試論煤礦中厚煤層的開(kāi)采技術(shù)

楊仲全

摘要：因?yàn)椴煌瑱C(jī)械設(shè)備的采用以及煤層本身自然條件的不同，對(duì)煤層進(jìn)行回采需要采取的工序和回采方法也就存在很大的差異性，為了實(shí)現(xiàn)科學(xué)、高效的回采，在開(kāi)采的順序上、在開(kāi)采的時(shí)空層面上，也需要給予有規(guī)律的設(shè)計(jì)。本文研究的重點(diǎn)為厚煤層開(kāi)采過(guò)程中使用的技術(shù)，本文的最終結(jié)論為開(kāi)采中厚煤層的時(shí)候，需要借助于科學(xué)的開(kāi)采方法，針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)條件以及煤層本身的特點(diǎn)，進(jìn)行科學(xué)的理性的開(kāi)采。

關(guān)鍵詞：煤礦 中層煤層 開(kāi)采技術(shù)

對(duì)于生產(chǎn)生活來(lái)說(shuō)，一個(gè)最基本的保障就是能源。國(guó)民經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展需要能源的支持，人民生活的安康樂(lè)業(yè)也需要能源的保障。觀(guān)察當(dāng)前中國(guó)的能源利用效率，其遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界上諸多的發(fā)達(dá)國(guó)家，甚至尚不能夠達(dá)到部分發(fā)展中國(guó)家的能源使用情況。這種低效的浪費(fèi)的近似奢侈似的使用使得能源的開(kāi)采在量上過(guò)大。節(jié)能型社會(huì)的建立有助于提高單位能源對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)，但是較快的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度、較大的經(jīng)濟(jì)實(shí)體對(duì)于能源開(kāi)采保持較高的量的水平提出了更高的要求。在這樣的情況下，國(guó)家對(duì)于能源的需求就必然是迫切的。在觀(guān)察地質(zhì)層面上，我國(guó)能源本身的特殊性。當(dāng)前，在消費(fèi)和開(kāi)采一次能源的過(guò)程中，總比率占據(jù)了所有能源消費(fèi)和開(kāi)采的70%。在這之中，一個(gè)主體性的能源就是煤炭，專(zhuān)家預(yù)測(cè)50年之內(nèi)，這一根本的能源特點(diǎn)是不會(huì)發(fā)生變化的，所以開(kāi)采煤炭的技術(shù)對(duì)于中國(guó)的能源戰(zhàn)略具有獨(dú)特的意義。在中國(guó)所有的煤炭資源產(chǎn)量和儲(chǔ)量方面，多達(dá)45％都是厚煤層，這也就是說(shuō)對(duì)于煤炭開(kāi)采來(lái)講，開(kāi)采厚煤層的技術(shù)具有非常重要的研究性和實(shí)踐性意義。

在當(dāng)前的中國(guó)，開(kāi)采厚煤層使用的主要為如下三種：分層、放頂煤以及大采高三種開(kāi)采方式，所謂大采高開(kāi)采一般為采高在3.5米之上的（含括了3.5米）。比較傳統(tǒng)的開(kāi)采方法為分層開(kāi)采，這種開(kāi)采方法在中國(guó)具有最長(zhǎng)的應(yīng)用時(shí)間，具有相對(duì)比較成熟的開(kāi)采技術(shù)。而分析放頂煤開(kāi)采這種開(kāi)采方法，其進(jìn)駐中國(guó)的時(shí)間為20世紀(jì)80年代初期，因?yàn)檫@種方法在歐洲的廣泛有效的使用，被引進(jìn)到了我國(guó)，此后被勻速應(yīng)用到各地厚煤層的開(kāi)采過(guò)程之中。觀(guān)察最近10年，厚煤層的開(kāi)采技術(shù)，發(fā)展最快地為大采高開(kāi)采，這種現(xiàn)象的原因?yàn)殚_(kāi)采設(shè)備的系統(tǒng)性完善以及開(kāi)采技術(shù)的提升。

1 大采高開(kāi)采的主要技術(shù)特點(diǎn)

最近幾年，在中國(guó)，大采高開(kāi)采在中層煤礦開(kāi)采過(guò)程中的實(shí)用技術(shù)日趨完善化，比如讓人比較滿(mǎn)意的一個(gè)成就就是采煤機(jī)以及液壓支架在技術(shù)層面的發(fā)展和提升。盡管如此，大采高開(kāi)采技術(shù)仍然存在諸多的缺陷性和不足，比如在大采高開(kāi)采的技術(shù)使用中，會(huì)面臨非常劇烈的來(lái)自工作面的壓力，比較嚴(yán)重的現(xiàn)象為煤壁片幫以及局部冒頂狀況。面對(duì)這些情況，在使用大采高技術(shù)進(jìn)行煤層開(kāi)采的過(guò)程中，需要采取一些有效的技術(shù)措施，比如為了很好的減少可能發(fā)生的冒頂事故，就需要對(duì)煤壁片幫進(jìn)行很好的防治；為了讓諸多的開(kāi)采設(shè)備和開(kāi)采技術(shù)得到很好的安裝，需要對(duì)初采高度進(jìn)行很好的控制；為了避免出現(xiàn)液壓支架下滑、乃至傾倒現(xiàn)象的出現(xiàn)，需要采取嚴(yán)格的防滑、防到措施，除此之外，對(duì)于液壓支架也要予以錨固，對(duì)于采高也要予以嚴(yán)格的控制。

2 放頂煤開(kāi)采主要技術(shù)特點(diǎn)

