淺談我國礦井采煤方法的選擇及影響因素

高峰

【摘 要】合理的采煤方法不但可以保證礦井生產(chǎn)能力，而且應該實現(xiàn)安全高效開采，同時最大限度地回收資源。該文介紹了采煤技術的發(fā)展、采煤工作的現(xiàn)狀及目前采煤工作中存在的問題；對單一走向長壁采煤法，采煤工藝、傾斜長壁采煤法以及放頂煤采煤技術進行了論述；提出了采煤方法的選擇原則以及具體措施。

【關鍵詞】煤層；采煤方法；選擇

1.煤礦開采技術現(xiàn)狀及趨勢

中國是世界煤炭資源最豐富的國家之一，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國煤炭探明儲量在 9000億t以上，含煤面積55萬余km2，而且煤種齊全，我國一次性能源消費結(jié)構中，煤炭占75%以上，從煤中可以提取200多種產(chǎn)品，因此煤炭工業(yè)發(fā)展的快慢，將直接關系到國計民生和我國的社會主義經(jīng)濟建設。新中國成立后，原煤產(chǎn)量飛速增長，到2005年原煤產(chǎn)量已達30多億t，居世界首位。近幾年來，由于對采煤方法進行了改革，以及更新了一批現(xiàn)代化采煤設備，已使一大批煤礦跨入了現(xiàn)代化高產(chǎn)高效煤礦的行列。

2.各種開采方法特點及適用條件

2.1單一走向長壁采煤法采煤工藝

目前，我國長壁采煤工作面有炮采、普采和綜采三種采煤工藝。

2.1.1炮采

炮采即爆破采煤工藝，其特點是爆破落煤，爆破后人工裝煤，機械化運煤，用單體支柱支護工作空間頂板。我國炮采工藝經(jīng)歷了三個主要發(fā)展階段：建國初期，推行長壁采煤工藝，工作面采用拆移式刮板輸送機運煤，木支柱支護頂板；20世紀60年代中期開始，采用能力較大，能整體前移的可彎曲刮板輸送機運煤。用摩擦式金屬支柱和鉸接頂梁支護頂板，使工作面單產(chǎn)和效率有了較大提高；進入20世紀80年代，炮采工作面裝備的技術手段更新速度加快，用防炮崩單體液壓支柱代替了摩擦式金屬支柱，工作空間得到有效控制，而且工作面輸送機裝上鏟煤板和擋煤板，減輕工人的體力勞動。爆破采煤的工藝過程包括打眼、放炮和人工裝煤、刮板輸送機運煤、移輸送機、人工支護和回柱放頂?shù)戎饕ば颉?/p>

（1）打眼和放炮。落煤要求保證規(guī)定的循環(huán)進度，工作面平直，不留底煤和頂煤，以減輕對頂板的破壞、降低炸藥和雷管消耗。因此，要根據(jù)煤層的硬度、厚度、節(jié)理和裂脫的發(fā)育狀況及頂板條件，確定打眼爆破參數(shù)，包括炮眼排列、角度、眼深、裝藥量、一次起爆的炮眼數(shù)量以及爆破次序等。

（2）裝煤與運煤。炮采工作面大多采用SGW-40（或150）型可彎曲刮板輸送機運煤，在摩擦式金屬支柱或單體液壓支柱及鉸接頂梁所構成的懸壁支架掩護下，輸送機移近煤壁，有利于爆破裝煤與運煤。

（3）炮采工作面支護和采空區(qū)處理。目前，我國部分炮采工作面仍采用金屬摩擦支柱和單體液壓支柱支護，其布置方式主要有單柱、對柱和密集支柱三種形式。最小控頂距應保留3排支柱，以保證足夠的工作空間，最大控頂距一般不超過5排支柱。隨著采煤工作面不斷向前推進，頂板懸露面積越來越大，為了工作面的安全和正常生產(chǎn)，需要及時對采空區(qū)進行處理。由于頂板特征、煤層厚度和保護地表的特殊要求等條件不同，采空區(qū)有多種處理方法，但最常用的是全部垮落法。

