我國(guó)井工煤礦開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展展望

吳漢華

摘要：煤炭高效智能開(kāi)采具有減人、增效、促安等多重效益，是煤炭工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的重要方向，也是煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展的必然要求。我國(guó)作為煤炭生產(chǎn)、消費(fèi)大國(guó)，雖然煤炭?jī)?chǔ)量居世界前列，但是開(kāi)采技術(shù)、開(kāi)采圖紙的設(shè)計(jì)、機(jī)械裝備水平較低，煤炭的開(kāi)采效率低、資源利用率低、浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，煤礦開(kāi)采企業(yè)應(yīng)該將高新技術(shù)與煤礦開(kāi)采有機(jī)結(jié)合，這樣才能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)先機(jī)，促進(jìn)煤礦企業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煤礦；開(kāi)采技術(shù)；井下作業(yè)；發(fā)展

引言：

目前，我國(guó)在煤炭智能化開(kāi)發(fā)領(lǐng)域加大了政策扶持、資金支持和科技創(chuàng)新的力度，煤炭智能化開(kāi)發(fā)技術(shù)得到了很大的進(jìn)步并不斷取得突破。但是，煤炭智能化開(kāi)發(fā)水平整體上仍處于初步階段，煤炭開(kāi)發(fā)技術(shù)裝備在可靠性、穩(wěn)定性、自動(dòng)化和智能化等方面仍無(wú)法完全滿足煤炭企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需求和煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展的要求。基于此，文章主要分析了影響井工煤礦開(kāi)采技術(shù)的因素，通過(guò)分析我國(guó)煤礦開(kāi)采技術(shù)的現(xiàn)狀，闡述了井工煤礦開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展。

1影響井工煤礦開(kāi)采技術(shù)的因素

井工煤礦開(kāi)采是在環(huán)境復(fù)雜、巖層多樣的井下作業(yè)，在礦井通風(fēng)、瓦斯礦塵等災(zāi)害預(yù)防和及時(shí)救助的礦難方面有極高的要求。比如，第一，技術(shù)人員在設(shè)計(jì)礦井通風(fēng)時(shí)，要考慮空氣在進(jìn)入井下輸送至各個(gè)作業(yè)場(chǎng)所時(shí)可能攜帶的大量有害氣體或者粉塵、在作業(yè)中機(jī)械熱能散發(fā)和地?zé)嶙饔孟?，空氣中的水分?huì)被蒸發(fā)掉，井下的溫度將會(huì)增高，從而造成氣候條件惡化等問(wèn)題；第二，瓦斯礦塵對(duì)井下作業(yè)人員的健康有一定的影響，長(zhǎng)期作業(yè)在礦塵或瓦斯?jié)舛容^高的環(huán)境中，作業(yè)人員容易出現(xiàn)矽、煤肺病等職業(yè)病，并且濃度聚集到一定的爆發(fā)點(diǎn)將會(huì)產(chǎn)生爆炸等嚴(yán)重的安全事故；第三，由煤礦層開(kāi)采后剩余的巖層水滴聚、地表水和地下水混合流入井內(nèi)聚集而成的礦井積水，對(duì)井內(nèi)的排水設(shè)計(jì)有著很高的要求，如果井內(nèi)積水超過(guò)排水能力，就容易形成水害，造成安全事故等問(wèn)題。