厚煤層開(kāi)采中使用的放頂煤開(kāi)采技術(shù)和方法可以做出如下的描述：在煤層的某一個(gè)厚度范圍內(nèi)或者沿著煤層本身的底板進(jìn)行工作面的布置和設(shè)計(jì)，一般工作面的采高要介于2～3米之間，使用各種綜合的和機(jī)械化的方式予以回采，借助于整個(gè)礦山產(chǎn)生的壓力，或者使用松動(dòng)爆破讓頂煤被破碎，成為散體，借助于支架上面或者后面的“放煤窗口”將煤礦放出，使用刮板運(yùn)輸機(jī)將煤礦運(yùn)離工作面。

比較而言，綜采放頂煤是一種比較高效的技術(shù)，其具有如下諸多優(yōu)勢(shì)，在不同的地質(zhì)條件下，進(jìn)行不同水平的開(kāi)采，較低的巷道掘進(jìn)率、對(duì)工作面具有較少的搬家次數(shù)、在材料消耗方面，耗費(fèi)較低，對(duì)應(yīng)的產(chǎn)能較大等等不同的優(yōu)點(diǎn)，盡管如此，綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)對(duì)于煤層裂隙的發(fā)育、對(duì)于煤層厚度，也有著很高的要求，對(duì)于地面沉降、放火、治理瓦斯現(xiàn)象等具有很大的困難性等諸多的缺點(diǎn)。

如下措施的使用有助于放頂煤開(kāi)采中的防火災(zāi)事故的發(fā)生，注入惰性氣體到采空區(qū)內(nèi)，比如氮，使用阻燃物質(zhì)對(duì)于高冒區(qū)進(jìn)行灌注，將黃泥漿灌注到高采和高冒區(qū)等等。除此之外，還需要深入地探索研究實(shí)施中的成本及其他現(xiàn)象。

當(dāng)前對(duì)于放頂煤這種開(kāi)采方法和開(kāi)采技術(shù)，在研究層面，仍然存在諸多的問(wèn)題，比如不能夠清楚地了解掌握開(kāi)采過(guò)程中的工作面，不能夠很好地掌握瓦斯在采空區(qū)內(nèi)是如何運(yùn)動(dòng)的，所以對(duì)于放頂煤開(kāi)采方法的研究需要正確的建立采場(chǎng)力學(xué)模型，只有這樣，才能夠更好地了解需要開(kāi)采的煤礦周遭的圍巖分布情況，除此之外，還需要關(guān)注可行的和經(jīng)濟(jì)的放頂煤開(kāi)采方法和開(kāi)采技術(shù)。

3 對(duì)中厚煤層開(kāi)采選擇開(kāi)采方法的時(shí)候依據(jù)的主要條件

中厚煤層的開(kāi)采方法受到各方面因素的影響，不同的開(kāi)采方法有著各自的優(yōu)點(diǎn)，采用合適的科學(xué)的開(kāi)采方法可以大大提高煤層開(kāi)采的效率，一般來(lái)說(shuō)中厚煤層的開(kāi)采主要受到地質(zhì)條件、開(kāi)采設(shè)備、地形因素、季節(jié)因素等多方面的因素影響，對(duì)于不同地質(zhì)條件可以選擇不同的開(kāi)采方法，目前的開(kāi)采技術(shù)條件下，放頂煤在經(jīng)濟(jì)效益和適用范圍方面有很大的優(yōu)越性，其適用的條件為：①大于等于100米的煤層埋深，300米以上的煤層埋深以及煤層本身存在節(jié)理裂隙，而且不會(huì)再次發(fā)育。②最佳的煤層厚度介于5-10米之間。③直接頂?shù)奶攸c(diǎn)表現(xiàn)為隨頂煤下落，整個(gè)冒落高度需要為煤層厚度1倍到1.2倍。④對(duì)于煤層來(lái)講，另外一個(gè)條件為小于3的普氏系數(shù)值。

適用大高采的條件包括了如下五個(gè)方面：①煤層傾角介于12度到18度中間。②煤層厚在3.5米到6米之間，煤層普氏系數(shù)在工作面要高于1.5。③工作面具備簡(jiǎn)單的地質(zhì)構(gòu)造，沒(méi)有很大的斷層和褶曲，水文地質(zhì)本身也非常的簡(jiǎn)單。④整個(gè)礦井具有很大的生產(chǎn)能力。⑤煤層頂板比較穩(wěn)定。

科學(xué)的開(kāi)采方法不僅能保證煤礦開(kāi)采的工作效率，而且很大程度保證了煤礦施工的安全性，合理的煤礦開(kāi)采方法不能只想著如何追求利益的最大化，而是應(yīng)該進(jìn)行多方面的綜合考慮，并且要對(duì)開(kāi)采機(jī)器有充分的了解，能夠根據(jù)開(kāi)采設(shè)備的使用狀況來(lái)正確的設(shè)計(jì)開(kāi)采方案，針對(duì)不同的自然和人為因素做出正確的方法的選擇。

4 結(jié)論

總之，對(duì)于中厚煤層開(kāi)采要根據(jù)煤層條件和技術(shù)條件等采用合適的開(kāi)采方法。中厚厚煤層是我國(guó)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效開(kāi)采的主力煤層。伴隨著社會(huì)的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，在中國(guó)厚煤層的開(kāi)采技術(shù)層面，無(wú)論是放頂煤開(kāi)采技術(shù)，還是大高采技術(shù)，都取得了很大的進(jìn)步，但是伴隨著煤層厚度的增加以及需要開(kāi)采的煤層的強(qiáng)度的提升，伴隨出現(xiàn)了很多新的問(wèn)題，比如對(duì)于煤炭資源如何能夠提升回收率、如何選取合理的支架、如何防治瓦斯、如何防治地表沉降等等，在以后開(kāi)采厚煤層的過(guò)程中，這些問(wèn)題都需要得到進(jìn)一步的關(guān)注。

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