè)置在工作面下側(cè)，而雙滾筒采煤機(jī)設(shè)置在工作面的兩端，以此來縮短采煤工作面的長度，提高采煤效率及裝煤效果[3]。

3.2 綜合機(jī)械化采煤工藝

以往煤礦井下開采作業(yè)所涉及的內(nèi)容通常包括破煤、裝煤、運(yùn)煤、支柱支護(hù)以及采空區(qū)處理等，這些作業(yè)內(nèi)容雖在一定程度上實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，但依然無法脫離人工而獨(dú)立進(jìn)行，不僅作業(yè)效率極低，安全事故也頻頻發(fā)生。而綜合機(jī)械化采煤工藝的研究與應(yīng)用，不僅有效突破了傳統(tǒng)煤礦井下開采技術(shù)的桎梏，還有效提升了采煤作業(yè)效率和作業(yè)安全，為井下煤礦開采的機(jī)械化、自動化發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，是當(dāng)前較為先進(jìn)的采煤工藝之一[4]。

3.3 連續(xù)采煤工藝

連采即應(yīng)用成套的采煤設(shè)備進(jìn)行煤礦井下開采作業(yè)的采煤工藝，其應(yīng)用優(yōu)勢十分明顯，較高的安全性、較低的投資以及較強(qiáng)的適應(yīng)性使其成為當(dāng)前實(shí)用性較強(qiáng)的采煤工藝之一。但是，連采工藝的缺陷也較為突出，主要表現(xiàn)為通風(fēng)性差和煤炭資源的回收率低。其實(shí)際作業(yè)過程如下：首先應(yīng)用連續(xù)采煤機(jī)在煤房進(jìn)行破煤及裝煤作業(yè)；然后開采出來的煤炭資源會由可伸縮的輸送機(jī)運(yùn)出；最后，利用錨桿支護(hù)技術(shù)來開展支護(hù)工作。

3.4 爆破采煤工藝

炮采，即爆破采煤工藝，其應(yīng)用過程如下：第一，爆破落煤。應(yīng)用爆破采煤工藝進(jìn)行破煤時(shí)，為確保煤層頂板、支柱以及運(yùn)輸機(jī)不被破壞，技術(shù)人員應(yīng)對雷管數(shù)量和炸藥量進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保爆破的精準(zhǔn)性，最大限度保障煤礦破碎的均勻性以及工作面平直；第二，裝煤及運(yùn)煤。炮采裝煤與運(yùn)煤的方式同普采類似，需要注意的是，爆破作業(yè)完成后，炮采工作面上會遺留一定數(shù)量的原煤，因此普遍采用運(yùn)輸機(jī)結(jié)合人工的方式來進(jìn)行裝煤作業(yè)；第三，工作面支護(hù)及采空區(qū)處理。當(dāng)前炮采工作面常用的支護(hù)方式主要為單體液壓支柱與金屬摩擦支柱支護(hù)方式，而采空區(qū)的處理則主要應(yīng)用的是垮落法。

4 采煤工藝選擇

4.1 普采工藝的選擇

普采工藝應(yīng)用的核心在于能夠?qū)⑵泼骸⒉擅阂约把b煤等工序的作業(yè)時(shí)間控制在一定范圍內(nèi)，以確保機(jī)械化運(yùn)煤的作業(yè)效率。該工藝雖然沒有較高的機(jī)械化水平，但是，其成本優(yōu)勢十分突出，是部分地形較簡單且煤炭質(zhì)量不高煤礦的首選。需要注意的是，該工藝在應(yīng)用時(shí)，需要技術(shù)人員根據(jù)煤礦井下具體條件進(jìn)行工藝流程規(guī)劃、設(shè)備選擇以及人員配置等工作，確保煤礦開采效率和開采安全[3]。

4.2 綜采工藝的選擇

較普采而言，綜采工藝不僅煤礦開采效率較高，對能源的消耗也相對較少，但是，該工藝所使用的機(jī)械設(shè)備較為昂貴，因此，即使該采煤工藝的應(yīng)用可以有效提高煤礦井下開采作業(yè)的安全性，在實(shí)際應(yīng)用中還是受到了一定的限制。一般來說，礦井生產(chǎn)系統(tǒng)良好、煤層比較穩(wěn)定并且頂板條件也良好的情況下都可以應(yīng)用綜合機(jī)械化采煤工藝。

4.3 連采工藝的選擇

連采工藝的應(yīng)用對煤層的地質(zhì)條件要求較高，只有滿足煤層厚薄適中、深度適中并且煤層結(jié)構(gòu)較為簡單的條件的煤層才能應(yīng)用連采工藝進(jìn)行作業(yè)。此外，連采工藝不能應(yīng)用于距離比較近的煤層群，必須保證一定的距離。因此，連采工藝常用于大型煤礦井下開采作業(yè)，并且多用于輔助其他煤礦開采工藝的開采作業(yè)。

4.4 炮采工藝的選擇

炮采工藝具有適應(yīng)性強(qiáng)，技術(shù)裝備投資小，操作工藝易掌握，易管理等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)主要為生產(chǎn)效率低、單產(chǎn)低，作業(yè)條件差等。據(jù)我國煤礦開采相關(guān)技術(shù)政策規(guī)定，應(yīng)優(yōu)先選用機(jī)采工藝采煤，對于一些不適合采用機(jī)采工藝采煤的煤層，也可選用炮采工藝采煤。當(dāng)前，國內(nèi)部分地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜煤層與部分急傾斜煤層，較適合應(yīng)用炮采工藝進(jìn)行采煤作業(yè)[5]。

5 結(jié)語

我國煤礦的賦存條件，總體來說是較為復(fù)雜的，并且煤層的賦存條件不同，煤炭的井下開采環(huán)境也存在較大的差異，因此，面對多樣化發(fā)展的開采技術(shù)與采煤工藝，各煤炭企業(yè)需要具體情況具體分析，根據(jù)煤層的具體賦存條件，結(jié)合各種采煤工藝的適用條件進(jìn)行綜合考慮，能夠在切實(shí)保障煤礦開采安全的同時(shí)，最大限度提高開采效率，并進(jìn)一步促進(jìn)煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

【1】王晉正.井下采煤技術(shù)和工藝的選擇及應(yīng)用分析[J].煤，2016，25（12）：75-76.

【2】趙杰.關(guān)于井下采煤技術(shù)和工藝選擇研究[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2016，6（19）：44-45+49.

【3】馬志強(qiáng).井下采煤技術(shù)及采煤工藝選擇與安全開采分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2017，14（14）：95-96.

【4】劉杰.煤炭井下采煤技術(shù)及工藝選擇研究[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2017，7（05）：74-75+114.

【5】沈樹海.井下采煤工藝選擇及安全開采研究[J/OL].機(jī)電工程技術(shù)，2017（11）：127-129.