煤礦開采中采煤技術(shù)的應(yīng)用研究

姜俊博

(陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712000)

1 中國煤礦開拓特征

我國的煤炭開采已經(jīng)具有較長時間的發(fā)展歷史，煤炭的開采在我國長期的經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中對我國工業(yè)的發(fā)展起到了支持和推動的作用，我國煤炭資源豐富，實(shí)際開采的項(xiàng)目也很多，但是，開采過程中煤礦的開采技術(shù)和安全風(fēng)險(xiǎn)一直是煤礦企業(yè)采煤過程順利完成的阻礙，采用先進(jìn)的采礦技術(shù)和巷道布置技術(shù)實(shí)現(xiàn)采礦過程科學(xué)性的提升，保證煤礦開采的質(zhì)量和效率以及人員安全的必要手段，這能夠進(jìn)一步促進(jìn)我國煤炭工業(yè)的發(fā)展。

2 多樣化采煤工藝

2.1 綜采工藝

所謂的煤礦綜采技術(shù)，主要是指在采煤的過程中對大量機(jī)械設(shè)備的調(diào)用，使得采煤的效率得到大幅度的提升，消除了在煤礦開采過程中對大量勞動力成本的依賴性，提升了采煤過程的安全性和連續(xù)性，不僅如此，機(jī)械化采煤設(shè)備的應(yīng)用還降低了煤礦在運(yùn)行過程中所需的資金消耗，實(shí)現(xiàn)了煤礦開采工作人員操作工作難度和復(fù)雜程度的降低，所以成為現(xiàn)代煤礦開采領(lǐng)域應(yīng)用廣泛且最先進(jìn)的工藝，摒棄傳統(tǒng)采煤過程中的手工作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)了在采煤過程中的連續(xù)操作，是我國最現(xiàn)代化的采礦方法。我國的綜采工藝于20世紀(jì)70年代發(fā)展起來，近年來，我國引入了大量的綜采機(jī)械，所以采煤技術(shù)中的綜采工藝在我國的應(yīng)用更為廣泛，不僅帶來了更高的采煤效率，與此同時，為煤礦的經(jīng)濟(jì)效益提升帶來了保障，在煤礦企業(yè)的長期運(yùn)營和發(fā)展過程中，裝備和技術(shù)的現(xiàn)代化程度都對企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有著重大而深遠(yuǎn)的影響，我國現(xiàn)階段的綜采技術(shù)已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了機(jī)電的一體化，在現(xiàn)代化煤礦開采的思想過程中具備了初步的機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)，并且獲得了初步的應(yīng)用成果，大幅度降低了我國煤礦的生產(chǎn)和運(yùn)營成本，并且提升了我國煤礦的有效開采量，也實(shí)現(xiàn)了煤礦資源的充分利用，但是，由于受到我國特殊的地質(zhì)環(huán)境和科學(xué)技術(shù)的實(shí)際水平的局限性，綜采技術(shù)的發(fā)展也存在一些問題，我國綜采設(shè)備雖然已經(jīng)取得了一定程度的進(jìn)步和發(fā)展，但是如果與國際先進(jìn)水平相比，其實(shí)仍有較大差距，比如，設(shè)備的可靠性難以保證，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的效率難以達(dá)到最優(yōu)，不同的綜采設(shè)備之間的匹配難以實(shí)現(xiàn)良好的對接，設(shè)備的運(yùn)行功率低下等，勞動效率低，同時，我國全機(jī)械化采煤設(shè)備的使用壽命遠(yuǎn)低于煤炭生產(chǎn)技術(shù)相對先進(jìn)的國家，在新的采礦技術(shù)和新技術(shù)的使用上，與外國的先進(jìn)技術(shù)差距相當(dāng)大，這在煤礦開采設(shè)備自動化的領(lǐng)域尤為明顯。

