淺談礦井下采煤技術及工藝選擇

蘭云鵬

摘 要：本文將對我國井下采煤技術與工藝發(fā)展變遷做簡單介紹，在此基礎上，剖析當前常見的井下采煤工藝，并對各工藝方法運用下適應條件與具體要求進行分析。

關鍵詞：井下采煤；工藝技術；選擇

作為能源消大國，我國在煤炭資源儲量上較高，也因此，近年來在采煤工業(yè)技術水平上日漸成熟。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，致使采煤工藝應用下取得的效果不同，要求結合實際條件進行工藝選擇。因此，本文對井下采煤技術與工藝的研究，具有十分重要的意義。

一、我國井下采煤技術與工藝發(fā)展變遷

60年代，采煤工藝中回采技術工藝被普通機械化采煤工藝取代，而70年代技術革新下出現(xiàn)綜合機械化采煤工藝。自80年代起，采煤工藝傾向于連采技術，主要借助刮板輸送機、無鏈牽引雙滾筒采煤機等實現(xiàn)井下開采的目的。進入90年代后，我國煤礦開采中注重高產(chǎn)高效礦井的構建，井下采煤技術隨之不斷優(yōu)化，如爆破采煤工藝的應用等。相關研究統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，自2010年以后，我國85%以上煤炭開采企業(yè)均實現(xiàn)自動化、機械化開采。

二、井下采煤技術常見類型與實施要點

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

2.硬頂板控制技術。現(xiàn)行井下采煤活動開展中，應用較為頻繁的技術以硬頂板控制技術為主，該技術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現(xiàn)。與硬厚頂煤控制技術相似，硬頂板控制技術應用下也注重隨采隨冒。實際操作中，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，硬頂板控制技術功能較多，設備設施安全性、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手段。

3.放頂煤開采技術。作為回采技術之一，放頂煤開采技術在當前地下煤礦開采中應用較為常見。從放頂煤開采技術應用優(yōu)勢看，主要表現(xiàn)在對煤礦開采進度進行準確定位，輔助整個開采生產(chǎn)過程。從既往大多實踐研究中均可發(fā)現(xiàn)，在放頂煤開采技術應用下，通過對煤礦開采工序的優(yōu)化，使煤層回采效率提高，采煤質量因此得到保障。煤礦開采中，盡管不同工藝技術均有其優(yōu)勢，但需考慮到實際作業(yè)情況，避免盲目應用致使開采失敗。

三、井下采煤中不同工藝方法應用的具體要求

井下采煤作業(yè)中，采煤技術的合理選擇極為關鍵，為保證采煤作業(yè)效率，還需輔以相應的采煤工藝。正如本次研究中對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、普通機械采煤工藝以及綜合機械化采煤工藝等。不同工藝應用下有其相應的適應條件與要求，具體如下幾方面。

1.連續(xù)采煤工藝適應條件與要求。關于連續(xù)采煤工藝，實施過程中主要以兩方面工序為主，包括裝煤與破煤，原因在于這兩方面工序的實現(xiàn)很大程度依賴于煤炭開采機，且運煤過程中，要求借助伸縮輸送機實現(xiàn)，而廢料的運輸、作業(yè)面整理等需通過鏟車完成。從連續(xù)采煤工藝應用優(yōu)勢看，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，具體作業(yè)中傾向于機械化操作，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，且無良好的通風條件。另外，實踐研究中可發(fā)現(xiàn)，連續(xù)采煤工藝應用下對地質條件有嚴格要求，如部分區(qū)域煤層厚度過厚，且各層結構較為復雜，將無法保證該工藝優(yōu)勢的發(fā)揮，同時，對于超出15°煤層傾角情況或地質過軟問題，連續(xù)采煤工藝適應性較差。因此，井下采煤作業(yè)工藝選擇中，應充分考慮連續(xù)采煤工藝的適應條件與要求。

2.爆破采煤工藝適應條件與要求。井下采煤工藝選擇中，爆破采煤工藝應用較為常見，實施要點表現(xiàn)在借助爆破手段完成落煤過程，在此基礎上通過機械或人工方式裝煤，達到采煤的目的。從爆破采煤工藝應用的優(yōu)勢看，表現(xiàn)在適用性廣、操作簡單、技術要求低等方面，應用頻率高。然而該工藝方式應用下也有一定的適應條件，如部分區(qū)域井下作業(yè)施工環(huán)境過差，或勞動條件不足，均會導致爆破采煤工藝的應用效果被限制。目前，我國在煤炭開采中做出較多采煤工藝應用規(guī)定，如部分作業(yè)區(qū)域難以實現(xiàn)機械作業(yè)，此時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、地質條件復雜，應用爆破采煤工藝可取得較好的開采效果。

3.普通機械采煤適應條件與要求。我國井下采煤工藝變遷與發(fā)展中，應用時間較長的是以普通采煤技術工藝為主，其實施的工序主要表現(xiàn)在破煤、采煤與裝煤等方面，且運煤借助機械化方式實現(xiàn)，同時要求運煤中做單體支護。若具體落實到煤炭開采企業(yè)，該工藝有成本低優(yōu)勢，開采中所應用的技術設備成本均較低，所以普通機械采煤工藝成為大多企業(yè)的首選。同時，普通采煤工藝在優(yōu)勢上也表現(xiàn)為適應性強方面，對于大多地質條件過于復雜情況，均可考慮引入普通機械采煤工藝，而且該工藝對人員專業(yè)技能要求不高。盡管在成本方面、適應性上普通機械采煤工藝優(yōu)勢明顯，但其不足之處也較為突出，主要表現(xiàn)在采煤質量與數(shù)量方面，與其他大多數(shù)工藝相比在數(shù)量與質量上都有一定劣勢。因此，普通機械采煤工藝運用下，如復雜的地質條件、對質量要求不高的作業(yè)，均較為適用。

4.綜合機械化采煤適應條件與要求。綜合機械化采煤工藝是當前井下采煤作業(yè)中常見的方式，實施的流程主要表現(xiàn)在切割煤礦、運輸煤炭、支護作業(yè)上，各環(huán)節(jié)作業(yè)均配有相應的機械化設備。與其他井下采煤工藝比較，該工藝方式在優(yōu)勢上主要表現(xiàn)為作業(yè)效率高、能耗低、工作強度低且人員專業(yè)能力要求不高。在工藝應用局限性方面，主要體現(xiàn)在由于作業(yè)活動中過分依賴于設備器械，成本較高，除器械設備本身成本外，也涉及到其他如維護保養(yǎng)、設備管理人員等方面的成本。另外，在適應條件方面，結合近年來大多數(shù)實踐研究資料，可發(fā)現(xiàn)對于50°傾角以內(nèi)的煤層，選用綜合采煤技術工藝可取得明顯效果。綜合來看機械化采煤工藝應用下，適用于煤層傾角為50°以下的環(huán)境，且需有配套的機械設備，這樣才可保證工藝應用下發(fā)揮其優(yōu)勢。

四、結語

井下采煤技術與工藝的合理選擇是保證采煤作業(yè)效率的關鍵，在開采技術應用的同時，還需選擇適當?shù)牟擅汗に?，包括連續(xù)采煤工藝、爆破采煤工藝、普通機械采煤工藝以及綜合機械化采煤工藝等，以此推動我國煤礦開采事業(yè)的進一步發(fā)展。

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