井下采煤技術(shù)探討及采煤工藝分析

韓寧科

【摘要】煤炭資源是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)能源。隨著采煤技術(shù)的發(fā)展，煤炭開采技術(shù)不斷提高。采煤機(jī)械化程度已超80%，煤炭產(chǎn)能得到大幅提升。為我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展奠定基石。本文通過對(duì)采煤技術(shù)的分析與研究，提出采煤工藝選擇方法。

【關(guān)鍵詞】井下采煤技術(shù);采煤工藝;綜采;普采;炮采;連采

一、井下采煤技術(shù)研究

（一）炮采

炮采，也就是爆破采煤技術(shù)，它的特點(diǎn)是爆破落煤，裝煤采用人工作業(yè)，而運(yùn)煤則機(jī)械化操作，同時(shí)利用單體支柱對(duì)工作空間頂板進(jìn)行支護(hù)。

（1）打眼與放炮

在落煤步驟中，其要求是必須保證進(jìn)度在規(guī)定的循環(huán)內(nèi)實(shí)施，工作面平直且沒有頂煤與底煤留存，從而使其對(duì)頂板的破壞得以減輕，同時(shí)使雷管與炸藥的消耗進(jìn)一步降低。在實(shí)際操作過程中，應(yīng)在煤層的節(jié)理、厚度、硬度、裂脫發(fā)育情況與頂板的實(shí)際條件為依據(jù)來決定打眼放炮的參數(shù)，參數(shù)包括爆破次序、炮眼數(shù)量、裝藥量、眼深、角度、排列等。

（2）裝運(yùn)煤

使用炮采技術(shù)的工作面多利用可彎曲刮板運(yùn)輸機(jī)實(shí)現(xiàn)運(yùn)煤作業(yè)，在單體液壓支柱或摩擦金屬支柱與鉸接頂梁組成的懸壁支護(hù)下，運(yùn)輸設(shè)備靠近煤壁，這樣也有利于爆破運(yùn)煤與裝煤。

（3）工作面支護(hù)與采空區(qū)處理

炮采工作面支護(hù)的主要布置方式有三種形式，分別是單柱、對(duì)柱以及密集支柱。其最小控頂距應(yīng)控制在3排支柱左右，使工作空間得到保證，且最大控頂距應(yīng)控制在5排支柱以內(nèi)。而采煤工作面在持續(xù)向前推進(jìn)的同時(shí)，懸露頂板的面積也隨之加大，此時(shí)為保證正常生產(chǎn)與工作面安全，采空區(qū)的處理就顯得極為重要。在實(shí)際作業(yè)過程中，應(yīng)綜合考慮地表保護(hù)、煤層厚度與頂板特征等實(shí)際條件進(jìn)行采空區(qū)的處理，目前我國(guó)最為常見的是全部垮落法。

（二）普采

普采，即達(dá)到普通機(jī)械化程度的采煤技術(shù)，它的特點(diǎn)是落煤與裝煤同時(shí)由采煤機(jī)機(jī)械完成，而采空區(qū)處理、頂板支護(hù)與運(yùn)煤則與炮采技術(shù)大體相同。普采的工作方式包括單滾筒與雙滾筒兩種，前者的滾筒通常在工作面下方的端頭處，使工作面下缺口長(zhǎng)度得以縮短，貨量不從機(jī)體下方通過，有著良好的裝煤效果。而后者則使工作面在兩頭做缺口的問題得以解決，更有利于在工作面上實(shí)施技術(shù)管理。而普采的割煤方式則同樣有單向與雙向兩種。

（三）綜采

綜采技術(shù)，即綜合機(jī)械化煤炭開采技術(shù)，就是在采煤工作面中均將機(jī)械化的連續(xù)作業(yè)實(shí)現(xiàn)于所有生產(chǎn)工序之中的煤炭開采工藝技術(shù)系統(tǒng)。綜采技術(shù)使勞動(dòng)強(qiáng)度大幅度下降，并使單產(chǎn)及安全性得到一定的提高。其主要工序包括：

（1）割煤

其中包括裝煤與破煤。在此工序中所使用到的采煤機(jī)械包括刨煤機(jī)與滾筒式采煤機(jī)，后者又能分為雙滾筒與單滾筒兩種。雙滾筒采煤機(jī)由于其可調(diào)性而適用于煤層頂?shù)装迤鸱?、采高變化的條件下，一般利用前滾筒負(fù)責(zé)割頂煤，而后滾筒則割底煤，同時(shí)利用滾筒與螺旋葉片的拋擲作用，將煤向刮板輸送機(jī)內(nèi)直接裝入。在割煤方式上，則包括單向與雙向兩類，前者多用于綜采面傾角較大、頂板穩(wěn)定性差的情況下，而后者則適用于綜采面傾角較緩且煤層賦存穩(wěn)定的情況下。與其相較而言，刨煤機(jī)的優(yōu)點(diǎn)則在于無人操作、自我控制、便于檢修與管理、造價(jià)低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等，尤其在薄煤層條件下，其優(yōu)勢(shì)更為明顯。但其缺點(diǎn)則在于無法保證較大采高時(shí)的穩(wěn)定性、適應(yīng)地質(zhì)條件范圍窄、生產(chǎn)效率低。

