關(guān)于井工煤礦開采技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢研究

郭祖平

摘 要：本文首先針對當前我國井工煤礦開采技術(shù)的使用和發(fā)展情況進行論述，并在此基礎(chǔ)上，就我國煤礦開發(fā)技術(shù)在未來的發(fā)展趨勢進行展望。希望通過此次經(jīng)驗交流，本文可以為該行業(yè)相關(guān)工作人員提供一些有價值的參考，并且希望本篇文章能夠起到拋磚引玉的效果。

關(guān)鍵詞：井工煤礦；現(xiàn)狀；開采技術(shù)；發(fā)展情況；未來展望

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.068

自中國進入到改革開放時代之后，各行各業(yè)取得了蓬勃的發(fā)展，而細化到煤礦開采行業(yè)，越來越多先進的煤礦開采技術(shù)也在我國得到了大范圍的推廣和普及。簡單地說，優(yōu)秀的井工煤礦開采技術(shù)不僅可以有效保障煤礦在開采過程當中的安全生產(chǎn)，同時也能最大程度地讓相關(guān)開采儀器設(shè)備發(fā)揮出其最大的作用，并且讓煤礦開采單位的經(jīng)濟收益得到大幅度的提升。縱觀這幾十年當中，我國煤礦開采技術(shù)的不斷變化，從原有的炮采到普采再到現(xiàn)在有了綜合技術(shù)開采，煤礦開采的安全性和高效性都在不斷地提升。但是這些進步對于我國煤礦開采行業(yè)來講，還遠遠不夠，怎樣進一步提升煤礦開采的效能，提升開采企業(yè)的經(jīng)濟效益，仍然是我國煤礦開采行業(yè)相關(guān)工作人員必須要思考的一個重要問題。

1 針對中國煤礦開采行業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的分析

1.1 煤礦工業(yè)顯示出多層級技術(shù)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)

在中國地區(qū)，煤礦依照所有制進行劃分，可以分成鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦、地方國有煤礦以及國有重點煤礦。而從這三種煤礦所運用的開采技術(shù)來講，存在著很大的差異，其中鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦主要是進行手工勞動生產(chǎn)，地方國有煤礦主要是采用半機械化生產(chǎn)的方式，而國有重點煤礦則是機械化的生產(chǎn)方式。就2012年針對全國煤炭產(chǎn)量的分析數(shù)據(jù)當中，有將近六成左右的煤礦是來自國有重點煤礦，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦和國有地方煤礦則各占兩成。2010年中國重點煤礦開采機械化程度以及綜合機械化程度分別為76.25%和58.64%，綜掘程度以及掘進裝載機械化程度則分別是14.82和77.18。因此，憑借以上數(shù)據(jù)信息可以看出，中國目前所采用的煤炭方式雖然有世界范圍內(nèi)技術(shù)十分先進的綜合機械化高產(chǎn)技術(shù)，但是仍然存在有較為落后的人工原始煤礦挖掘方法。而這些傳統(tǒng)落后的采煤方式，不但讓這些珍貴的國有地方煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦資源無法得到充分的利用，同時也提升了在這些煤礦當中工作人員勞動的危險性。礦難頻發(fā)成為了我國在近幾年煤礦開采行業(yè)當中最常聽到的一個詞，越來越多血淋淋的教訓告訴人們，重視煤礦開采技術(shù)的高效性和安全性已經(jīng)成為了該行業(yè)相關(guān)工作人員不能回避的一個重要話題。

例如：神華集團旗下的大柳塔煤礦，早在2005年就完成了“一井一面”的生產(chǎn)指標，在當年原煤產(chǎn)量就超過了1000萬噸，并且在2006年計劃生產(chǎn)原煤1100萬噸，在2006年3月，大柳塔煤礦月產(chǎn)煤量達到了102萬噸。綜合技術(shù)開采平均月產(chǎn)煤量也達到了95萬噸以上的良好成績。但是在中國地區(qū)的絕大多數(shù)國有地方煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦當中，絕大多數(shù)礦井的年產(chǎn)煤量還不足1萬噸，煤炭資源的有效回收率也只有一到兩成左右。同時這些煤礦的安全性也很難得到保障，經(jīng)常有礦難報告的發(fā)生，僅在1998年到2010年的12年間，中國地區(qū)因為小型煤礦礦難所造成的死亡人數(shù)，就達到了這十二年中全部礦難死亡者人數(shù)的四分之三。煤礦開采技術(shù)的落后及煤礦年產(chǎn)值低下，加上事故頻發(fā)，讓人們一談?wù)摰叫∶焊G，便聞聲色變。

