煤礦采礦新技術(shù)及開采方法的分析探討

邵成云

（山西澤州天泰錦辰煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048000）

近些年，中國現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程越來越快，國家越來越重視煤炭資源。但是傳統(tǒng)的煤礦開采技術(shù)不能滿足中國當(dāng)前煤礦開采的需求，而且傳統(tǒng)開采方法效率較低，開采過程中存在一定的危險(xiǎn)性。在此背景下，煤礦企業(yè)想實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)最大化，就需要加大力度研究煤礦開采的新技術(shù)和新方法，以保證煤礦開采的全面發(fā)展。

1 煤礦采礦傳統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀

中國煤礦最開始使用人力開采，之后發(fā)展為半人工開采，煤礦開采的工作量比較大，人工或半人工開采量不高，當(dāng)前仍然存在部分煤礦企業(yè)使用這種方法進(jìn)行煤礦開采。應(yīng)用中國傳統(tǒng)煤礦開采技術(shù)進(jìn)行開采的煤層類型較多，主要包括緩傾層薄煤層、緩傾層厚煤層、深井、硬頂板等。相關(guān)研究人員也一直致力于研究煤礦開采技術(shù)，經(jīng)過多方努力，結(jié)合豐富的開采經(jīng)驗(yàn)，并開發(fā)出了新的開采技術(shù)，將新技術(shù)應(yīng)用在采煤實(shí)踐中，大幅度提升了中國煤礦開采水平。

但隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，煤炭資源需求量越來越大，傳統(tǒng)煤礦開采效率較低，不能滿足當(dāng)前社會對煤炭的需求，而眾多煤礦行業(yè)要想在競爭日益激烈的社會中得以生存，就必須應(yīng)用更加先進(jìn)的開采技術(shù)[1]。經(jīng)過相關(guān)調(diào)查得出，中國煤礦開采行業(yè)的機(jī)械化使用率約為45.00%，而且煤礦開采技術(shù)水平較低，很多煤礦企業(yè)并未普及自動化開采技術(shù)，多數(shù)為半自動化開采，這種情況嚴(yán)重拉低了中國煤礦整體開采能力。此外，中國煤礦企業(yè)缺乏專業(yè)的監(jiān)管技術(shù)人才和專業(yè)技術(shù)人員，導(dǎo)致煤礦開采過程中極易出現(xiàn)安全事故。所以，煤礦行業(yè)要想良性發(fā)展，就需要基于開采安全，不斷開發(fā)新技術(shù)和新方法，以提升煤礦開采能力。

2 煤礦采礦新技術(shù)分析

2.1 超厚煤層采煤技術(shù)

在對特厚煤層進(jìn)行開采的過程中，由于存在的問題較多，相關(guān)技術(shù)人員已經(jīng)針對此煤層的開采技術(shù)進(jìn)行了創(chuàng)新，例如開發(fā)出了比較常用的大采高綜放技術(shù)，這種技術(shù)應(yīng)用在特厚煤層開采中的效果比較良好[2]。較厚煤層也可以使用傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行開采，但是在開采的時候應(yīng)注意，需由多個員工分層次鋪設(shè)假頂。傳統(tǒng)開采成本高、效率低，且在具體開采時，需要使用液壓支柱和采煤機(jī)，在開采初期會需要較大的資金投入。超厚煤層采煤方式如圖1所示。

圖1 超厚煤層采煤方式

2.2 自動刨煤機(jī)的開采技術(shù)

自動刨煤機(jī)具有很高的開采效率以及較高的智能化水平，并且可以迅速打破煤層。該采礦機(jī)的切割速度可以達(dá)到3 m/s，并且切割深度與預(yù)期指標(biāo)一致[3]。煤礦企業(yè)在原煤機(jī)的基礎(chǔ)上，還增加了新的輸送、冷卻、破碎、通風(fēng)等系統(tǒng)，并不斷對自動刨煤機(jī)進(jìn)行研發(fā)和創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了刨煤的整體自動化。將該技術(shù)應(yīng)用于礦山開采，可以有效降低人力資源利用率，提高工作效率。不僅如此，自動犁還可以有效緩解大型煤礦開采中層煤對地表造成的影響，有效地保證了開采質(zhì)量及效率。自動刨煤機(jī)的結(jié)構(gòu)如下頁圖2所示。

圖2 全自動刨煤機(jī)結(jié)構(gòu)

2.3 小階段爆破落煤技術(shù)

開采煤礦的時候還需要借助小階段爆破技術(shù)或者是放頂煤技術(shù)分層煤層，然后在各種煤層之中安置雷管和炸藥，分析爆破現(xiàn)場的物質(zhì)，判斷現(xiàn)場是否存在影響爆破效果的物質(zhì)。小階段爆破多應(yīng)用在較厚的煤層中，這是因?yàn)樵诒七^程中，煤層較厚的地方煤層頂板不易松動，爆破過程中不易出現(xiàn)安全事故。使用小階段爆破的優(yōu)點(diǎn)較多，同時對相關(guān)技術(shù)人員的要求也較高，且該技術(shù)不利于煤礦回收。

2.4 煤礦綠色開采技術(shù)

綠色開采技術(shù)方法一般包括地下煤氣化技術(shù)和地下煤石填充技術(shù)。

1）地下煤氣化技術(shù)：該技術(shù)主要利用熱化學(xué)工藝將地下固體礦物轉(zhuǎn)化為氣體燃料，然后將氣體燃料排入地下供用戶使用。

2）地下煤石填充技術(shù)：該技術(shù)通常用于處理廢棄巷道的廢石，如采空區(qū)的填充和直接填充，但是該技術(shù)需要借助機(jī)械設(shè)備來完成。