2.2 炮采工藝

炮采工藝也稱為爆破采煤技術(shù)，主要是指在煤礦開采的過程中工作面的煤礦通過爆破的方式落下，之后在裝煤和運(yùn)煤的過程中均是由煤礦雇傭的勞動力實(shí)現(xiàn)，在實(shí)施炮采的過程中，應(yīng)該采取一些如單頂支護(hù)之類的措施對煤礦的頂板進(jìn)行保護(hù)，防止在爆破過程中對煤礦頂板產(chǎn)生損害導(dǎo)致事故的發(fā)生，這種煤礦開采工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是在設(shè)備和技術(shù)裝置的投資上花費(fèi)資金少，對于不同的煤礦開采條件具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力，在操作技術(shù)方面，更容易操作和掌握并且簡化了煤礦的管理流程和制度的制定過程，所以在我國仍然普遍存在，尤其是對于煤礦的條件是薄煤和急傾斜煤礦的情況。但是，這種開采技術(shù)在我國現(xiàn)代化發(fā)展的背景下具有不容忽視的缺點(diǎn)，煤礦開采的產(chǎn)量和效率的低下使得炮采工藝在煤礦企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的建設(shè)的使用中具有較大的局限性，并且爆破過程會對煤礦環(huán)境造成污染，工人的勞動強(qiáng)度也會由于設(shè)備自動化程度的低下而不斷加強(qiáng)，工人的生命財(cái)產(chǎn)安全也難以得到保障。為了對相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，我國的煤礦企業(yè)進(jìn)行了長期的探索與實(shí)踐，例如，在煤礦的開采中采用液壓支架，刀盤支墩及橫梁支撐，散熱器煤，刮板輸送機(jī)前鏟裝，刮板輸送機(jī)背面裝載。不僅如此，在設(shè)備選型、優(yōu)化、自建機(jī)械化設(shè)備也得到了改善，但與綜采技術(shù)相比，這種開采技術(shù)還沒有達(dá)到綜采工藝的煤礦開采水平與開采效率，煤炭的裝載和運(yùn)輸在某種程度上仍然是手動操作，但該方法對復(fù)雜工作面爆破作業(yè)具有良好的適用性條件。在實(shí)際的炮采工藝中，需要對工作面的煤壁保持筆直，保證煤礦開采過程中的爆破方向保持正確，并且提升炮采工藝產(chǎn)出煤塊的均勻程度，并且可以采用毫秒延期爆破工藝提升爆破的采煤效率，有效提升煤礦的煤塊采出效率，另外，在裝煤過程中，煤礦開采企業(yè)不能將生產(chǎn)出的煤礦通過自動化的設(shè)備全部直接裝到刮板上，降低了煤礦開采的效率，所以在施工條件允許的情況下，也可以使用防爆裝煤機(jī)完成這部分的工作。

2.3 普采工藝

煤礦開采過程中的普采工藝主要在綜采工作階段采煤機(jī)落煤，用刮板輸送機(jī)等設(shè)備裝車運(yùn)煤結(jié)束后開始使用，通過人工施工對頂板進(jìn)行單體柱的支設(shè)，進(jìn)而完成后續(xù)采煤工作的采煤工藝，與綜合機(jī)械化采煤技術(shù)相比，普采工藝中對人類的依賴程度較高，對設(shè)備功率的要求不高，但這種采礦技術(shù)的安全系數(shù)低，施工效率低，勞動強(qiáng)度低，平行梁直柱和交錯梁直柱是兩種這種采煤工藝中較常見的支護(hù)形式。

3 采煤工藝適用條件舉例

3.1 使用條件

不同的采煤工藝是具有不同的使用條件的，只有對不同的煤礦條件選擇合適的采煤工藝，才能在節(jié)省煤礦開采企業(yè)設(shè)備資金投資的基礎(chǔ)上有效提升煤礦企業(yè)煤炭資源的開采效率，綜采技術(shù)的使用極大地提升了煤礦開采的機(jī)械化程度，并且煤礦開采的安全性和開采效率也得到了保障，但是，與此同時，為煤礦企業(yè)采煤設(shè)備的購買和維護(hù)帶來了大量的資金需求，為了達(dá)到更高的采煤效率和所采煤塊的品質(zhì)，一些煤礦公司選擇從國外進(jìn)口綜采設(shè)備，但是，這樣的設(shè)備進(jìn)口導(dǎo)致如果設(shè)備出現(xiàn)故障，大量的維修保養(yǎng)費(fèi)用隨之而來，國內(nèi)并不能很好地對應(yīng)急的設(shè)備進(jìn)行維修和管理，并且在實(shí)際的操作過程中，綜采工藝對于煤礦的條件具有特殊的要求，綜采工藝要求所采煤層的結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，并且對煤礦操作人員的專業(yè)操作能力提出了更高的要求，所以，我國煤礦企業(yè)僅在地質(zhì)構(gòu)造較少并且煤層傾角不超過50度的情況下嘗試采用綜采工藝。

