淺談井下采煤技術(shù)和工藝選擇

洪廣武

摘 要：伴隨我國煤炭開采生產(chǎn)步伐地加快，對(duì)井下采煤技術(shù)的應(yīng)用提出更高要求。然而從當(dāng)前井下采煤實(shí)際情況看，開采效率仍較低，其原因歸結(jié)于未能結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況做好采煤工藝的選擇，要求正確認(rèn)識(shí)不同采煤技術(shù)適用條件與實(shí)施要點(diǎn)。本次研究將對(duì)我國井下采煤技術(shù)與工藝發(fā)展變遷做簡單介紹，在此基礎(chǔ)上，剖析當(dāng)前常見的井下采煤工藝，并對(duì)各工藝方法運(yùn)用下適應(yīng)條件與具體要求進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：井下采煤；工藝技術(shù)；選擇

中圖分類號(hào)：TD823 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）32-0064-02

前言

作為能源消大國，我國在煤炭資源儲(chǔ)量上較高，也因此，近年來在采煤工業(yè)技術(shù)水平上日漸成熟。值得注意的是，大多煤礦井下工作環(huán)境惡劣、安全性低，且礦體賦存條件有明顯差異，致使采煤工藝應(yīng)用下取得的效果不同，要求結(jié)合實(shí)際條件進(jìn)行工藝選擇。因此，本文對(duì)井下采煤技術(shù)與工藝的研究，具有十分重要的意義。

1 我國井下采煤技術(shù)與工藝發(fā)展變遷

與大多數(shù)國家煤礦資源相比，我國在煤礦資源儲(chǔ)量上相對(duì)較高，且包含較多煤炭類型，但由于國內(nèi)礦山地質(zhì)條件較為復(fù)雜，致使井下采煤中面臨較多問題。如：如何進(jìn)行海域軟巖性采煤，需綜合考慮海底水文地質(zhì)條件、相關(guān)的采煤工藝等，正因這些問題的存在，我國近年來在采煤工藝上不斷優(yōu)化，隨煤炭工業(yè)發(fā)展，取得較多突破性的成就。如20世紀(jì)60年代，采煤工藝中回采技術(shù)工藝被普通機(jī)械化采煤工藝取代，而70年代技術(shù)革新下出現(xiàn)綜合機(jī)械化采煤工藝。自80年代起，采煤工藝傾向于連采技術(shù)，主要借助刮板輸送機(jī)、無鏈牽引雙滾筒采煤機(jī)等實(shí)現(xiàn)井下開采的目的。進(jìn)入90年代后，我國煤礦開采中注重高產(chǎn)高效礦井的構(gòu)建，井下采煤技術(shù)隨之不斷優(yōu)化，如爆破采煤工藝的應(yīng)用等。相關(guān)研究統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，自2010年以后，我國85%以上煤炭開采企業(yè)均實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、機(jī)械化開采[1]。

2 井下采煤技術(shù)常見類型與實(shí)施要點(diǎn)

我國煤炭工業(yè)發(fā)展環(huán)境下，井下采煤技術(shù)也處于不斷變遷與演變狀態(tài)，從目前井下采煤常見的工藝看，主要以硬厚頂煤控制技術(shù)、硬頂板控制技術(shù)以及放頂煤開采技術(shù)等為主，這些技術(shù)均可體現(xiàn)出當(dāng)前采煤工藝的自動(dòng)化與信息化特征。

2.1 硬厚頂煤控制技術(shù)

關(guān)于硬厚頂煤控制技術(shù)，其應(yīng)用下技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，有隨采隨冒、處理效率高等特點(diǎn)，在煤層回收率較高，特別對(duì)于硬厚頂煤中環(huán)境因素問題均可在該技術(shù)應(yīng)用下得到解決。如部分煤礦開采區(qū)域，地壓較小，深度較淺，應(yīng)用硬厚頂煤控制技術(shù)。具體應(yīng)用中，該技術(shù)傾向于在引入頂煤深孔預(yù)爆技術(shù)的基礎(chǔ)上，聯(lián)合高壓注水裂隙技術(shù)，以此使開采效率提高。

2.2 硬頂板控制技術(shù)

現(xiàn)行井下采煤活動(dòng)開展中，應(yīng)用較為頻繁的技術(shù)以硬頂板控制技術(shù)為主，該技術(shù)適用范圍為地壓較小環(huán)境，處理硬頂板中主要借助壓裂方式或巖石傾斜深孔爆破等方法實(shí)現(xiàn)。與硬厚頂煤控制技術(shù)相似，硬頂板控制技術(shù)應(yīng)用下也注重隨采隨冒。實(shí)際操作中，采用步距垮落方式，回收利用煤礦資源。另外，由于井下采煤作業(yè)中，硬頂板控制技術(shù)功能較多，設(shè)備設(shè)施安全性、穩(wěn)定性高，所以采煤作業(yè)中大多數(shù)企業(yè)傾向于引入該種技術(shù)手段[2]。

