煤炭企業(yè)高效采礦技術(shù)探析

許起

(山西陽煤集團碾溝煤業(yè)有限公司，山西 清徐 030400)

1 煤炭高效采礦的基本概念

在理論層面上，高效采礦是對煤和瓦斯以及水或其它一切所能利用的種種資源的使用范圍，它的使用不僅能提高社會的進步，更能在經(jīng)濟效益方面取得重大的收獲，其中高效采礦主要包含以下幾個方面：（1）保水采礦，即在利用水資源方面的保護；（2）煤與瓦斯共采，即在瓦斯中的抽取和釋放；（3）充填采礦，即對在土地使用方面和建筑工程方面的用途；（4）煤炭地下氣化，即被污染的土地里帶含有矸石的物質(zhì)等等 。2003年，煤礦業(yè)對高效采礦業(yè)提出新的定義及相應(yīng)的技術(shù)要求，其中提到以下幾點：（1）巖層在空間發(fā)生變化時對采礦業(yè)的影響和在移動時所發(fā)生的變化。（2）是經(jīng)煤礦采礦后巖層內(nèi)之間運動規(guī)律的說明。（3）是在巖層中最關(guān)鍵的層面所指出的理論。（4）是裂巖體在液體流動時發(fā)生的變化。從而實現(xiàn)環(huán)境保護和煤炭資源采礦協(xié)調(diào)發(fā)展的共同目標。

2 保水采礦

針對地域和環(huán)境的不同，每個采礦區(qū)在地下的所含水份也是不同的，因此在不同區(qū)進行保水采礦時，要適用相應(yīng)的技術(shù)。在保水采礦時主要針對的是水資源的保護和利用煤水共采及防治水災(zāi)害等等。由于水資源的影響對煤礦采礦業(yè)有著重要意義，因此在煤炭采礦的整個過程中，使地下水過量溢出的原因在于其含水層曾經(jīng)流過的地方，這是造成洪水災(zāi)害的主要因素，而在采礦采空區(qū)內(nèi)如果地下水和導水裂縫帶之間互相接通，就會使地下水大規(guī)模地形成降落漏斗，使得此采空區(qū)的含水層層面水位下降，并影響該采空區(qū)區(qū)域的水文地質(zhì)變化[。而在經(jīng)常采礦空區(qū)內(nèi)，其原有的生態(tài)和地域環(huán)境都將發(fā)生巨大改變，空區(qū)內(nèi)地面表層會隨著采礦的使用情況發(fā)生變化，當塌陷時會直接影響到其周圍的河流、湖泊以及井泉等地面表層的整體狀態(tài)，造成大流變小流，小流變斷流的嚴重后果，并直接關(guān)系到附近居民的日常生活，在一定程度上破壞周圍地植，至此造成土地荒漠化的最終結(jié)果。

3 煤與煤層氣共采

"瓦斯"是煤層氣的俗稱，同煤氣一樣，是寶貴的綠色潔凈能源之一。而在我國瓦斯的開采和使用通常會受到一些因素的限制要求。為此，瓦斯與煤氣應(yīng)該做到資源共享，以實現(xiàn)煤氣和瓦斯等潔凈能源的真正利用，完成這一目標的技術(shù)包括以下四種技術(shù)方法：第一，采用采前抽采的方式：首先是將瓦斯抽出在采礦之前，此方法真正的意義是保障和提高煤礦安全的最有效方法。由于大多煤氣氣體的透氣性效低，致使采前抽采的方法在應(yīng)用上存在很多弊端。第二，是煤與瓦斯共采的相關(guān)技術(shù)：在采礦過程中會使周圍的巖石所存在的壓力減低，壓力降低后會產(chǎn)生裂縫致使大量瓦斯溢出，便于瓦斯的采取。其間經(jīng)常使用留巷鉆孔和卸壓的方法。第三，是廢棄礦井抽采瓦斯方法：礦井長時期廢棄，當再次開采時里面會大量溢出瓦斯，這一點是可以利用的。第四，是回風井回收瓦斯。

