煤礦井下采煤技術(shù)與采煤工藝探討*

張 浩

(山西西山煤電股份有限公司，山西 古交 030203)

0 引 言

煤礦行業(yè)屬于高危行業(yè)，井下開采過程中，其安全性較低，容易產(chǎn)生大量粉塵、瓦斯及有效氣體，甚至?xí)l(fā)生爆炸、坍塌等事件，這對開采人員的生命安全造成較大的威脅，對煤礦企業(yè)的持續(xù)化發(fā)展產(chǎn)生不利影響。因此，需要對煤礦井下采煤技術(shù)的合理應(yīng)用進(jìn)行分析，并結(jié)合實際情況，選擇最佳采煤工藝，以確保煤礦生產(chǎn)的安全性、高效性、科學(xué)性。

1 煤礦井下的采煤技術(shù)概述

當(dāng)前煤礦井下的采煤技術(shù)已經(jīng)得到了迅速的革新，并不斷向著規(guī)模化、智能化、自動化方向發(fā)展。由于煤礦井下工作環(huán)境較復(fù)雜，且涉及到的工藝較多，因此，諸多技術(shù)在適用性方面，還有一定的缺陷，需要結(jié)合實際情況進(jìn)行綜合利用。煤礦井下的采煤技術(shù)主要包括以下幾方面內(nèi)容。

(1) 柱式開采技術(shù)。該技術(shù)是傳統(tǒng)采煤技術(shù)中的一種，主要構(gòu)成部分包括房柱式采煤技術(shù)及巷柱式采煤技術(shù)，在實際開采過程中，需要通過采空區(qū)間，在每層每隔10～20 m的區(qū)域構(gòu)建煤柱，以形成支撐基礎(chǔ)，確保開采更加深入，并在最后采用爆破形式予以回采。這種采煤技術(shù)的的難度相對較低，工作面小，可多個工作面同時進(jìn)行，產(chǎn)出率較高，具有較強適用性[1]。需要注意的是，由于煤柱尺寸主要由挖掘深度、地質(zhì)條件、煤質(zhì)狀況等因此決定，房柱式采煤技術(shù)對于煤柱尺寸的要求更大，而較大的煤柱尺寸對于機械有著至高要求，容易在無形中增加難度。加之柱式采煤技術(shù)在最后開采階段，需要通過爆破形式予以回采，因此會使得工作環(huán)境更加惡劣，存在較大的安全隱患，且回采率相對較低。

(2) 長壁技術(shù)。長壁開采技術(shù)在我國煤礦井下開采中有著較長的應(yīng)用歷史，近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，且鐵路外運能力也與礦井煤礦運輸能力、長壁開采技術(shù)相互適應(yīng)。從長壁開采技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢看，該種技術(shù)大大增加了采盤區(qū)尺寸，通過各類幾何尺寸，進(jìn)一步減少了采煤機準(zhǔn)備盤區(qū)時間，使得開采效率大大提升，且機械化程度較高，有安全保障。

(3) 放頂煤技術(shù)。放頂煤開采技術(shù)為長壁開采技術(shù)的又一分支技術(shù)，其技術(shù)的進(jìn)步能夠帶來較大經(jīng)濟效益。但存在一定的應(yīng)用局限性，由于該技術(shù)在煤礦開采過程中，會對工作面造成一定的圍巖破壞，容易致使瓦斯涌出，從而增加了安全隱患[2]。因此，在實際應(yīng)用過程中，需要結(jié)合實際狀況，科學(xué)運用轉(zhuǎn)載機、大功率刮板及輸送機等設(shè)備，并提升設(shè)備運輸、開采能力，適當(dāng)使用傾斜長壁開采形式，來避免工作面遭到破壞，控制頂煤變形，從而提升開采效率。

2 煤礦井下的采煤工藝分析

2.1 綜采工藝分析

綜采工藝就是綜合機械化的采煤工藝，通過多種工藝系統(tǒng)的運用，可以大大提升采煤效率，節(jié)約人力資源，讓煤礦井下開采工作得以順利、高效的進(jìn)行。綜采工藝運用的技術(shù)、設(shè)備較為先進(jìn)，從具體工藝看，主要包括以下幾個方面。

(1) 割煤。割煤主要分破煤、裝煤兩道工序，通過對采煤工作面底槽予以開切，并在割煤中使用刨煤機及滾筒式采煤機兩種采煤機型對煤礦進(jìn)行高效開采。其中，滾筒采煤機又可分為單滾筒及雙滾筒，實際應(yīng)用中，要結(jié)合采高對雙滾筒采煤機予以調(diào)整，從而更好的適應(yīng)煤層頂?shù)装迤鸱安筛咦兓?。另外，在割煤時，采煤機主要通過滾筒及螺旋旋轉(zhuǎn)、拋擲作用，把原煤傳輸?shù)捷斔蜋C上。在使用采煤機進(jìn)行割煤時，主要分單向割煤與雙向割煤兩種，針對煤層相對穩(wěn)定，且綜采面傾角較小的地方，可采用雙向割煤形式進(jìn)行；而針對煤層穩(wěn)定性較差，傾角較大的區(qū)域，則采用單項割煤機。相比較采煤機來說，炮煤機的造價更低，且結(jié)構(gòu)簡單，易于維修及管理，且在工作面上，可實現(xiàn)無人操作、自動化管理。尤其在薄煤層的開采過程中，刨煤機更能發(fā)揮突出作用[3]。但需注意，該種機械的地質(zhì)條件范圍相對較窄，且生產(chǎn)效率低，工作穩(wěn)定性差，只適用于2 m以內(nèi)的軟煤層中。

