淺議煤礦煤層的開(kāi)采技術(shù)

張健燕

摘 要：改革開(kāi)放以來(lái)，工農(nóng)業(yè)取得了飛速的進(jìn)步，進(jìn)而對(duì)能源的消耗量增加，在我國(guó)目前的能源消耗中，煤炭占消耗能源的絕大多數(shù)。由于對(duì)煤炭的需求量增加，這就對(duì)煤礦企業(yè)的開(kāi)采技術(shù)提出了更高的要求，煤礦企業(yè)為了增加煤炭的出產(chǎn)量，需要在采煤工藝和開(kāi)采技術(shù)上不斷的加強(qiáng)，從而市場(chǎng)需要量的要求。文中對(duì)煤炭開(kāi)采的主要形式進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)采煤方法和工藝進(jìn)行了具體的介紹，并進(jìn)一步對(duì)煤礦企業(yè)的主要開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：開(kāi)發(fā)技術(shù)；煤炭工藝；煤炭

前言

我國(guó)的煤炭?jī)?chǔ)量較為豐富，但其分布范圍較廣，在經(jīng)濟(jì)的帶動(dòng)下，市場(chǎng)上對(duì)煤炭的需求量增加，目前我國(guó)大、中、小型煤礦共同為滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們生活的需求而進(jìn)行煤炭的開(kāi)采，由于其規(guī)模和地質(zhì)條件不同，因此對(duì)煤炭的開(kāi)采技術(shù)也有很大的區(qū)別，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)的采煤技術(shù)也開(kāi)始向機(jī)械化、自動(dòng)化方向發(fā)展。

1 煤炭開(kāi)采的主要形式

1.1 井下采煤

對(duì)于井下的煤層進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，一般采用水平開(kāi)采，對(duì)煤層分為若干個(gè)分區(qū)，先在第一水平區(qū)人依次按分區(qū)進(jìn)行開(kāi)采，然后再轉(zhuǎn)移到下一個(gè)水平進(jìn)行。開(kāi)采近水平煤層時(shí)，先將煤層劃分為幾個(gè)盤區(qū)，立井于井田中心到達(dá)煤層后，先采靠近井筒的盤區(qū)，再采較遠(yuǎn)的盤區(qū)。對(duì)于二層或是二層以上的煤層，按照自上而下的順序開(kāi)采。

在我國(guó)的采煤方法中可分為旱采和水采二種，旱采包括機(jī)械落煤、爆破落煤，水采主要指水力落煤，同時(shí)旱采中的采煤方法主要有壁式采煤法和柱式采煤法二種，在我國(guó)主要以旱采為主，同時(shí)以壁式采煤法為主，壁式采煤法具有較長(zhǎng)的工作面，可以利用自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高的大型機(jī)械采煤，在產(chǎn)量上具有較大的優(yōu)勢(shì)。柱式采煤法因工作面短，無(wú)法容納大型機(jī)械設(shè)備，同時(shí)回采率較低，但其具有維護(hù)上成本低，好維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。

1.2 露天采煤

目前在我國(guó)也存在著一定量的露天煤礦，露天煤礦主要是在地表上進(jìn)行煤炭的開(kāi)采，這種煤層主要儲(chǔ)存于距離地表較淺的位置，同時(shí)儲(chǔ)量豐富，對(duì)于這樣的地下煤層，可以把煤層上面的巖石及覆蓋物移走，從而使煤炭裸露出來(lái)，得用穿孔爆破及大型機(jī)械將煤層整體破碎，并裝入運(yùn)輸車輛進(jìn)行使用。此種開(kāi)采法具有空間范圍大，不用開(kāi)鑿煤井，生產(chǎn)成本較低，同時(shí)在大規(guī)模的礦山中進(jìn)行開(kāi)采，生產(chǎn)空間不受限制，勞動(dòng)效率較大，資源得到了合理的利用，這種露天開(kāi)采法的安全度較高，很大程度上減少甚至避免了煤礦人為傷亡事故的發(fā)生。但此方法由于在露天進(jìn)行開(kāi)采，對(duì)周邊的環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重的污染，同時(shí)會(huì)占有大量的土地，在開(kāi)采過(guò)程中還要受自然氣候和地形的制約。

2 采煤方法與工藝

2.1 開(kāi)采技術(shù)

目前煤炭開(kāi)采已成為全球性的產(chǎn)業(yè)，我國(guó)在多年的開(kāi)采實(shí)踐中已開(kāi)始向高產(chǎn)、高效、集中化的開(kāi)采技術(shù)方面發(fā)展，以提高單井產(chǎn)量為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的集中化，提高煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。在當(dāng)前條件下，需要加大采煤裝備和工藝的研究力度，使煤炭的開(kāi)采技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、高效，完善生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控系統(tǒng)，加強(qiáng)管理的科學(xué)化，從而使開(kāi)采技術(shù)與管理實(shí)現(xiàn)相互的配套，使礦井實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化的水平，保證礦井的高產(chǎn)高效。

