科學采煤方法的發(fā)展現(xiàn)狀研究

朱玉廣

【摘 要】介紹分析了長壁綜合機械化采煤發(fā)展現(xiàn)狀，提出必須根據煤層賦存條件和環(huán)境承載能力確定合理的開發(fā)強度，當前的關鍵是必須進行本質安全開采研究；小煤礦開采方法需要規(guī)范化和提高機械化水平，以及總體提高我國煤炭資源采出率等問題等國內外研究信息。

【關鍵詞】科學采煤；長壁綜采；本質安全；采出率

采煤需要科學，這個本來就是無可爭議的問題，最近又被有些大學者提出來，可見我國采煤還有許多不科學的地方，嚴重影響著我國煤炭工業(yè)的發(fā)展。

1.全面提高長壁綜采的科學開采水平

從1954年英國裝備了世界上第一個綜合機械化采煤工作面，長壁綜采在世界上采用半個多世紀，已經成為煤礦開采的本質安全技術。發(fā)展長壁開采的早中期，也是煤炭科學研究異?；钴S的時期。長壁工作面支架支護的目的，就是要把冒頂限制到最低限度，衡量支架效果的尺度是“冒頂”。我國發(fā)展綜合機械化采煤的初期實踐也表明，控制頂板的關鍵，就是防止工作面端面的破壞，因而選擇支架不僅僅要有足夠的工作阻力，更重要的是對端面無支護空間頂板的有效支護。

近年來，我國煤礦發(fā)展高產高效的重要經驗之一，是以高阻力、大功率、數字化自動控制、高可靠性的裝備支持工作面高速長距離推進，高產高效開采必須有可靠的地質保障系統(tǒng)，中國礦業(yè)大學韓德馨院士和彭蘇萍教授提出，“高產高效礦井地質保障系統(tǒng)是根據高產高效礦井機械化、集中化程度高的特點，以地質量化預測為先導，以物探、鉆探等綜合技術為手段，并依托先進的計算機技術實現(xiàn)生產地質工作的動態(tài)管理。它要求為礦井設計、采區(qū)布置、生產準備、采面布置到回采等各個層次或階段提供可靠的地質保障。因此，要實現(xiàn)煤礦生產的高產高效，除選擇優(yōu)勢資源區(qū)塊為開采場地外，更重要的是對影響煤炭開采的地質因素有系統(tǒng)和清楚的掌握”。

需要指出，并不是所有的礦區(qū)和礦井都有“得天獨厚”的條件，都能創(chuàng)造“世界紀錄”。依賴于一定的煤層賦存條件，一個礦區(qū)必須有一個合理的開發(fā)強度，也決定了工作面應有一個合理的生產能力，才能獲得最佳的經濟效益。從生態(tài)環(huán)境保護角度探討了礦區(qū)開發(fā)的可持續(xù)發(fā)展問題，認為應該堅持統(tǒng)一規(guī)劃、合理布局、適度規(guī)模、分散開發(fā)、就近轉化、保水采煤的開采總方針，堅決杜絕小煤窯濫采亂挖，組建大型集團公司統(tǒng)一開發(fā)，作好煤炭液化、氣化、水與煤關系的研究工作，確保礦區(qū)經濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調。煤炭開采也要注意人與自然的和諧共存。從這個意義上說，與地下采礦有關的煤礦區(qū)地表環(huán)境災害，源于采動，但其形式與發(fā)展受控于構造環(huán)境。而采動損害是指由于地下采動在地表產生的開裂、沉降和塌陷等嚴重損害地表生態(tài)環(huán)境的地質災害。在構造介質、構造界面特征相似，開采強度也相同的條件下，煤礦區(qū)采動損害與其所處的構造應力場性質有關。在構造擠壓區(qū)，一定的地下開采強度可能不會對地表造成強烈損害；而在構造伸展區(qū)同樣強度的地下開采則可能對地表生態(tài)環(huán)境造成嚴重破壞。長壁開采應該提升到一個新的科學平臺，進行開采環(huán)境評價以保證合理的開采強度，不損害地表環(huán)境。

