煤礦采煤技術(shù)的合理優(yōu)化

范敬偉(山西焦煤西山煤電官地礦，山西 太原 030000)

0 引言

煤是我國主要的能源結(jié)構(gòu)，隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，人們生產(chǎn)生活中對煤的需求量不斷增加，對煤礦采煤技術(shù)提出了更多的要求。山西的煤礦規(guī)模大小不一，所使用的設(shè)備和技術(shù)水平存在較大差距，下文分析了煤礦采煤技術(shù)中存在的問題并提出相應(yīng)優(yōu)化措施。

1 煤礦采煤技術(shù)的合理優(yōu)化原則

1.1 保障安全

在煤礦采煤過程中安全問題是最重要的內(nèi)容，在采煤的各個環(huán)節(jié)都需要注意人身安全，安全的生產(chǎn)流程能夠避免出現(xiàn)安全事故。第一，在采煤工作開始之前，工作人員要做好相應(yīng)的安全檢查，包括煤礦的通風(fēng)、防水、防火設(shè)備檢查和采煤中的技術(shù)設(shè)備檢查；第二，在煤礦的采煤作業(yè)中，參與施工的工作人員應(yīng)具有良好的安全意識，在采煤中謹(jǐn)慎作業(yè)，避免因操作失誤產(chǎn)生危險；第三，在煤礦采煤技術(shù)優(yōu)化過程中研發(fā)人員要從安全性角度出發(fā)，以安全為基礎(chǔ)再進(jìn)行后續(xù)的發(fā)展和優(yōu)化[1]。

1.2 速度高效

在煤礦采煤技術(shù)的優(yōu)化過程中，提高采煤效率是非常重要的。若煤礦企業(yè)可以在煤礦采煤過程中，通過優(yōu)化煤礦采煤技術(shù)的方式，提升煤采出率，降低自燃現(xiàn)象出現(xiàn)的概率，不但可以提高采煤的安全性，還能夠避免煤礦浪費(fèi)現(xiàn)象的出現(xiàn)，提高煤采出率。當(dāng)前較為常用的技術(shù)優(yōu)化方式有兩種，一種是通過優(yōu)化技術(shù)流程降低生產(chǎn)時間，另一種是對采煤工作進(jìn)行系統(tǒng)化管理提高總體效率。

1.3 經(jīng)濟(jì)適用

當(dāng)前煤礦企業(yè)建設(shè)發(fā)展的基本原則是在保障生產(chǎn)安全的基礎(chǔ)上，提升經(jīng)濟(jì)效益。由于提高采煤成本會增加企業(yè)的緊急負(fù)擔(dān)，在煤礦采煤技術(shù)優(yōu)化過程中，工作人員應(yīng)該在降低采煤成本的基礎(chǔ)上，對采煤設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而達(dá)到對采煤技術(shù)進(jìn)行完善的目的。同時，為避免又能員工失誤而造成的經(jīng)濟(jì)損失，煤礦企業(yè)可以通過對專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)的方式，提升員工的專業(yè)水平、工作效率與責(zé)任意識，進(jìn)而確保企業(yè)可以在安全生產(chǎn)的前提下盡量增加煤礦的采出率，保障企業(yè)的利益最大化。

2 煤礦采煤技術(shù)的問題分析

2.1 煤礦采煤設(shè)備性能較低

現(xiàn)階段，煤礦企業(yè)在開采過程中更注重成本的壓縮與煤炭開采量的增長，但受我國與煤礦采煤相關(guān)的技術(shù)設(shè)備、專業(yè)人才數(shù)量較少的影響，許多煤礦企業(yè)在采煤過程中使用的設(shè)備安全性能較低，在采煤過程中時常會出現(xiàn)設(shè)備故障，出現(xiàn)設(shè)備故障對采煤的進(jìn)度造成延誤，有時還會給參與采煤的工作人員帶來危險，即對采煤工程造成影響又會對企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失，所以煤礦企業(yè)想要增加經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)化采煤設(shè)備是基礎(chǔ)。