分析造成這一現(xiàn)狀的原因，本人認為是因為我國多層次的煤礦開采生產(chǎn)結(jié)構(gòu)讓煤礦開采行業(yè)所選擇的技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模也呈現(xiàn)出了多層次化。并且這種煤礦開采技術(shù)和煤礦年產(chǎn)量的巨大差異，在中國仍然會持續(xù)很久的一段時間。解決這一問題的關(guān)鍵，是研究怎樣讓這些國有地方煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦在生產(chǎn)的過程中提升安全性，同時降低這些煤礦當中手工勞動力所占有的比例。

1.2 煤礦開采和生態(tài)環(huán)境之間的統(tǒng)一和分歧

中國是一個走可持續(xù)發(fā)展化戰(zhàn)略的國家，因此無論什么行業(yè)，環(huán)保始終是人們必須要首先關(guān)注的一個話題。一旦不能做好環(huán)保工作，讓企業(yè)在煤炭開采過程當中對生態(tài)環(huán)境造成大面積的影響，便是違背了我國的長期可持續(xù)化發(fā)展戰(zhàn)略。

而就目前的狀況來看，在我國絕大多數(shù)煤礦開采過程當中，仍是以犧牲環(huán)境作為代價的。例如：因為煤礦開采技術(shù)的落后，很多礦井周邊都產(chǎn)生了十分嚴重的污染現(xiàn)象，土地荒漠化，水資源的污染等，這些都是煤礦開采過程當中，十分常見的環(huán)境污染現(xiàn)象。這些環(huán)境污染不但對當?shù)鼐用駛兊恼Ｉ町a(chǎn)生了十分嚴重的影響，同時也給子孫后代在這一片土地上所開展的生活蒙上了一層厚厚的陰影。

1.3 中國煤礦開采技術(shù)所取得的關(guān)鍵性突破

憑借“七五”“八五”“九五”“十五”這四次大型科學技術(shù)攻關(guān)，我國在煤礦開采當中針對堅硬頂板環(huán)境當中的長臂綜合性開采、綜合機械化放頂煤以及大采高綜合煤礦開采技術(shù)方面，都取得了較為矚目的技術(shù)性突破。這些技術(shù)，在上世紀八十年代開始，就在我國大型國有煤礦當中進行了大量的實驗，而到了九十年代以上技術(shù)都取得了很大的進展，在中國的陽泉等地區(qū)，出現(xiàn)了憑借放頂煤開采為主要開采手段的高產(chǎn)煤礦礦區(qū)，并且我國還研發(fā)出了二十余種用于放頂煤開采的液壓支架，相關(guān)科研技術(shù)人員也對放頂煤工作范圍當中的頂煤破碎規(guī)律、礦壓顯示規(guī)律、放頂煤冒放規(guī)律和巖圍與支架之間的關(guān)系進行了長期深層次的研究。對中國地區(qū)如何進行高效性、安全性的煤礦開采有著極為重要的指導性意義。截至目前為止，中國地區(qū)的放頂煤支架結(jié)構(gòu)、功能、數(shù)據(jù)以及針對其所開展的相關(guān)科學理論研究，在世界范圍內(nèi)，都處在較為領(lǐng)先的水平。

2 針對井工煤礦開采技術(shù)發(fā)展趨勢的展望

伴隨著當前我國科學技術(shù)的飛速進步，相關(guān)技術(shù)人員針對我國煤礦開發(fā)技術(shù)的研究工作一定要面向國內(nèi)和國際兩種市場。使得針對煤礦開采技術(shù)的研究，成為中國經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展的一個重要戰(zhàn)場，同時在世界范圍內(nèi)，確立中國煤礦開采技術(shù)的領(lǐng)頭羊地位，這是中國煤礦發(fā)展大計劃當中十分重要的一項戰(zhàn)略目標，針對煤礦開采新技術(shù)的不斷研究和突破，必須要依托國家現(xiàn)有的技術(shù)儲備。