2.規(guī)范小煤礦采煤方法

20世紀80年代初國家放寬辦礦政策，提倡“國營、集體和個人一起上”、“大中小煤礦共同發(fā)展”，受“有水快流”的影響，個體煤礦大量出現(xiàn)。原有的集體所有制煤礦通過承包租賃、轉讓出售、股份改造等方法途徑，轉變?yōu)閭€體或民營煤礦。1995年全國鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦多達72919處，產煤6.66億t，占當年全國煤炭產量的48.9%。2005年8月煤礦整頓關閉攻堅戰(zhàn)開始之際，全國共有小煤礦約2.3萬處。經過近兩年的努力，截至2007年6月底，累計關閉非法和不具備安全生產條件、破壞資源環(huán)境、不符合國家產業(yè)政策的礦井9075處。據統(tǒng)計在建、改擴建小礦約為3270處。以上合計，目前全國共有小煤礦1.7萬處左右。經過整頓關閉之后保留下來的小煤礦，安全生產基礎條件總體上得到改善，安全保障能力有所提高。這是對我國小煤礦發(fā)展現(xiàn)狀的總體認識。

目前“合法”存在的有以下幾類：

長壁留煤柱采煤法：其基本技術特征是工作面長壁布置、長壁推進。一類是每推進一段距離，保留一部分煤柱，形成問歇式推進；一類是在采空區(qū)保留一部分煤柱，以支撐頂板防止工作面切頂。現(xiàn)代房柱式采煤法：主要是指引進國外連續(xù)采煤機房柱式采煤法或短壁采煤法，和在此基礎上發(fā)展的現(xiàn)代房柱式采煤，以連續(xù)采煤機或掘進機開掘巷房和回采煤柱、機械裝煤、采用梭車或膠輪車運輸、錨桿支護技術或專用自移支架為主要特征。

條帶采煤法和條帶放頂煤采煤法：這是國內外“三下”采煤，為了控制地表下沉，廣泛采用的一種采煤方法。開采區(qū)域采用類似長壁布置的方式，上、下部邊界分別布置通風和運輸平巷，垂直于通風和運輸平巷劃分若干個開采條帶，條帶間保留一定寬度的煤柱支撐頂板。還有在若干個條帶開采后，保留一個寬度更大的隔離煤柱。采用條帶布置，在開采特厚煤層時，沿底板布置開采層，放落其上放的頂煤，稱為條帶放頂煤采煤法。

3.大幅度提高煤炭資源的采出率

提高煤炭資源的采出率是和上述三個大問題緊密相關的，長壁開采、放頂煤開采和小煤礦開采科學化規(guī)范化，必然導致采出率的大幅度提高。采出率是衡量科學采煤的重要指標。我國是世界上煤炭生產第一大國，也是能源主要依賴于煤炭的國家。2006年我國原煤產量達到23.25億t，占世界產量的35%左右。但是我國的煤炭資源并不“豐富”，人均煤炭探明儲量只相當于世界平均水平的50%。我國的煤炭浪費十分嚴重，首先是煤炭資源的實際采出率（有習慣稱回采率）很低。據原地質工業(yè)部部長朱訓說，我國國有重點煤礦（曾稱統(tǒng)配煤礦）的總體采出率只有30%，國有地方煤礦的總體采出率只有20%，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦的總體采出率只有10%。據李毅中今年在全國小煤礦安全基礎管理工作現(xiàn)場會上的講話，全國小煤礦資源回收率也只有15%。

科學化和規(guī)范化是提高采出率的途徑。國有大中型煤礦長壁開采影響采出率的主要技術因素是，厚度損失、邊角損失和局部可采煤層損失。某礦第一個綜采工作面1203工作面，開采2煤層，平均厚度6.3m。選用的YZ-3500-23/45液壓支架，采高控制在4.0m以內，厚度損失1/3以上；又如某礦井田東翼盤區(qū)回采的2煤工作面為例，煤厚4.83～7.51m，平均厚度6.03m，采用旺格維里采煤法，選用的7000/24/45行走支架，支撐高度2.4～4.5m，厚度損失在1/3左右。但是現(xiàn)在關于無煤柱開采已鮮有報導。小煤礦采用房柱式采煤的采出率問題，更是大家所關注的。根本問題是缺乏對七臺河主要礦區(qū)小煤礦開采方法，包括主要開采參數、頂板管理、發(fā)展適用機械化的科學研究。由于近年來，煤炭價格日趨好轉，一些小煤礦的業(yè)主已經認識到提高采出率就是提高礦井的經營效益。以至有的礦井開采時，過分回收煤柱而導致大面積垮落災害的發(fā)生。因此，盡可能提高采出率，保證開采區(qū)域在開采期間煤柱的穩(wěn)定性，防止大面積垮落災害的發(fā)生，實現(xiàn)房柱式采煤的安全高效，是現(xiàn)代房柱式采煤的關鍵技術問題。 [科]

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