2.2 煤礦采煤系統(tǒng)不完善

現(xiàn)階段，由于煤礦采煤具有特殊性，要根據(jù)不同的地質(zhì)條件選擇合適的設(shè)備和操作方法，煤礦企業(yè)要對采煤的質(zhì)量、速度多花費(fèi)的成本進(jìn)行平衡，選擇最優(yōu)的工藝流程，使企業(yè)的利益最大化。盡管我國的煤礦開采已經(jīng)在今年來的發(fā)展過程中，形成了一套發(fā)展體系，但在全球范圍內(nèi)，中國的煤礦開采技術(shù)水平還處于中等偏下的位置，并且煤炭開采后的利用率也比較低。

2.3 煤礦采煤技術(shù)水平較低

在許多中小型煤礦企業(yè)常要面對資金短缺問題，所以采煤設(shè)備會比較落后，這些企業(yè)為了追求經(jīng)濟(jì)效益，會忽略掉增長采煤技術(shù)，導(dǎo)致平均采煤技術(shù)得不到發(fā)展，甚至停滯不前，沒有得到有效的發(fā)展。我國的采煤技術(shù)水平分布不均勻，發(fā)達(dá)區(qū)域的擁有著比較先進(jìn)的采煤設(shè)備，采煤的技術(shù)水平也比較高，但是大部分煤礦企業(yè)采用比較傳統(tǒng)的采煤方式，開采質(zhì)量處于較低水平[2]。

3 煤礦采煤技術(shù)的優(yōu)化措施

3.1 改進(jìn)煤礦采煤設(shè)備

改進(jìn)煤礦采煤設(shè)備使優(yōu)化煤礦采煤技術(shù)的基礎(chǔ)，采煤設(shè)備提高能為采煤技術(shù)提供保障，采煤設(shè)備的加強(qiáng)應(yīng)該引起各煤礦企業(yè)的重視，煤礦企業(yè)在作業(yè)中應(yīng)該盡量使用機(jī)電設(shè)備。在煤礦開采過程中應(yīng)該規(guī)范化運(yùn)行過程，使先進(jìn)的開采設(shè)備發(fā)揮出應(yīng)有的作用，煤礦企業(yè)想要長期順利發(fā)展優(yōu)化煤礦開采設(shè)備和完善煤礦開采流程都是至關(guān)重要的。

3.2 優(yōu)化煤礦采煤系統(tǒng)

在煤礦采煤過程中協(xié)調(diào)各個環(huán)節(jié)，讓采煤設(shè)備發(fā)揮最大作用，煤礦企業(yè)應(yīng)該建立完整的體系，對采煤工作實現(xiàn)系統(tǒng)化管理。煤礦企業(yè)應(yīng)該使用現(xiàn)有的信息技術(shù)對采煤技術(shù)進(jìn)行分析，通過科學(xué)的手段對采煤技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化，煤礦企業(yè)想要進(jìn)一步發(fā)展除了對作業(yè)效率的提高，積水水平的發(fā)展和管理模式的建立都很重要。

3.3 完善煤礦安全開采體制

安全開采作為煤礦運(yùn)行的必要保障，是煤礦企業(yè)正常運(yùn)營的基礎(chǔ)，更是保障員工生命安全的要求。近年來，在政策支持下，我國的煤炭開采行業(yè)迎來了發(fā)展的新時期，在當(dāng)前煤炭開采過程中，為避免安全問題對于煤炭正常開采的影響，煤炭開采企業(yè)必須建立有效的煤礦安全開采體制。首先，煤炭企業(yè)應(yīng)當(dāng)依據(jù)煤礦的實際情況，制定科學(xué)合理的煤礦采煤流程，并通過加強(qiáng)對開采環(huán)節(jié)監(jiān)管力度的方式，避免安全事故的發(fā)生。其次，瓦斯?jié)舛冗^高、礦井滲水、設(shè)備安全性差等問題是煤礦開采中較為常見的安全問題，在開采過程中，為避免因上述問題的出現(xiàn)影響開采工作的正常進(jìn)行，煤礦方面應(yīng)當(dāng)在采煤工作正式開始之前，制定出有效的安全事故預(yù)防機(jī)制，以便在事故發(fā)生后及時對其進(jìn)行處理，從而保障煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。最后，在煤礦開采過程中，巷道布置質(zhì)量與煤礦通風(fēng)供暖、防火防水等情況有著極為密切的聯(lián)系，在煤礦開采過程中，煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)提升對巷道建設(shè)的重視程度，同時，為避免礦井事故發(fā)生威脅員工的人身安全，企業(yè)方面還應(yīng)當(dāng)建立集約化的應(yīng)急機(jī)制，進(jìn)而在保證工人安全的前提下，達(dá)到提升煤礦開采效率的目的。