2.1 煤炭開采方式和技術(shù)

煤炭開采方式與技術(shù)的不斷革新一直是中國煤礦開采行業(yè)不斷強調(diào)的一個重要話題。在針對當前我國煤礦所使用的采煤技術(shù)進行不斷更新的過程當中，相關(guān)工作人員一定需要堅持可持續(xù)發(fā)展原則，進行多樣化、多層次的采煤技術(shù)革新，建設(shè)擁有中國地方特色的煤礦開采技術(shù)理論。例如：在我國，長壁采煤技術(shù)在世界范圍內(nèi)，屬于較為先進的水平，放頂煤采煤技術(shù)的使用也正在中國進行不斷地推廣和普及。采煤效率和針對這些技術(shù)所開展的理論研究，其深入性和研究范圍也始終處于不斷提升的狀態(tài)。其中針對煤礦開采過程中經(jīng)常出現(xiàn)的大傾角、不穩(wěn)定煤層及地質(zhì)條件復雜的煤礦開采技術(shù)的難點，我國仍舊存有很大的能夠繼續(xù)進行研究發(fā)展的空間。其中最為重要的研究方向便是如何采用相關(guān)的科學技術(shù)對煤礦開采作業(yè)環(huán)境進行改善，并增強煤礦年產(chǎn)量以及機械化操作水平。

2.2 深井的采掘技術(shù)的探討

就本人多年的深礦井開采技術(shù)研究經(jīng)驗來看，中國地區(qū)深礦井開采技術(shù)研究的核心內(nèi)容，便是在針對每個煤層開采過程當中礦壓的合理調(diào)控、面對沖擊地壓的有效預防治理、礦井當中瓦斯與熱害的有效防護和治理、深礦井在開采過程中通風技術(shù)的有效運用以及深井礦當中的井巷調(diào)整等。目前需要攻克的慣性性難題是：深井圍巖形態(tài)與應力場和分布情況的特點分析，深井礦當中如何對施工人員的作業(yè)環(huán)境進行改善、深井巷道（尤其是軟性巖層巷道）如何進行快速掘進和需要采用的相關(guān)支護技術(shù)和配套設(shè)備；如何對深井礦壓所產(chǎn)生的沖擊進行治理預防和監(jiān)測，煤礦高產(chǎn)高效技術(shù)以及配套研究技術(shù)、深井礦在開發(fā)過程當中的熱害防治技術(shù)和對應的裝備研發(fā)。

2.3 煤礦“三下”開采技術(shù)

增強數(shù)值模擬運算與類似材料模擬技術(shù)的等級，針對煤炭開采活動與地表在煤炭開采過程當中的沉陷規(guī)律進行深入的研究。研究需要考慮地面表、地下水資源和井礦周圍建筑物的保護要求，合理選擇相關(guān)參數(shù)。將沉降控制技術(shù)的相關(guān)理論和所需要使用到的關(guān)鍵技術(shù)進行長期專項研究，其中包括地表廢材料向工作面進行填充系統(tǒng)研究、填充技術(shù)和填充技術(shù)的組合研究、礦井周邊建筑加固和重建技術(shù)的研究、基于所開采煤礦周邊村莊的保護技術(shù)研究、煤礦開采區(qū)域周邊水體的研究、針對施工技術(shù)和施工設(shè)備的優(yōu)化研究。另外，在煤礦開采過程中，該行業(yè)的相關(guān)工作人員還需要就煤炭開采和城市之間關(guān)系的和諧統(tǒng)一進行相關(guān)政策的研究、并對礦井周邊耕地和地下水源提出針對性的保護措施。

2.4 對礦井巷道的布置進行持續(xù)優(yōu)化，降低矸石排放量等開采技術(shù)