4 充填采礦

充填采礦真正的意義為：逐步使用各種充填材料充填采空區(qū)的過程，進而以控制巖層為主要目的。這是一種可以緩和礦壓、采礦巷道和維護采礦場，使采礦區(qū)地表下沉得到最大限度的降低，使煤炭的采出率得到最大的提高，進而對地表的建筑物群體、生態(tài)環(huán)境以及水資源進行保護[。針對充填的材料的不一樣，可以將其分為以下幾種：水砂充填法、矸石充填法以及膏體充填法。目前使用居多的是矸石充填：它的特點是以采礦的煤矸石填充井下的空置區(qū)域，從而達到減少煤炭采礦固體廢棄物污染的情況，即能使采礦所帶來的災(zāi)害沉陷降至最低點，又能使資源回收率在一定程度上得到提高。充填采礦的技術(shù)分為兩種：（1）刮板輸送機卸矸充填：充填裝備分別由后端帶懸梁的自移式液壓支架和充填刮板輸送機組成。并在自移式液壓支架的后端多增加了后懸臂，在增加充填垂直高度的同時，調(diào)高但掛鏈懸掛充填刮板輸送機溜槽，在保證每兩節(jié)中部溜槽設(shè)置一個溜矸孔（溜矸孔必須開在溜槽的中板上）的同時與機頭和機尾共同組成整部刮板輸送機。當矸石礦車由電機車開至采區(qū)矸石車場內(nèi)，首先通過翻車機卸載，矸石經(jīng)轉(zhuǎn)載機輸送最后破碎機進入矸石倉；（2）拋矸機拋矸充填：用礦車運至井下矸石車場將巖巷和半煤巖巷掘進矸石經(jīng)翻車機卸載后，矸石經(jīng)破碎機破碎，然后進入矸石倉。在矸石倉下口，利用膠帶或刮板輸送機將破碎后的矸石運至上下山，再由膠帶或刮板輸送機轉(zhuǎn)載進入采煤工作面回風平巷，最后將工作面采空區(qū)可伸縮膠帶輸送機運至工作面采空區(qū)拋矸膠帶輸送機尾部，至此完成由拋矸膠帶輸送機向采空區(qū)的拋矸充填過程。

5 煤炭地下氣化技術(shù)

在熱化學的反應(yīng)下，將原有的地下煤炭煤在其位置上完成從不可燃燒氣轉(zhuǎn)化為可燃燒氣體的過程，稱為煤炭地下氣化技術(shù)。集建井、采煤、氣化工藝為一體的多學科開發(fā)潔凈能源與化工原料的新技術(shù)，其實質(zhì)是只提取煤中含能組分，變物理采煤為化學采煤，因而具有安全性好、投資少、效率高、污染少等優(yōu)點，符合人類可持續(xù)發(fā)展的需要。還能通過煤炭地下氣化生產(chǎn)合成氣，可以充分發(fā)揮煤炭地下氣化的技術(shù)優(yōu)勢，為煤化工的發(fā)展提供新的擴展空間。當然在劣勢方面，包含以下幾點：（1）很難控制氣化過程中在地下產(chǎn)生的種種反應(yīng)，合成氣成分波動過大；（2）受煤層和地質(zhì)影響大，容易造成井井之間相互漏水、通氣等情況；（3）氣化后出來的氣體成分不穩(wěn)定，有待改善氣化劑種類與含量；（4）地下燃燒、氣化情況不好控制，應(yīng)加大地下氣化過程的監(jiān)控力度；（5）在該技術(shù)方面，大部分研究只注重化學工藝，很少關(guān)注行業(yè)發(fā)展動態(tài)等。煤炭地下氣化作為清潔能源技術(shù)的主要研究方向和符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的環(huán)境友好綠色技術(shù)，其發(fā)展空間和前景非常良好的。

結(jié)語

作為在我國使用的主要能源之一的煤炭，由于它的開采和利用使我國計民生的重大問題得到了解決。在我國經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的煤炭產(chǎn)量已經(jīng)符合不了當前國家發(fā)展需要。只有高效采礦才能真正解決當前煤炭需求量。高效采礦方法不僅充分利用了煤炭資源，也提高了煤炭采礦業(yè)對人類生存環(huán)境的保護。伴隨著我國高效采礦技術(shù)的完善和進步，在環(huán)境質(zhì)量和經(jīng)濟發(fā)展水平也會有較大幅度提升，經(jīng)濟與自然環(huán)境也會有較大的發(fā)展，這種變化我們將有所期待。

[1]我國已有8個省區(qū)煤巖年產(chǎn)量超過億噸[J].煤礦開采，2009（1）：45-46.

[2]李寶堂.煤礦的高效開采技術(shù)探討[J].經(jīng)營管理者，2011（10）：33-34.

[3]王河霞.煤礦開采對水資源的影響分析[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2010（23）：77-78.