3.4 煤礦采煤技術(shù)優(yōu)化措施

3.4.1 無人工作面開采技術(shù)

大多數(shù)煤礦的破煤、裝煤、運(yùn)煤和處理都是在回采工作面完成的，在使用無人工作面開采技術(shù)后工作人員就不需要到回采工作面，通過操作機(jī)器和相關(guān)設(shè)備就能夠完成破煤、裝煤、運(yùn)煤和處理工作，能夠提高工作效率。使用無人工作面開采技術(shù)能夠為工作人員的生命安全提供保障，也可以提高相關(guān)工序的完成質(zhì)量和工作效率，使煤礦開采工作穩(wěn)定進(jìn)行。例如，在某煤礦的采煤工作中，工作面使用的是長壁后退式采煤法，采煤工藝使用的是機(jī)械化的采煤方式，在割煤工作時選擇雙滾筒進(jìn)行切割。首先，將回風(fēng)巷的巷道外端布置成半圓拱形，運(yùn)輸巷道布置在煤層頂板，做好支撐工作。其次，頂板支撐選擇掩護(hù)式支架，在此無人工作面使用的是滾筒式采煤機(jī)，如果在薄層工作面可以選擇刨煤機(jī)。使用無人工作面開采技術(shù)該煤礦的產(chǎn)量逐漸增長，有效的提高了生產(chǎn)效率，所以在煤礦采煤過程中無人工作面開采技術(shù)的運(yùn)用會被更廣泛地應(yīng)用[3]。

3.4.2 離層注漿技術(shù)

在煤礦的開采過程中對采空區(qū)上方離層區(qū)域進(jìn)行灌漿避免巖層下沉情況的發(fā)生，離層注漿技術(shù)主要是利用高壓作用來完成注入高溫漿液的工作，離層注漿技術(shù)可以在地面進(jìn)行完成，對煤礦采煤工作不會造成影響，采煤工作人員的安全可以充分得到保障。離層注漿技術(shù)所需要的設(shè)備并不復(fù)雜，操作簡便，對人力和物力所投入的成本較少，使用離層注漿技術(shù)能一定程度的增加煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益。在我們煤礦的施工過程中，為了保證工作人員的人身安全和施工的順利進(jìn)行，施工工作人員對離層進(jìn)行分析后利用高壓作用進(jìn)行注漿工作，這是離層注漿技術(shù)在我公司的實際應(yīng)用。離層注漿技術(shù)難度不大，對煤礦企業(yè)生產(chǎn)的安全性大幅度增加，應(yīng)該在礦區(qū)廣泛的推廣這項技術(shù)。

3.4.3 井下填充技術(shù)

在煤礦企業(yè)采煤過程中為防止地表塌陷有一道工序是將填充材料運(yùn)輸?shù)讲煽諈^(qū)，工作人員利用井下填充技術(shù)對采空區(qū)周圍巖層進(jìn)行合理控制，防止發(fā)生巖層崩落情況給工作人員造成傷害，也能保證煤礦采煤工作的順利進(jìn)行。井下填充技術(shù)比傳統(tǒng)的填充技術(shù)安全性更高，適用范圍更廣，對煤礦采煤的質(zhì)量和效率都有所提高，但花費(fèi)的成本較高，煤礦企業(yè)在使用此項技術(shù)之前要考慮自身情況進(jìn)行合理選擇。