針對我國目前所使用的主流采煤技術(shù)和在煤礦開采過程中對巷道的布置情況，仍存在有很多問題，例如矸石排放量過大，犧牲環(huán)境代價過高等，同時巷道布置的不合理也會增加煤礦企業(yè)的開采成本。因此，對現(xiàn)有的煤礦開采方式以及巷道布置方式進行進一步的優(yōu)化和改進同樣也是我國井工煤礦開采行業(yè)未來的重要研究方向。面向這一研究方向，企業(yè)需要就煤炭開采過程中的巷道布置和開采技術(shù)的使用，組建相關(guān)的專家團隊系統(tǒng)開展研究，科學合理地分析，反復進行論證，得出最為合理的巷道布置方式。

2.5 對小煤礦進行技術(shù)革新，逐步提高機械化水平

根據(jù)國家的相關(guān)法律法規(guī)規(guī)定，為了保障工作人員的生命安全和健康，對沒有達到相關(guān)安全標準的小煤礦，要逐步實現(xiàn)機械化開采，并對傳統(tǒng)落后的煤礦開采技術(shù)和設(shè)備要進行淘汰。要在提高小煤礦生產(chǎn)力的同時，保障工作人員的生命安全，另外，在經(jīng)過技術(shù)革新和機械化開采技術(shù)普及之后，仍然沒有達到相關(guān)安全指標，產(chǎn)能低下的煤礦，政府應果斷予以關(guān)停。只有通過扶持政策的調(diào)控，加上硬性法規(guī)的出臺，才能減少小煤礦安全事故的發(fā)生，實現(xiàn)我國煤炭生產(chǎn)整體機械化水平的提高和安全環(huán)境的改善。

2.6 推進煤炭地下氣化技術(shù)的推廣和應用

簡單地說，煤炭地下氣化技術(shù)是一種十分特別的煤炭開采技術(shù)，該技術(shù)融合了礦井構(gòu)建、煤礦開采、煤炭氣化技術(shù)等，是一門綜合性煤炭開采技術(shù)，該技術(shù)的優(yōu)點就是沒有了原來在地表建設(shè)的復雜龐大和笨重的煤炭開采裝置，把原有的物理采煤技術(shù)革新成為了化學采煤技術(shù)。在降低設(shè)備占地面積的同時，有效提升了煤礦的開采效率，減少了煤礦在開采過程中所產(chǎn)生的污染，是一種新型高科技采煤技術(shù)。并且該采煤技術(shù)的出現(xiàn)，降低了原有的作業(yè)人員在井下采煤作業(yè)過程中產(chǎn)生安全隱患的可能性，真正實現(xiàn)了煤礦開采過程中的高效、環(huán)保、安全。煤炭地下氣化技術(shù)的核心技術(shù)是完成煤炭氣化的連續(xù)、充足、穩(wěn)定、監(jiān)測和控制。此技術(shù)目前在我國尚處于試用階段。相信在不遠的將來，會出現(xiàn)在國內(nèi)的煤炭開采中，煤炭地下氣化技術(shù)必將得到大范圍的推廣和應用。

3 結(jié)束語

盡管隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，在我國的煤礦開采行業(yè)當中，越來越多先進的技術(shù)已經(jīng)開始進行了推廣和普及，并在中國得到了十分廣泛的運用。但是不可忽略的是，中國的煤礦開采行業(yè)仍存有很多不可忽視的問題，例如國有大型煤礦與國有地方煤礦、鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦之間所使用到的開采技術(shù)差距過大，在煤礦開采過程當中，企業(yè)只顧及到了眼前的利益和忽視了我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，以犧牲環(huán)境作為代價換取經(jīng)濟利益等。這些現(xiàn)象都使得我國煤炭開采行業(yè)的發(fā)展不容樂觀。針對這一現(xiàn)狀，本人對我國煤炭開采行業(yè)今后的發(fā)展做出了展望，并從個人角度出發(fā)，建設(shè)性地提出了相關(guān)意見和建議，希望能夠給予我國從事煤礦開采行業(yè)的工作人員帶來一定的參考價值的幫助，并希望我國煤炭開采技術(shù)的開發(fā)研究始終處在世界先進水平。

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