2我國(guó)煤礦開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)狀

2.1采煤技術(shù)結(jié)構(gòu)多樣化

目前，從我國(guó)煤礦開(kāi)采的主體和技術(shù)來(lái)看，由于開(kāi)采的主體層次不一，（比如，有國(guó)有煤礦、鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦、地方國(guó)有煤礦等所有制不同的煤礦；重點(diǎn)煤礦、鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦、地方國(guó)有煤礦等重視程度不一的煤礦。）大部分采用機(jī)械化、半機(jī)械化半人工開(kāi)采、完全手工開(kāi)采等類型的開(kāi)采技術(shù)。其中，在小型煤礦開(kāi)采過(guò)程中，由于開(kāi)采主體的財(cái)力投入、政府及企業(yè)重視程度不高、礦產(chǎn)規(guī)模不大等因素，大多數(shù)采取完全手工勞作的方式進(jìn)行開(kāi)采，只有少部分煤礦選用半機(jī)械化、半人工的開(kāi)采方式和技術(shù)。而在重點(diǎn)煤礦的開(kāi)采中，先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備、優(yōu)秀的技術(shù)人才是高效運(yùn)作的保障，其機(jī)械化、智能化程度較高。這中技術(shù)程度不一、開(kāi)采效果良莠不齊的現(xiàn)狀，極大地影響了煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2.2煤礦開(kāi)采和環(huán)境之間的矛盾突出

在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，煤礦開(kāi)采行業(yè)在過(guò)去的幾十年中一直秉承著“先發(fā)展后治理”的理念，這就造成了開(kāi)采技術(shù)上的側(cè)重點(diǎn)向開(kāi)采效率、開(kāi)采經(jīng)濟(jì)效益傾斜，導(dǎo)致煤礦開(kāi)采事業(yè)中出現(xiàn)一系列問(wèn)題，為我國(guó)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了很大的威脅，并且，我國(guó)生態(tài)型開(kāi)采技術(shù)的研發(fā)還處于初級(jí)階段。另外，煤礦企業(yè)過(guò)于注重創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值而忽略生活環(huán)境的保護(hù)，依賴傳統(tǒng)的開(kāi)采技術(shù)，缺少對(duì)先進(jìn)技術(shù)的開(kāi)發(fā)，這在很大程度上造成了對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。

2.3實(shí)現(xiàn)了突破性進(jìn)展

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)在傳統(tǒng)的煤礦開(kāi)采技術(shù)上取得了很大的突破和成績(jī)。同時(shí)，煤礦相關(guān)企業(yè)有效地完善并提高了那些條件較好的綜放成套設(shè)備，替換并選用900kw電牽引煤機(jī)，設(shè)計(jì)出了低拉大插板新型的支架，開(kāi)發(fā)并應(yīng)用了速移架系統(tǒng)，并且采用了加大相應(yīng)采煤機(jī)的截深及后部輸送機(jī)溜槽的寬度等措施，并且在很大程度上獲取了良好的效果，無(wú)論從總的開(kāi)采量上還是技術(shù)水平上都達(dá)到了先進(jìn)的水平。另外，我國(guó)還研發(fā)出了大約20種放頂煤液壓支架，并深入研究了頂煤破碎規(guī)律、放頂煤工作面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律、支架與圍巖的關(guān)系、頂煤的冒放性等，這在很大程度上有效地指導(dǎo)了煤礦的安全高效生產(chǎn)。同時(shí)，還在結(jié)構(gòu)功能、理論研究、參數(shù)、放頂煤支架的架型、使用效果等方面取得了很大的成績(jī)，在綜放生產(chǎn)工藝技術(shù)方面取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，進(jìn)而有效地解決了存在夾矸、頂煤較硬等技術(shù)難題，進(jìn)一步提高了煤炭資源的回收率。

3我國(guó)井工煤礦開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展

3.1深礦井開(kāi)采技術(shù)

在煤礦開(kāi)采作用過(guò)程中，深礦井開(kāi)采的關(guān)鍵技術(shù)是：煤層開(kāi)采的礦壓控制、沖擊地壓防治、瓦斯和熱害治理及深井通風(fēng)、井巷布置等，其中，煤礦技術(shù)人員需要研究的是：深井圍巖狀態(tài)和應(yīng)力場(chǎng)及分布狀態(tài)的特征；深井作業(yè)場(chǎng)所工作環(huán)境的變化；深井巷道（特別是軟巖巷道）快速掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)與裝備；深井沖擊地壓防治技術(shù)與監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)；深礦井高產(chǎn)高效開(kāi)采有關(guān)配套技術(shù)以及深礦井開(kāi)采熱害治理技術(shù)與裝備。

3.2“三下”采煤技術(shù)

