煤礦開采中采煤技術(shù)的應(yīng)用研究

＊宋戰(zhàn)友

（山西長治王莊煤業(yè)有限公司 山西 047100）

前言

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，整個社會對煤炭的需求也趨于增加。為了充分滿足社會對煤炭的需求，煤炭企業(yè)必須合理使用更先進(jìn)的煤炭開采技術(shù)，以有效提高開采效率。只有熟練地使用現(xiàn)代采煤技術(shù)，才能降低采煤成本并提高采煤效率。因此，必須有效推進(jìn)煤礦企業(yè)采煤技術(shù)發(fā)展，將現(xiàn)代采煤技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際采煤過程中，并不斷改進(jìn)其應(yīng)用和實(shí)踐，以使采煤技術(shù)朝著減少事故數(shù)量的方向發(fā)展。

1.我國煤礦的開采特點(diǎn)

我國有悠久的煤礦開采歷史，在長期經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，煤礦開采在支持我國工業(yè)發(fā)展中發(fā)揮了舉足輕重的作用。我國擁有豐富的煤炭資源，并有許多煤炭開采項(xiàng)目。但是，在采煤過程中，采煤技術(shù)和安全威脅一直是阻礙煤礦開采過程順利發(fā)展的障礙。利用先進(jìn)的采煤技術(shù)和巷道布置技術(shù)，對采煤技術(shù)進(jìn)行科學(xué)改進(jìn)，確保煤礦開采的質(zhì)量和效率，并為人員配備必要的安全設(shè)備，可以進(jìn)一步發(fā)展我國的煤炭工業(yè)。我國煤礦主要開采特點(diǎn)如下：

(1)多樣化的開采方法

多種開采方法是我國煤炭開采的主要特征之一，主要是由于我國煤層的不同情況。在我國煤礦開采時，分類指標(biāo)的主要類型是主井、副井的井簡型式，通常包括平硐開采、斜井開采、綜合開采和立井開采。平硐開采的發(fā)展受到各種地質(zhì)因素的限制，在礦山中應(yīng)用并不廣泛。斜井開采通常用于中小型煤礦，也廣泛用于某些具有淺煤層，薄表土的礦區(qū)。隨著礦山的不斷深化，綜合開采被廣泛用于技術(shù)改造。立井開采生產(chǎn)系統(tǒng)相對簡單，具有較高的生產(chǎn)能力，因此廣泛用于厚表土，大坡度和深煤層中。

(2)礦山開采的不同特征

由于我國煤層條件的多樣性，煤礦的開采具有自己的特點(diǎn)。根據(jù)我國煤礦的現(xiàn)狀，煤礦開采技術(shù)的開采條件比較特殊，不同地區(qū)的煤層各有特點(diǎn)，形成了特殊的開采方法和開采體系。一般而言，大多數(shù)礦床可以使用開采系統(tǒng)進(jìn)行開采，一些不同地區(qū)的煤層需要特殊的開采方法。就工藝而言，不同的礦山開采也必須采用不同的工藝。

2.多元化的采煤技術(shù)

(1)綜合采煤技術(shù)

所謂綜合采煤技術(shù)，主要是指在采煤過程中使用大量機(jī)械設(shè)備，大大提高了采煤效率，消除了對采煤過程中大量勞動力的依賴，提高了煤礦開采過程的安全性和連續(xù)性，不僅涉及使用機(jī)械化設(shè)備進(jìn)行煤礦開采，而且還減少了運(yùn)營煤礦所需的資金成本，并降低了煤礦開采的復(fù)雜性，已成為現(xiàn)代煤礦開采領(lǐng)域中使用最廣泛，最先進(jìn)的技術(shù)。我國的綜采技術(shù)是在1970年左右引進(jìn)的，在發(fā)展過程中，我國引進(jìn)了大量的綜采設(shè)備。因此，綜合采煤技術(shù)在我國的采煤技術(shù)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，不僅提高了采煤效率，而且提高了煤礦的經(jīng)濟(jì)效益。隨著煤礦企業(yè)的長期經(jīng)營和發(fā)展，裝備技術(shù)的現(xiàn)代化對企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重大而深遠(yuǎn)的影響。我國的現(xiàn)代綜采技術(shù)已初步實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，并取得了初步的應(yīng)用成果，極大地減少了我國煤礦的生產(chǎn)經(jīng)營成本，提高了我國煤礦的有效產(chǎn)能，也確保了煤炭資源的充分利用。但是，由于我國地質(zhì)環(huán)境的局限性和科學(xué)技術(shù)水平的限制，綜采技術(shù)的發(fā)展也存在一些問題。盡管我國的綜合采煤設(shè)備取得了一些進(jìn)步和發(fā)展，但與國際先進(jìn)水平相比仍然存在很大差距。例如，設(shè)備可靠性難以保證，設(shè)備性能難以達(dá)到最高水平。綜采設(shè)備之間難以實(shí)現(xiàn)良好的通信，設(shè)備的工作能力低，勞動生產(chǎn)率低。同時，我國的綜采設(shè)備的壽命大大低于采煤技術(shù)相對先進(jìn)的國家。在采煤技術(shù)和新技術(shù)的使用方面，與國外先進(jìn)技術(shù)存在很大差距，在采煤設(shè)備自動化領(lǐng)域尤為明顯。