(2) 運煤。煤礦運輸過程中，將采煤機切割下的原煤通過刮板輸送機送至工作面，并在巷道運輸過程中，使用橋式轉(zhuǎn)載機、可伸縮帶式輸送機，把煤礦從工作面順利運出。在這過程中需要采煤機與刮板輸送機密切配合，讓采煤能力跟輸送能力相匹配，以免輸送機輸送能力較低而影響整體開采工作的順利進(jìn)行。

(3) 工作面支護(hù)。煤礦井下開采中，需要對采空區(qū)進(jìn)行高效處理，并對工作面進(jìn)行支護(hù)處理。當(dāng)前，煤礦井下工作面支護(hù)通常采用滯后支護(hù)與及時支護(hù)兩種，其中，滯后支護(hù)對具有較強穩(wěn)定性，且周期壓力較大的頂板有良好適應(yīng)性。當(dāng)然，在工作面支護(hù)中，通常還需要運用液壓支架，讓其完成對工作面頂板的切頂、前移、支護(hù)、護(hù)幫及采空區(qū)處理、推移刮板輸送機等操作。由于在工作面的作業(yè)過程中，存在一定的采空區(qū)，因此，可結(jié)合實際狀況，采用垮落法來實施處理，以降低費用支出，提升操作可靠性。

2.2 普采工藝分析

普采工藝是指采煤過程中，通過采煤機來直接完成割煤、裝煤操作，并利用機械化來實施煤礦運輸。在支護(hù)時，通常會采用單體支柱來進(jìn)行工作面板的支護(hù)，該種工藝內(nèi)涉及到的采煤機械，相比較綜采工作面更少，且機械能力不高，需要人工的參與進(jìn)一步來進(jìn)行支護(hù)，工作強度大，技術(shù)經(jīng)濟性差[4]。同時，在其工作面中，主要采用齊梁直線柱、錯梁直線柱兩種，其中錯梁直線柱形式應(yīng)用較為廣泛，而支護(hù)則多采用摩擦式金屬支柱及單體液壓支柱結(jié)合形式來構(gòu)成金屬頂梁，運用懸移支架實施支護(hù)處理。

2.3 炮采工藝分析

炮采是指在采煤過程中，運用爆破形式來實現(xiàn)工作面落煤，并用機械、人工形結(jié)合的形式來進(jìn)行裝煤，用機械化方式進(jìn)行運煤。其工作面頂板支護(hù)多采用的是單體支柱形式。相對來講，該種工藝只有裝煤屬于獨立工序，其采煤中所使用的設(shè)備都相對簡單，在地質(zhì)條件復(fù)雜的工作面開采中有著較強的適用性。同時，炮采工藝的技術(shù)裝備投資較少，操作技術(shù)較為簡單，生產(chǎn)技術(shù)管理容易，但需要進(jìn)行安全管理，在確保人員安全的前提下，對炮采工藝予以調(diào)整，以發(fā)揮其最佳能效。

2.4 連采工藝分析

連采工作中，工作面上的破煤、裝煤多使用采煤機連續(xù)進(jìn)行，其中，運煤時所采用的多半是梭車、可伸縮式輸送機，而頂板支護(hù)多采用錨桿，工作面的清理、物料的搬運一般使用鏟車完成，整個工序的機械能力較強，可實現(xiàn)連續(xù)性機械化作業(yè)。且在實際開采中，多利用掘采結(jié)合的形式對煤房予以掘進(jìn)，對煤柱予以回收，在掘進(jìn)時，需要2～5個煤房交替實施，完成煤房掘進(jìn)后，利用采煤機后退式來完成煤柱回收。煤礦井下開采過程中，選擇適當(dāng)?shù)倪B采工藝可以讓采煤更加高效，但前提要確保連采工藝的機械化程度，所以，在實際開采中，要對工作面進(jìn)行仔細(xì)分析，對煤層構(gòu)造及單煤質(zhì)量、開采條件等予以分析，對于開采硬度較低，且深度較淺的工作面，盡量使用連采工藝，來提升煤礦開采效率。

3 結(jié) 語

煤礦井下開采工作具有一定的危險性，且開采難度較大，因此，為了保證煤礦開采的順利、安全進(jìn)行，需選取適當(dāng)?shù)牟擅汗に嚺c采煤技術(shù)，保證開采工作順利進(jìn)行，讓煤礦企業(yè)生產(chǎn)安全性、可靠性得到保障和提升。

[1] 張鵬飛.井下煤矸分離及綜合機械化固體充填采煤技術(shù)研究[J].機械管理開發(fā),2017,32(10):131-133.

[2] 劉子平,李常厚.加強掘進(jìn)管理技術(shù),提升煤礦的市場競爭力[J].科技與企業(yè),2016(4):76.

[3] 耿志剛.煤礦井下采礦生產(chǎn)技術(shù)及采礦方法的選擇[J].科技與企業(yè),2013(3):139.

[4] 都科科.復(fù)雜地質(zhì)條件下井下采煤技術(shù)研究[J].企業(yè)導(dǎo)報,2013(9):290.