客觀來講，普通采礦技術(shù)的機(jī)械設(shè)備、機(jī)械功率和生產(chǎn)能力都不如綜采采礦技術(shù)，但是，由于普采工藝中對設(shè)備的機(jī)械化水平要求較低，在不同規(guī)模的煤礦開采企業(yè)中具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，加之普通的采礦工藝中應(yīng)用國產(chǎn)的機(jī)械化采煤設(shè)備就可以完成相應(yīng)的操作，節(jié)省了煤礦企業(yè)的設(shè)備購置和維修保養(yǎng)費(fèi)用，一方面成本投資相對較低，另一方面綜合開采技術(shù)具有較好的適應(yīng)性，因此，在我國的煤礦企業(yè)中得到了更普遍的應(yīng)用。在目前普采采煤技術(shù)的應(yīng)用過程中主要集中在對煤礦開采距離短、角度大的煤層開采作業(yè)中，能夠有效保障在采煤工作中較為理想的采煤效率和穩(wěn)定性較高的回采率，普采工藝憑借其的操作簡單和易于管理的優(yōu)勢在中型以下的煤礦企業(yè)中得到了廣泛使用。在與前兩種工藝相比，爆破采礦技術(shù)對機(jī)械的要求更低，并且設(shè)備和采購成本也相對較低，與此同時，對于不同地質(zhì)環(huán)境下煤層的開采較前兩種工藝的適應(yīng)性更強(qiáng)，但是，也帶來了煤礦開采過程中難以降低的安全風(fēng)險(xiǎn)，對于高瓦斯礦井和煤礦瓦斯突出的煤層，采用爆破工藝進(jìn)行開采會導(dǎo)致煤礦開采事故的發(fā)生，為了保證煤礦的安全生產(chǎn)和煤炭開采企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，只有對存在急傾斜角度的煤層，才會采用爆破技術(shù)進(jìn)行開采。在煤炭開采過程中，連采技術(shù)的使用實(shí)現(xiàn)了煤礦開采中機(jī)械化水平的提升，并且在不同的煤層結(jié)構(gòu)開采過程中，均取得了良好的開采效果，并且有效見識了企業(yè)的設(shè)備投資成本，但是，連采工藝中礦井的通風(fēng)問題卻難以得到解決，這樣的問題也會為煤炭的生產(chǎn)埋下巨大的安全隱患，所以煤礦的連續(xù)開采技術(shù)一般應(yīng)用于房柱式的煤層開采，要求煤層具有較為簡單的地質(zhì)構(gòu)造，并且對煤巖層的硬度要求高，適用于小角度煤層的開采，通常為中厚煤層或薄煤層，煤層的傾斜角度不大于15度。在我國煤礦開采中，連采工藝很少作為工作面的獨(dú)立開采技術(shù)被采礦企業(yè)使用，一般作為一種輔助技術(shù)應(yīng)用在采煤過程中。

3.2 高新技術(shù)運(yùn)用

由于煤礦開采受地質(zhì)條件的影響，為了能夠?qū)崿F(xiàn)采煤技術(shù)的提高，在開采技術(shù)選擇之前，需要對煤層的條件采用先進(jìn)的地質(zhì)勘查技術(shù)手段進(jìn)行充分的調(diào)研，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況，結(jié)合勘探情況，繪制合理的圖件，并且在掌握到全面精確的勘探資料后，對煤層的制定詳細(xì)的方案，選擇適應(yīng)煤層條件和企業(yè)規(guī)模的煤礦開采方法。此外，可以通過在煤礦開采過程中應(yīng)用高新技術(shù)對煤礦巷道的安排實(shí)現(xiàn)科學(xué)化和合理化，采用綠色技術(shù)可以改善煤炭開采的負(fù)面影響，減輕煤礦開采對環(huán)境的污染程度。

4 結(jié)語

綜上所述，在采煤過程中，靈活運(yùn)用不同的采煤工藝與采煤技術(shù)，并且優(yōu)化采煤過程中的管理體制，加大設(shè)備的投資力，度能夠在一定程度上提升我國的煤炭開采水平和煤礦開采效率，對煤炭企業(yè)的發(fā)展具有重要意義。