(2)炮采技術(shù)

炮采技術(shù)主要是指在采煤過程中通過爆破在工作面開采煤炭，然后再由煤礦雇傭的工人來裝載和運(yùn)輸煤炭。在炮采作業(yè)中，應(yīng)采取一些措施，例如用頂板支架保護(hù)煤礦的頂板，以防止損壞頂板并避免在炮采過程中造成事故。這種采煤技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是：設(shè)備和技術(shù)上的花費(fèi)更少，并且可以更好地適應(yīng)不同的采煤條件。從操作技術(shù)上講，易于操作和掌握，并且簡化了煤礦系統(tǒng)的管理和開采過程。炮采技術(shù)在我國仍然很普遍，尤其是當(dāng)煤礦是露天煤礦和陡坡煤礦時。但是，這種采煤技術(shù)的缺點(diǎn)不容忽視，較低的煤炭開采效率使炮采受到更多限制，且炮采作業(yè)污染了煤礦的環(huán)境。由于設(shè)備的自動化程度低，工人的勞動強(qiáng)度較大，并且難以保證工人的生命和財(cái)產(chǎn)安全。為了改進(jìn)相關(guān)技術(shù)，我國的煤炭企業(yè)進(jìn)行了長期的研究和實(shí)踐。例如，煤礦開采使用液壓支架、刀盤支架和梁支架、散熱器煤以及刮板輸送機(jī)前鏟裝等。此外，設(shè)備選擇、優(yōu)化機(jī)械設(shè)備也得到了改進(jìn)。但是，與綜采技術(shù)相比，炮采技術(shù)尚未達(dá)到綜采技術(shù)的水平和效率。煤炭的裝卸，運(yùn)輸仍然在一定程度上是手工完成的，但這種方法具有良好的適用性。在實(shí)際的炮采過程中，工作面的煤壁必須保持筆直，以確保煤礦開采期間的炮采方向保持正確，并提高在炮采過程中產(chǎn)生的煤炭的均勻性（以毫秒為單位）。

(3)普采工藝

普采工藝過程主要用于綜采工作階段采煤機(jī)落煤，并在通過裝煤機(jī)等設(shè)備裝載和運(yùn)輸煤炭后開始使用。頂板由人工單柱支撐，與復(fù)雜的機(jī)械化采煤相比，完成后續(xù)采煤作業(yè)的采煤技術(shù)更依賴于人，并且不需要很高的設(shè)備動力。但是，這種采煤技術(shù)的安全系數(shù)低，施工效率低。

3.不同采煤技術(shù)的運(yùn)用研究

(1)不同采煤技術(shù)的適用條件

不同的煤礦開采工藝具有不同的使用條件。只有合適的采煤條件下選擇合適的采煤技術(shù)，才能確保煤礦開采的安全性和效率。

綜采技術(shù)需要大量的資本投資來購買和維護(hù)煤礦中的煤礦設(shè)備，以獲得更高的煤礦開采效率和質(zhì)量，一些煤炭企業(yè)選擇從國外進(jìn)口全機(jī)械化的采煤設(shè)備。但是，如果設(shè)備出現(xiàn)故障，此類設(shè)備將導(dǎo)致高昂的維護(hù)成本。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，綜采技術(shù)對煤礦條件有特殊要求，需要相對穩(wěn)定的煤層結(jié)構(gòu)，且對工人的技能提出了更高的要求。因此，我國的煤礦僅在地質(zhì)構(gòu)造很少且煤層傾角不超過50°的情況下才嘗試引入綜采技術(shù)。