“三下”采煤技術(shù)主要體現(xiàn)在，煤礦技術(shù)人員應(yīng)該提高數(shù)值模擬計(jì)算和相似材料模擬等，并深入研究開(kāi)采上覆巖層運(yùn)動(dòng)和地表沉陷規(guī)律，研究滿足地表、建筑物、地下水資源保護(hù)需要的合理開(kāi)采系統(tǒng)和優(yōu)化參數(shù)等，并發(fā)展沉降控制理論和關(guān)鍵技術(shù)，比如，用地表廢料向垮落法工作面采空區(qū)充填的系統(tǒng)；研究與應(yīng)用各種充填技術(shù)和組合充填技術(shù)，村莊房屋加固改造重建技術(shù)，適于村莊保護(hù)的開(kāi)采技術(shù)；近水體開(kāi)采的開(kāi)采設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)優(yōu)化和裝備，并提出煤炭開(kāi)采與煤礦城市和諧、統(tǒng)一的開(kāi)采沉陷控制、開(kāi)采村莊下壓煤、土地復(fù)墾和礦井水資源化等關(guān)鍵技術(shù)。

3.3煤礦開(kāi)采技術(shù)的創(chuàng)新

3.3.1高效集約化

為了不斷提高開(kāi)采效率，降低人為安全事故，提高經(jīng)濟(jì)效益，要求煤礦開(kāi)采企業(yè)引進(jìn)大量先進(jìn)的煤礦開(kāi)采技術(shù)及相關(guān)設(shè)備，并將計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于煤礦開(kāi)采生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)綜合采礦機(jī)組的機(jī)電一體化目標(biāo)，進(jìn)而提高生產(chǎn)中的自動(dòng)化能力。

3.3.2智能自動(dòng)化

現(xiàn)階段，我國(guó)煤礦開(kāi)采企業(yè)面臨著智能化、自動(dòng)化升級(jí)的局面，只有廣泛地采用機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化的設(shè)備，才能提升我國(guó)煤礦開(kāi)采的技術(shù)水平。從當(dāng)今科技發(fā)展水平來(lái)看，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦開(kāi)采的全程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)控制已成事實(shí)，加之國(guó)家對(duì)煤礦開(kāi)采業(yè)的扶持和資金投入，進(jìn)一步保證了我國(guó)煤礦開(kāi)采的安全。

3.3.3可持續(xù)發(fā)展

在煤礦開(kāi)采作業(yè)的過(guò)程中，特別是井工煤礦的開(kāi)采，要面對(duì)瓦斯?jié)舛雀摺⒌V塵煤塵量大、高硫煤層開(kāi)采難度大等問(wèn)題，這些因素將會(huì)形成礦工廢氣、污染液體，侵害生態(tài)環(huán)境和人體健康。因此，技術(shù)人員需要大量的清潔生產(chǎn)開(kāi)采技術(shù)，比如，利用內(nèi)外噴霧的工藝來(lái)抑制煤塵、粉煤的濃度過(guò)高，將浮選尾煤處理工藝與起過(guò)濾作用的松散底層結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)洗水閉路的有機(jī)循環(huán)，建設(shè)成清潔、循環(huán)、高效的閉合式開(kāi)采系統(tǒng)。

結(jié)束語(yǔ)：

煤礦的存在與開(kāi)發(fā)對(duì)于一個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)，其價(jià)值與意義不僅僅是用經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度和社會(huì)進(jìn)步來(lái)衡量的，更是社會(huì)穩(wěn)定、對(duì)外競(jìng)爭(zhēng)綜合實(shí)力的具體表現(xiàn)形式之一。因此，煤礦開(kāi)采中，技術(shù)的發(fā)展和提高是由復(fù)雜多樣化的地質(zhì)條件、儲(chǔ)量分布、科學(xué)技術(shù)研發(fā)等因素決定的。因此，煤礦企業(yè)應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)開(kāi)采圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，積極推進(jìn)清潔生產(chǎn)的理念和相關(guān)技術(shù)，這樣能夠推動(dòng)開(kāi)采技術(shù)向智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展。

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