淺談煤礦井下開(kāi)采技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

陳強(qiáng)文

摘要：隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和壯大，國(guó)家和社會(huì)對(duì)能源的需求越來(lái)越大，煤炭在能源中占有的地位也越來(lái)越重要。通過(guò)對(duì)我國(guó)煤礦井下開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)狀的分析，探討發(fā)展的對(duì)策及加快推進(jìn)煤炭科學(xué)采煤技術(shù)進(jìn)步措施，促進(jìn)煤炭工業(yè)走向新型工業(yè)化、現(xiàn)代化、自動(dòng)化道路，實(shí)現(xiàn)煤炭工業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，促使我國(guó)煤礦井下開(kāi)采技術(shù)也不斷提高和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煤礦；井下開(kāi)采；技術(shù)；探討

一、煤礦井下開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)狀

1.采煤方法與工藝。

采煤方法與工藝的不斷完善是采礦發(fā)展的主題，采煤工藝的發(fā)展帶動(dòng)了煤炭開(kāi)采各環(huán)節(jié)的變革。由于長(zhǎng)壁式開(kāi)采是一種最經(jīng)濟(jì)的井下采煤方法，目前長(zhǎng)壁式采煤法在全球井下開(kāi)采中普遍應(yīng)用，占據(jù)了核心地位。

長(zhǎng)壁采煤工藝中，針對(duì)緩傾斜、傾斜煤層，目前采用的采煤方法與工藝有緩傾斜薄煤層及中厚煤層長(zhǎng)壁式綜采、緩傾斜厚煤層傾斜分層長(zhǎng)壁式綜采、緩傾斜厚煤層一次采全高長(zhǎng)壁式綜采、緩傾斜厚煤層放頂煤長(zhǎng)壁式綜采等。

在發(fā)展現(xiàn)代采煤工藝的同時(shí)，繼續(xù)發(fā)展多層次、多樣化的采煤工藝。我國(guó)長(zhǎng)壁式采煤方法已趨成熟，放頂煤采煤方法的應(yīng)用在不斷擴(kuò)展，應(yīng)用水平和理論研究的深度和廣度都在不斷提高，急傾斜、不穩(wěn)定、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜等難采煤層采煤方法和工藝的研究有很大空間，主要方向是改善作業(yè)條件，提高煤礦開(kāi)采機(jī)械化水平。

2.技術(shù)裝備。

煤炭工業(yè)技術(shù)裝備總體趨勢(shì)是根據(jù)煤炭開(kāi)采條件，以高產(chǎn)高效、減人增效、安全可靠為目的，向大型化、集約化、自動(dòng)控制化方向發(fā)展。主要研究開(kāi)發(fā)：體積小、功率大、高可靠性的采煤機(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)。進(jìn)一步完善支架結(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，縮小薄煤層、厚煤層與中厚煤層高產(chǎn)高效指標(biāo)的差距，進(jìn)一步加強(qiáng)頂板管理，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)綜合參數(shù)的監(jiān)測(cè)；帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)的狀態(tài)監(jiān)控。

3.采場(chǎng)圍巖控制技術(shù)。

國(guó)內(nèi)大型煤礦采場(chǎng)多采用重型液壓支架支護(hù)，巷道支護(hù)則以錨索、錨桿聯(lián)合支護(hù)為主。中、小型煤礦回采面多采用單體液壓支柱、金屬支柱支護(hù)，巷道支護(hù)多以錨桿為主，砌碹、金屬支架為輔。針對(duì)堅(jiān)硬頂板、破碎頂板、急傾斜、大采高、大采深等不同條件的支護(hù)技術(shù)和材料也將不斷推出。耐炮崩、輕型化單體液壓支柱和厚煤層巷道錨索和可伸縮錨桿將陸續(xù)生產(chǎn)。監(jiān)測(cè)儀表趨于直觀、輕便、小型化。