2.3 放頂煤開采技術(shù)

作為回采技術(shù)之一，放頂煤開采技術(shù)在當(dāng)前地下煤礦開采中應(yīng)用較為常見。從放頂煤開采技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)看，主要表現(xiàn)在對(duì)煤礦開采進(jìn)度進(jìn)行準(zhǔn)確定位，輔助整個(gè)開采生產(chǎn)過程。從既往大多實(shí)踐研究中均可發(fā)現(xiàn)，在放頂煤開采技術(shù)應(yīng)用下，通過對(duì)煤礦開采工序的優(yōu)化，使煤層回采效率提高，采煤質(zhì)量因此得到保障。值得注意的是，放頂煤開采技術(shù)應(yīng)用下有一定的限制性因素，如開采區(qū)域井下水文地質(zhì)條件過差、有煤巖或瓦斯突出可能、工作面回采率過低、采放比保持在1：3以上以及煤層厚底低于4m，該類情況均無法引入放頂煤開采技術(shù)，原因在于技術(shù)應(yīng)用下，將會(huì)面臨老窯水、強(qiáng)含水層、地表水相互導(dǎo)通情況，難以實(shí)現(xiàn)開采的目的。因此，煤礦開采中，盡管不同工藝技術(shù)均有其優(yōu)勢(shì)，但需考慮到實(shí)際作業(yè)情況，避免盲目應(yīng)用致使開采失敗[3]。

3 井下采煤中不同工藝方法應(yīng)用的具體要求

井下采煤作業(yè)中，采煤技術(shù)的合理選擇極為關(guān)鍵，為保證采煤作業(yè)效率，還需輔以相應(yīng)的采煤工藝。正如本次研究中對(duì)我國采煤工藝變遷的分析，現(xiàn)行井下采煤工藝中，常用的工藝方式涉及連續(xù)采煤工藝、爆破采煤工藝、普通機(jī)械采煤工藝以及綜合機(jī)械化采煤工藝等。不同工藝應(yīng)用下有其相應(yīng)的適應(yīng)條件與要求，具體如下幾方面。

3.1 連續(xù)采煤工藝適應(yīng)條件與要求

關(guān)于連續(xù)采煤工藝，實(shí)施過程中主要以兩方面工序?yàn)橹?，包括裝煤與破煤，原因在于這兩方面工序的實(shí)現(xiàn)很大程度依賴于煤炭開采機(jī)，且運(yùn)煤過程中，要求借助伸縮輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)，而廢料的運(yùn)輸、作業(yè)面整理等需通過鏟車完成。從連續(xù)采煤工藝應(yīng)用優(yōu)勢(shì)看，集中表現(xiàn)在開材料提升層面，且有其他如成本低、操作安全性高等特點(diǎn)，具體作業(yè)中傾向于機(jī)械化操作，人員安全性較高，且開采效率明顯。需注意，該工藝方式應(yīng)用下有一定的不足之處，如在回收與利用煤炭資源方面不具備優(yōu)勢(shì)，且無良好的通風(fēng)條件。另外，實(shí)踐研究中可發(fā)現(xiàn)，連續(xù)采煤工藝應(yīng)用下對(duì)地質(zhì)條件有嚴(yán)格要求，如部分區(qū)域煤層厚度過厚，且各層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，將無法保證該工藝優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮，同時(shí)，對(duì)于超出15°煤層傾角情況或地質(zhì)過軟問題，連續(xù)采煤工藝適應(yīng)性較差。因此，井下采煤作業(yè)工藝選擇中，應(yīng)充分考慮連續(xù)采煤工藝的適應(yīng)條件與要求。

3.2 爆破采煤工藝適應(yīng)條件與要求

井下采煤工藝選擇中，爆破采煤工藝應(yīng)用較為常見，實(shí)施要點(diǎn)表現(xiàn)在借助爆破手段完成落煤過程，在此基礎(chǔ)上通過機(jī)械或人工方式裝煤，達(dá)到采煤的目的。從爆破采煤工藝應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)看，表現(xiàn)在適用性廣、操作簡單、技術(shù)要求低等方面，應(yīng)用頻率高。然而該工藝方式應(yīng)用下也有一定的適應(yīng)條件，如部分區(qū)域井下作業(yè)施工環(huán)境過差，或勞動(dòng)條件不足，均會(huì)導(dǎo)致爆破采煤工藝的應(yīng)用效果被限制。目前，我國在煤炭開采中做出較多采煤工藝應(yīng)用規(guī)定，如部分作業(yè)區(qū)域難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械作業(yè)，此時(shí)可通過爆破采煤工藝完成，再如部分區(qū)域煤層傾斜角度過大、地質(zhì)條件復(fù)雜，應(yīng)用爆破采煤工藝可取得較好的開采效果。endprint