3.4.4 放頂采煤技術(shù)

在煤礦企業(yè)開采厚度較厚的煤層時會使用放頂采煤技術(shù)，因為煤層厚度決定著回采工作面的口徑，所以工作人員在煤礦開采之前需要挖掘合適的工作面，挖掘合適的工作面后結(jié)合普通的開采方式進(jìn)行煤礦采煤工作。例如，我們單位進(jìn)行山西某煤礦的開采時，由于煤層厚度較厚，工作人員使用放頂采煤技術(shù)進(jìn)行采煤。放頂采煤技術(shù)降低了采煤的難度，提高了采煤的效率，但在使用放頂采煤技術(shù)的過程中會造成煤炭資源回收率降低，造成資源浪費(fèi)。在煤礦企業(yè)采煤過程中應(yīng)該根據(jù)實際情況合理的選擇不同的開采方式，適時地改進(jìn)開采技術(shù)。

3.4.5 條帶開采技術(shù)

條帶開采技術(shù)是將不同煤層要開采的區(qū)域劃分成規(guī)則的條帶形狀，進(jìn)行采煤時按照規(guī)劃好的條形隔一條一開采，留下的區(qū)域可以支撐上面巖層的重量，通常地表不會有明顯移動和變形，條帶開采技術(shù)常被用于保護(hù)地表建筑物時使用。條帶開采包括走向條帶開采、傾斜條帶開采和偽斜條帶開采三種開采方式。走向條帶開采通常用于水平或者傾斜較小的煤層，傾斜較大的煤層使用走向條帶穩(wěn)定性較差，其優(yōu)點(diǎn)是工作面的推進(jìn)長度長，搬家次數(shù)少。傾斜條帶開采通常用于傾斜煤層，煤層的傾斜方向為條帶的長軸方向進(jìn)行布置，其優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性高、適應(yīng)性強(qiáng)，在煤礦的采煤工作中常被使用，其缺點(diǎn)是工作面搬家頻繁。偽斜條帶開采通常用于傾斜角度大于35°的煤層，每層的傾斜方向與條帶長軸的設(shè)計方向成角度進(jìn)行布置，其優(yōu)點(diǎn)是可以解決一些開采難度表達(dá)的項目。在條帶開采過程中要根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇條帶開采的方式，減少工作面搬家次數(shù)提高采煤效率。

3.4.6 長臂采煤技術(shù)

炮采、綜采與普采作為長壁采煤技術(shù)的重要組成部分，被廣泛應(yīng)用于當(dāng)前采煤行業(yè)當(dāng)中。其具體應(yīng)用方式為，首先，煤炭企業(yè)依據(jù)煤礦的實際情況，制定科學(xué)合理的爆破參數(shù)；其次，依據(jù)設(shè)計的爆破順序?qū)γ旱V進(jìn)行爆破；最后，在確保爆破地點(diǎn)安全穩(wěn)定后，開采煤礦中的底煤與預(yù)留煤。一般情況下，這種需要將機(jī)械與人工結(jié)合到一起的開采技術(shù)被應(yīng)用于煤礦底層的煤炭開采，其實施可以有效地提升煤礦的開采效率[4]。

4 結(jié)語

煤礦采摘設(shè)備和技術(shù)對煤礦企業(yè)的發(fā)展起著決定性的因素，只有使用先進(jìn)的采煤設(shè)備做支持才能進(jìn)一步優(yōu)化采煤技術(shù)，我省的煤礦采煤過程中存在采煤技術(shù)水平分布不均衡的情況，提出煤礦采煤技術(shù)合理優(yōu)化的主要措施有：無人工作面開采技術(shù)、離層注漿技術(shù)、井下填充技術(shù)、放頂采煤技術(shù)、條帶開采技術(shù)。