4.優(yōu)化巷道布置，減少矸石排放的開(kāi)采技術(shù)。

改進(jìn)、完善現(xiàn)有采煤方法和開(kāi)采布置，以實(shí)現(xiàn)開(kāi)采效益最大化為目標(biāo)，研究開(kāi)采煤礦地質(zhì)條件，開(kāi)采巷道布置及工藝技術(shù)評(píng)價(jià)體系專(zhuān)家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)采方法、開(kāi)采巷道布置與煤層地質(zhì)條件的最優(yōu)匹配。生產(chǎn)系統(tǒng)盡可能減化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)綜采與綜掘同步發(fā)展，生產(chǎn)效率大幅提高的同時(shí)，重點(diǎn)研究高產(chǎn)高效礦井，開(kāi)拓部署與巷道布置系統(tǒng)的優(yōu)化，減化巷道布置，優(yōu)化采區(qū)及工作面參數(shù)，集中開(kāi)拓，集中準(zhǔn)備、集中回采的關(guān)鍵技術(shù)，大幅度降低巖巷掘進(jìn)率，多掘煤巷，減少出矸率；研究矸石在井下直接處理、作為充填材料的技術(shù)，既是減少污染的一項(xiàng)有利措施，又減化了生產(chǎn)系統(tǒng)，有利于高產(chǎn)高效集中化開(kāi)采。

二、煤礦井工開(kāi)采技術(shù)存在的問(wèn)題

1.采煤技術(shù)水平仍然較低，技術(shù)裝備較差，采煤機(jī)制造技術(shù)落后。與國(guó)外同行業(yè)相比，在機(jī)電一體化、智能化、自動(dòng)化的控制技術(shù)，產(chǎn)品可靠性技術(shù)，數(shù)字集成技術(shù)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，仍然存在較大差距，中、小型礦井落煤方式還以炮采為主，工作面走向長(zhǎng)度過(guò)短。

2.在采煤機(jī)械化系統(tǒng)，運(yùn)輸系統(tǒng)、采場(chǎng)圍巖控制系統(tǒng)、巷道準(zhǔn)備系統(tǒng)和輔助運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)裝備較差，功率及生產(chǎn)能力較小，機(jī)械化程度和工效普遍不高。

3.引進(jìn)消化國(guó)外先進(jìn)設(shè)備方面不夠。在井下自救系統(tǒng)，避災(zāi)系統(tǒng)、個(gè)人防護(hù)裝備水平仍然很低，對(duì)瓦斯等重大災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的儀器、儀表還不能完全達(dá)到要求，對(duì)安全事故的防治技術(shù)及裝備不能充分有效防治災(zāi)害或最大限度減輕災(zāi)害。

4.煤礦重大科技攻關(guān)課題難以實(shí)現(xiàn)，重大安全技術(shù)問(wèn)題難以解決。目前我國(guó)煤礦在“一通三防”，防治水、礦井深部地壓、沖擊地壓、高溫害和支護(hù)等方面存在許多技術(shù)難題，嚴(yán)重威脅著煤礦安全生產(chǎn)，這些涉及行業(yè)技術(shù)發(fā)展的共性、基礎(chǔ)性和前瞻性的重大科技工作課題，國(guó)家支持范圍和力度與過(guò)去相比大大減少。重點(diǎn)煤炭企業(yè)下放后，單個(gè)企業(yè)和科研院受經(jīng)濟(jì)實(shí)力限制，難以開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)。煤炭地下氣化技術(shù)和煤炭地下漿化（液化）技術(shù)受經(jīng)濟(jì)成本等因素影響未能有效推廣應(yīng)用。