2.2 解決難題

開(kāi)發(fā)“淺埋深、硬頂板、硬煤層高產(chǎn)高效現(xiàn)代開(kāi)采成套技術(shù)”，主要解決以下技術(shù)難題。

硬頂板控制技術(shù)，研究埋深淺、地壓小的硬厚頂板控制技術(shù)，主要通過(guò)巖層定向水力壓裂、傾斜深孔爆破等頂板快速處理技術(shù)，使直接頂能隨采隨冒，提高頂煤回收率，且基本頂能按一定步距垮落，既有利于頂煤破碎，又保證工作面的安全生產(chǎn)。

硬厚頂煤控制技術(shù)，研究開(kāi)發(fā)埋深淺、支承壓力小條件硬厚頂煤的快速處理技術(shù)，包括高壓注水壓裂技術(shù)和頂煤深孔預(yù)爆破處理技術(shù)，使頂煤體能隨采隨冒，提高其回收率。

頂煤冒放性差、塊度大的綜放開(kāi)采成套設(shè)備配套技術(shù)，研制既有利于頂煤破碎和頂板控制，又有利于放頂煤的新型液壓支架，合理確定后部輸送機(jī)能力。

2.3 緩傾斜薄煤層長(zhǎng)壁開(kāi)采

主要研究開(kāi)發(fā)：體積小、功率大、高可靠性的薄煤層采煤機(jī)、刨煤機(jī)；研制適合刨煤機(jī)綜采的液壓支架；研究開(kāi)發(fā)薄煤層工作面的總體配套技術(shù)和高效開(kāi)采技術(shù)。

2.4 緩傾斜厚煤層一次采全厚大采高長(zhǎng)壁綜采

應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)完善支架結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度，加強(qiáng)支架防倒、防滑、防止頂梁焊縫開(kāi)裂和四連桿變形、防止嚴(yán)重?fù)p壞千斤頂措施等的研究，提高支架的可靠性，縮小其與中厚煤層（采高3m左右）高產(chǎn)高效指標(biāo)的差距。

2.5 各種綜采高產(chǎn)高效綜采設(shè)備保障系統(tǒng)

要實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，就要提高開(kāi)機(jī)率，對(duì)“支架-圍巖”系統(tǒng)、采運(yùn)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。今后研究的重點(diǎn)是：通過(guò)電液控制閥組操縱支架和改善“支架-圍巖”系統(tǒng)控制，進(jìn)一步完善液壓信息、支架位態(tài)、頂板狀態(tài)、支護(hù)質(zhì)量信息的自動(dòng)采集系統(tǒng)；乳化液泵站及液壓系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)診斷；采煤機(jī)在線與離線相結(jié)合的“油-磨屑”監(jiān)測(cè)和溫度、電信號(hào)的監(jiān)測(cè)；帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)全面狀態(tài)監(jiān)控。

3 主要的開(kāi)采技術(shù)

3.1 深礦井開(kāi)采技術(shù)

深礦井開(kāi)采的關(guān)鍵技術(shù)是：煤層開(kāi)采的礦壓控制、沖擊地壓防治、瓦斯和熱害治理及深井通風(fēng)、井巷布置等。

3.2 “三下”采煤技術(shù)

提高數(shù)值模擬計(jì)算和相似材料模擬等，深入研究開(kāi)采上覆巖層運(yùn)動(dòng)和地表下陷規(guī)律，研究滿足地表、建筑物、地下水資源保護(hù)需要的合理的開(kāi)采系統(tǒng)和優(yōu)化參數(shù)，發(fā)展沉降控制理念和關(guān)鍵技術(shù)；研究與應(yīng)用各種充填技術(shù)和組合充填技術(shù)，村莊房屋加固改造重建技術(shù)，適于村莊保護(hù)的開(kāi)采技術(shù)；研究近水體開(kāi)采的開(kāi)采設(shè)計(jì)，工藝參數(shù)優(yōu)化和裝備，提出煤炭開(kāi)采與煤炭城市和諧統(tǒng)一的開(kāi)采沉陷控制、開(kāi)采村莊下壓煤、土地復(fù)墾和礦井水資源化等關(guān)鍵技術(shù)。

3.3 優(yōu)化巷道布置，減少矸石排放的開(kāi)采技術(shù)

煤礦在開(kāi)采過(guò)程中要以實(shí)現(xiàn)開(kāi)采效益的最大化為目標(biāo)，對(duì)現(xiàn)有的采煤方法要加大研究的力度，同時(shí)完善巷道的布置系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)化配置。

實(shí)行全煤巷布置單一煤層開(kāi)采，加大對(duì)高效礦井的研究力度，實(shí)現(xiàn)巷道布置系統(tǒng)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)中采與中掘同走發(fā)展，大幅度降低巖巷掘進(jìn)率。要盡量減少開(kāi)采過(guò)程中的出矸率，同時(shí)研究把矸石變?yōu)樘畛洳牧系募夹g(shù)，這樣不僅有效的減少了污染，同時(shí)也節(jié)省了生產(chǎn)成本，對(duì)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的集中化開(kāi)采起到積極的作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

煤礦企業(yè)要想取得快速的發(fā)展，首先需要提高其采煤方法和工藝，從而實(shí)現(xiàn)煤炭企業(yè)技術(shù)性的變革，將先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于采煤技術(shù)當(dāng)中，完善采煤技術(shù)和采煤工藝，實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)的高效、安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

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