2.5 膏體充填技術(shù)

與外國相比較，中國膏體填充技術(shù)發(fā)展較慢，因此現(xiàn)一直使用的是外國技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。由于中國煤礦實(shí)際開采技術(shù)與外國存在不同，這種情況會使我國的煤炭開采受到一定影響。該技術(shù)主要是將回收利用的劣質(zhì)煤炭和煤矸石制作成為膏狀液體，由于這種液體不需要進(jìn)行脫水，可借助管道將其輸送到煤礦的開采區(qū)域，以進(jìn)行采空區(qū)域的填充。這種技術(shù)對廢棄材料進(jìn)行了充分利用，降低了生產(chǎn)成本，有效實(shí)現(xiàn)了綠色開采。

2.6 小煤礦改造及機(jī)械化開采技術(shù)

中國的煤礦數(shù)量居世界前列，在煤礦開采過程中，很容易發(fā)生安全事故，其中，中小型煤礦企業(yè)的安全事故發(fā)生率較高。由于中小型煤礦企業(yè)的資金有限，且管理理念不夠先進(jìn)，無法對員工做好充分培訓(xùn)，因此在煤礦開采期間極易出現(xiàn)安全事故。鑒于此，政府有關(guān)部門必須加強(qiáng)對中小型煤礦的管理，強(qiáng)制關(guān)閉程序不完善或不合格的煤礦企業(yè)，出臺政策指導(dǎo)小煤礦改制，使他們實(shí)現(xiàn)采礦技術(shù)的創(chuàng)新和改造，提高機(jī)開采的機(jī)械化程度，保證企業(yè)的生產(chǎn)安全性。

2.7 采場圍巖控制技術(shù)

將采煤技術(shù)應(yīng)用于巖石控制可以有效提高采煤效率，達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。煤礦開采中的圍巖控制領(lǐng)域一直是中國采礦學(xué)科的核心。隨著中國現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦開采領(lǐng)域的圍巖控制技術(shù)也得到了改善。如果想該技術(shù)很好地應(yīng)用于煤炭開采過程中，就必要對這一理論和技術(shù)進(jìn)行深入分析，了解煤層的開采規(guī)律和開采條件，并加強(qiáng)對圍巖控制技術(shù)的運(yùn)用，以達(dá)到最佳的開采效果。

3 煤礦采礦開采方法分析

3.1 井下采煤

煤礦開采方法較多，其中使用率、普及率最高的方法為井下采煤。這種采煤方法主要包括旱采和水采兩種方式，因此，在進(jìn)行井下采煤的過程中，需要根據(jù)煤層實(shí)際情況選擇最恰當(dāng)?shù)拈_采方式[4]。如果煤層傾斜角度大于10°，則最合適的開采方法為水平開采，如果煤區(qū)內(nèi)存在煤層較多，最合理的開采順序是從上到下開采。如果礦井中有水，則進(jìn)行水采，如果沒有水則進(jìn)行旱采，其中旱采使用率較高，水采使用率較低。旱采的優(yōu)點(diǎn)是開采效率較高、施工方便，主要開采方法包括柱式方法和壁式方法。柱式開采的主要優(yōu)點(diǎn)為所需成本較低、支護(hù)設(shè)備較少，缺點(diǎn)為危險(xiǎn)系數(shù)較高、回采率較低，所以這種方法在當(dāng)前已被禁止應(yīng)用。而壁式開采效率較高，可以有效提升煤炭開采的效率。

3.2 露天采煤

如果煤礦為露天煤層，則首先需要進(jìn)行地質(zhì)勘探，對煤礦的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解，并自上而下劃分煤礦水平面[5]。在進(jìn)行實(shí)際操作時，首先需要挖出煤層表面的巖層，然后將挖出來的煤運(yùn)送到指定地點(diǎn)。使用這種方法進(jìn)行開采的煤礦工作面和工作空間都比較大，能夠應(yīng)用大型機(jī)械設(shè)備，有效提升煤礦開采效率，使能源的開發(fā)利用達(dá)到最大化。不僅如此，開采此類煤礦還可以應(yīng)用急傾斜煤層開采法。開采之前首先需要對煤礦開采的方便性進(jìn)行考慮，以此作為基礎(chǔ)，合理制定開采計(jì)劃，提升采煤效率，保證礦山開采安全。

3.3 急傾斜煤層采煤

在對急傾斜煤層進(jìn)行開采時，需要煤礦企業(yè)做出綜合決策，如果設(shè)備適宜、煤礦開采區(qū)便利、回收利用率較高、人員配置合理，則結(jié)合礦區(qū)實(shí)際情況和煤礦企業(yè)開采能力對煤礦進(jìn)行開采，但是需要對開采的范圍進(jìn)行明確，保證煤礦生產(chǎn)安全。與此同時，在進(jìn)行采礦時，還需要進(jìn)一步改變巷道結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)巷道通風(fēng)性，為實(shí)現(xiàn)快速、順利開采煤礦奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

中國煤炭企業(yè)研究新的采礦技術(shù)裝備以及全新的煤炭開采方法可以使我國煤礦開采質(zhì)量和效率得到有效提高。因此，有關(guān)部門工作人員必須深刻認(rèn)識到采礦新技術(shù)裝備和全新開采方法的重要性，結(jié)合當(dāng)前國家煤炭開采情況，選擇最合適的開采技術(shù)，從而提高我國煤炭開采的安全性和效率。