三、采煤技術(shù)的合理選擇

依據(jù)我國(guó)有關(guān)煤礦開(kāi)采的法律法規(guī)，煤礦開(kāi)采需保障安全性。但是，有些小型礦井只考慮采煤工藝的經(jīng)濟(jì)性，而不注重其安全性，造成頂板冒落、瓦斯等事故。井下采煤技術(shù)需在安全性的基礎(chǔ)上，再考慮其的經(jīng)濟(jì)性和回采率，并根據(jù)各地方煤礦的特點(diǎn)來(lái)采取合理的井下采煤技術(shù)。

1.綜合性機(jī)械化采煤技術(shù)的適用情況

綜合性機(jī)械化采煤技術(shù)雖然設(shè)備價(jià)格較高，但是生產(chǎn)量也高，同時(shí)其工作的效率高、人的勞動(dòng)強(qiáng)度較小和安全性也較高。只有在操作水平和管理水平較高、煤層條件較好的情況下較適用于綜合性機(jī)械化采煤技術(shù)。

2.高檔普采工藝井下采煤技術(shù)適用的情況

相對(duì)綜合性機(jī)械化采煤技術(shù)，普采技術(shù)具有設(shè)備價(jià)格較低的優(yōu)點(diǎn)，較適用于地質(zhì)構(gòu)造較發(fā)育的工作面（該工作面的推進(jìn)距離短，形狀不規(guī)則且面積較?。┑那闆r下。

3.爆破采煤技術(shù)適用的情況

因?yàn)榕诓杉夹g(shù)所用的設(shè)備成本低和易生產(chǎn)、管理等特點(diǎn)，適用于地質(zhì)條件較復(fù)雜的情況，但是其生產(chǎn)量較低，且工作效率較低。根據(jù)我國(guó)的技術(shù)政策，凡條件不適于機(jī)采的煤層，可采用炮采工藝。

4.水力采煤技術(shù)適用的情況

當(dāng)前水力采煤法的主要適用條件為：煤層厚1～8m，傾角超過(guò)6°～8°，頂?shù)装遢^好、瓦斯不大的軟或中硬煤層。在上述條件下水采的效果優(yōu)于傳統(tǒng)采煤方法。

四、煤礦井工開(kāi)采技術(shù)發(fā)展

煤礦提倡高產(chǎn)高效，以提高工作面集中化生產(chǎn)為核心，以提高效率和經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，研究開(kāi)發(fā)各種條件下的高效能、高可靠性的采煤裝備和工藝，簡(jiǎn)單、高效、可靠的生產(chǎn)系統(tǒng)，生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控與科學(xué)管理等相互配套的成套開(kāi)采技術(shù)，發(fā)展各種煤層賦存條件下的采煤機(jī)械化，進(jìn)一步改進(jìn)工藝和裝備，提高應(yīng)用水平和擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

加快實(shí)施“科技興煤”戰(zhàn)略。建立科技攻關(guān)資金渠道，爭(zhēng)取每年從科技部或國(guó)家發(fā)展改革委安全技術(shù)改造專(zhuān)項(xiàng)資金中列支一部分，作為引導(dǎo)資金，在國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局的領(lǐng)導(dǎo)下，組織煤炭企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、大專(zhuān)院校和有關(guān)單位開(kāi)展開(kāi)采技術(shù)、安全領(lǐng)域基礎(chǔ)性技術(shù)研究和科技攻關(guān)。

五、結(jié)語(yǔ)

煤礦開(kāi)采中井下采煤技術(shù)的四種技術(shù)各具有各的優(yōu)缺點(diǎn)，具體情況具體分析，根據(jù)煤質(zhì)的不同情況和環(huán)境，合理選擇適用的采煤技術(shù)。通過(guò)分析我國(guó)采煤技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及我國(guó)現(xiàn)有的煤礦開(kāi)采中井下采煤技術(shù)，合理選擇井下采煤技術(shù)，并在保障井下煤礦開(kāi)采安全的前提下，這樣才能達(dá)到促進(jìn)我國(guó)煤礦開(kāi)采事業(yè)的發(fā)展、利保與高效益兼收的目的。

參考文獻(xiàn)

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