2.1.2普通機械化采煤工藝

普通機械化采煤工藝，簡稱“普采”，其特點是用采煤機械同時完成落煤和裝煤工序，而運煤、頂板支護和采空區(qū)處理與炮采工藝基本相同。

普采面使用單滾筒和雙滾筒兩種采煤機工作方式。單滾筒采煤機的滾筒一般位于工作面下端頭，這樣可縮短工作面下缺口的長度，使貨量不通過機體下方，裝煤效果好。雙滾筒采煤機解決了工作面兩頭做缺口的工作量，有利于工作面技術管理。采煤機有單向和雙向兩種割煤方式。雙向割煤，往返進兩刀。中厚煤層單滾筒采煤機常采用單向割煤，往返進一刀，它適合于采高在1.5m以下的薄煤層，滾筒直徑接近采高、頂板較穩(wěn)定，煤層粘頂性不強等條件。

2.1.3綜采

綜采即綜合機械化采煤工藝，即破、裝、運、支、處五個主要生產(chǎn)工序全部實現(xiàn)機械化，因此，綜采是目前我國最先進的采煤工藝。

2.2傾斜長壁采煤法

傾斜長壁采煤法與走向長壁采煤法相比，主要是采煤工作面及兩巷的布置不同，并取消了采區(qū)上（下）山的巷道，傾斜長壁采煤法，在一定的地質(zhì)開采技術條件下，技術效益比較顯著。

（1）礦壓顯現(xiàn)及支護特點：對于仰斜工作面，由于傾角的影響，頂板將產(chǎn)生向采空區(qū)方向的分力，在此分力作用下，頂板的懸臂巖層將向采空區(qū)方向移動，使頂板巖層產(chǎn)生拉力作用。

（2）采煤工藝特點：仰斜開采時，水可以自動流向采空區(qū)，工作面無積水，勞動條件好，當煤層傾角<10左右時，采煤機及輸送機工作穩(wěn)定性尚好，如傾角較大則截煤效果達不到理想狀態(tài)。

（3）適用條件：按目前的設備條件，傾斜長壁采煤法主要適用傾角在12°左右，目前礦井應用較少，對于傾斜和斜交斷層較多的區(qū)域，能大致劃分成較為規(guī)則分帶的情況下，也可采用傾斜長壁采煤法或偽斜長壁采煤法。

2.3放頂煤采煤法

放頂煤采煤法的實質(zhì)就是在厚煤層中，沿煤層底部布置一采高2￣3m的長壁工作面，用常規(guī)方法進行回采，利用礦山壓力的作用輔以人工松動方法，使支架上方頂煤破碎后由支架后方放出。放頂煤有許多的優(yōu)點：比如降低成本，提高效率等，它主要適用于煤層厚度在6m以上，頂煤厚度過小易發(fā)生超前冒頂。頂煤破碎主要依靠頂板巖層的壓力，其次是反復支撐作用。因此，煤的堅固性系數(shù)一般應小于3，且適用于傾角不太大的煤層。缺點是資源回收率低。

3.開采方法的選擇

（1）煤層比較理想。地質(zhì)條件比較好的煤田中應大力提倡綜采，如安徽恒源煤電公司綜采工作面，在 2005年6月創(chuàng)出月產(chǎn)15萬t的回采記錄。在2005年創(chuàng)年產(chǎn)100萬t的記錄。

（2）對于煤層比較理想，頂板破碎的情況可采用放頂煤開采技術。如山東兗州礦業(yè)集團東灘礦綜采工作面，采用兩柱式的綜采設備開采，在 2006年2月創(chuàng)出月產(chǎn)50萬t的全省記錄。在2006年創(chuàng)年產(chǎn)600萬t的全省紀錄。同時解決了個別煤層因頂板破碎而冒頂?shù)碾y題。

（3）對于煤層塊段儲量不大，地質(zhì)條件復雜，工作面搬家次數(shù)較多的工作面易采用普通機械化采煤方法。如徐礦集團龐莊礦進入后期開采，工作面搬家次數(shù)較多，基本采用普通機械化采煤方法。

（4）對邊角煤層塊段，地質(zhì)構造區(qū)域內(nèi)的煤柱，在保證安全、回收資源的前提下只能采用炮采方式。

4.結(jié)束語

煤礦開采技術隨著煤層賦存條件的不同而有很大的差異。我國煤層賦存條件多種多樣，目前國有重點煤礦緩斜、傾斜和急斜煤層可采儲量分別占 86.3%，10.1%和 3.6%；這些特點決定了我國采煤方法必然是多種多樣的。20世紀80年代以來采煤方法得到迅速發(fā)展，生產(chǎn)技術指標明顯改善，普通機械化采煤工作面的裝備發(fā)展較快，綜合機械化采煤工作面向大功率、電牽引、程序化發(fā)展。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，煤礦安全條件將進一步得到改善，采煤生產(chǎn)技術必將達到國際先進水平。

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