客觀地說，普采技術(shù)的機(jī)械設(shè)備、機(jī)械動力和生產(chǎn)能力不如綜采設(shè)備。然而，由于普采技術(shù)中對設(shè)備的機(jī)械化的要求相對較低，因此在不同大小的煤礦中應(yīng)用相對較高。由于其適應(yīng)性強(qiáng)，結(jié)合使用國產(chǎn)機(jī)械化采煤設(shè)備在可以執(zhí)行相應(yīng)的操作，并節(jié)省購置和維護(hù)設(shè)備的成本。一方面，資本投資相對較小，另一方面，具有更大的適應(yīng)性。因此，在我國的煤礦中被廣泛使用。在目前應(yīng)用普采技術(shù)的過程中，主要集中在短距離，陡角煤層開采作業(yè)上，可以有效地保證煤礦開采效率和穩(wěn)定的采收率。

炮采技術(shù)因其易于操作和易于管理的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用于中小型煤礦。與前兩個技術(shù)相比，炮采技術(shù)對設(shè)備的要求更低，設(shè)備和采購成本也相對較低，同時適合于各種地質(zhì)環(huán)境中的煤炭開采。但是，也帶來了安全隱患，尤其是瓦斯礦井和煤層，使用炮采技術(shù)進(jìn)行開采將導(dǎo)致煤礦事故。為了確保安全開采，煤炭企業(yè)使用炮采技術(shù)只開采急傾斜角度的煤層。

(2)高科技應(yīng)用

由于煤炭開采受地質(zhì)條件的影響，為了提高煤炭開采技術(shù)水平，在選擇采煤技術(shù)之前，有必要使用先進(jìn)的勘探技術(shù)來充分了解煤層的狀況。根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況，結(jié)合勘探情況，繪制合理的地圖，獲取全面準(zhǔn)確的勘探數(shù)據(jù)，制定煤層清理計(jì)劃，選擇適合于煤層條件和規(guī)模的采煤技術(shù)。另外，通過在煤礦開采過程中使用高科技，可以科學(xué)，合理地組織煤礦巷道的布置。使用綠色技術(shù)可以減少煤礦開采的負(fù)面影響，并減少煤礦開采對環(huán)境的污染。

(3)安全第一

不管煤炭開采效率如何，如果無法確保生產(chǎn)安全，就不能使用煤炭開采技術(shù)。煤礦安全一直是煤礦開采中最重要的問題。對于煤炭企業(yè)，安全事故的后果通常是災(zāi)難性的，可能導(dǎo)致企業(yè)破產(chǎn)。因此，在開采煤礦時，必須使用所有可用的先進(jìn)技術(shù)來確保煤礦的安全。每種煤礦技術(shù)都有其自身的優(yōu)缺點(diǎn)，并且適用于不同的條件。因此，在決定選擇哪種采煤技術(shù)之前，有必要研究煤礦所在地的地質(zhì)條件。通過科學(xué)合理的分析確定最佳的煤礦開采技術(shù)。此外，在開始開采工作之前必須充分理解潛在的安全隱患，預(yù)先制定各種對策，并且必須努力防止采煤過程中可能發(fā)生的冒頂，保證煤炭開采的安全性。

(4)提高煤炭開采效率

在煤礦生產(chǎn)中，要通過對現(xiàn)有煤炭開采技術(shù)的改進(jìn)，以達(dá)到通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新提高煤炭開采效率的目標(biāo)。煤礦的地質(zhì)條件差異很大，煤炭企業(yè)必須及時創(chuàng)新來應(yīng)對不同的差異，并努力通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新來實(shí)現(xiàn)增加煤炭產(chǎn)量的目標(biāo)。在煤礦中，是否使用一種或多種煤礦技術(shù)取決于煤礦的條件。對于具有一種地質(zhì)情況的煤層，通?？梢允褂脝蝹€采煤技術(shù)完成開采。但是，對于地質(zhì)條件復(fù)雜的煤層，采用適當(dāng)?shù)牟擅杭夹g(shù)通?？梢赃_(dá)到事半功倍的效果。最大的忌諱是盲目忽視煤礦的地質(zhì)條件，沒有選擇合適采煤技術(shù)，這不僅會降低煤礦開采的效率，而且會構(gòu)成安全威脅。此外，還要不斷改進(jìn)和引入機(jī)械設(shè)備。機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用可以有效降低人工成本，提高生產(chǎn)效率，提高煤礦的經(jīng)濟(jì)效益。因此要根據(jù)在能力范圍內(nèi)及時更新機(jī)械設(shè)備，可以與當(dāng)前的技術(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合，比如計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)等，提高機(jī)械設(shè)備的智能自動化程度，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率。

4.結(jié)束語

綜上所述，在煤炭開采過程中，靈活運(yùn)用各種煤炭開采技術(shù)，優(yōu)化煤炭開采過程管理系統(tǒng)，增加設(shè)備投資，可以在一定程度上改善我國的煤炭開采水平和煤炭開采效率，對煤炭企業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。