（2）運(yùn)煤

經(jīng)采煤設(shè)備所割下的煤炭在裝進(jìn)刮板輸送設(shè)備后，運(yùn)出工作面經(jīng)運(yùn)輸巷橋式轉(zhuǎn)載設(shè)備、帶式可伸縮輸送設(shè)備輸送出綜采工作面。而刮板運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)輸能力必須相匹配于采煤設(shè)備生產(chǎn)能力，通常情況下應(yīng)比采煤機(jī)生產(chǎn)能力略大。

（3）采空區(qū)處理與工作面支護(hù)

在采空區(qū)的處理上，一般采用成本低、簡(jiǎn)單可靠的全部垮落技術(shù)來處理。而在工作面支護(hù)上，則利用高壓液體作為其動(dòng)力，進(jìn)而使推移、前移、護(hù)幫、擋矸、切頂、支撐工作面頂板等工序得以自行完成。支護(hù)方式則包括滯后支護(hù)與及時(shí)支護(hù)兩種，滯后支護(hù)方式適用于穩(wěn)定性好且周期壓力大的頂板。

（四）連采

采用連續(xù)采煤機(jī)來完成煤房工作面的破煤與裝煤，用可伸縮運(yùn)送機(jī)或梭車來運(yùn)輸煤，采取錨桿來支護(hù)頂板，用鏟車來搬運(yùn)物料與清理工作面，實(shí)現(xiàn)了破、裝、運(yùn)、支工藝流程的全部機(jī)械化作業(yè)。實(shí)踐表明，作為綜合機(jī)械化采煤的補(bǔ)充，連采工藝在條件適宜的情況下，能夠取得很好的經(jīng)濟(jì)效果。

二、采煤工藝分析

在實(shí)際采煤過程中應(yīng)遵循的原則是回采率高、經(jīng)濟(jì)、安全。因此對(duì)于不同條件下的采煤工藝選擇必須準(zhǔn)確、高效。

（一）綜采工藝適用條件

綜采具有勞動(dòng)強(qiáng)度小、勞動(dòng)條件好、低耗、安全、高效、高產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，但綜采設(shè)備價(jià)格非常昂貴，并且綜采生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮還要靠礦井良好的生產(chǎn)系統(tǒng)以及較高的管理水平。所以綜采適合在煤層賦存比較穩(wěn)定、頂?shù)讞l件良好、構(gòu)造簡(jiǎn)單、煤層傾角小于55度的情況下使用。

（二）普采工藝適用條件

普采工藝中所使用到的設(shè)備成本較為低廉，一般情況下，普采設(shè)備的成本只相當(dāng)于綜采設(shè)備的25%，但產(chǎn)量卻可達(dá)綜采產(chǎn)量的30%～50%。同時(shí)，普采適應(yīng)地質(zhì)變化的能力也要強(qiáng)于綜采工藝，能夠容易地實(shí)現(xiàn)工作面的搬遷。普采工藝適用條件為地質(zhì)構(gòu)造較為發(fā)育、形狀不規(guī)則、推進(jìn)距離短的工作面。另外，普采工藝的操作易于掌握、上手較為簡(jiǎn)單，目前是我國(guó)中小型煤礦機(jī)械化采煤發(fā)展的重點(diǎn)方向。

（三）炮采工藝適用條件

生產(chǎn)管理技術(shù)簡(jiǎn)單、操作技術(shù)易掌握、適應(yīng)性強(qiáng)、設(shè)備投資少是炮采工藝的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)則是勞動(dòng)條件差、效率低及單產(chǎn)。以我國(guó)目前相關(guān)的采煤技術(shù)要求，只要不適用于機(jī)械化采煤條件的煤層都可利用炮采工藝。其適用條件為地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、急傾斜煤層。

三、結(jié)語

綜上所述，煤炭資源是經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展必不可少的重要資源之一，煤層賦存形式也是多樣的，其中急斜、傾斜、緩斜煤層儲(chǔ)量分別已達(dá)到了3.6%、10.1%以及86.3%，因此相應(yīng)的采煤技術(shù)也必須能夠適應(yīng)這種特點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)的采煤技術(shù)與工藝得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步與發(fā)展，基本上在采煤的全過程實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，從而使采煤效率與產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)了大幅度的跨越。