劉旭東

摘要：目前社會(huì)高速發(fā)展，我國的煤礦開采工作競爭越來越激烈，煤礦開采中出現(xiàn)了環(huán)境破壞和水土流失的現(xiàn)象，因此優(yōu)化煤礦開采技術(shù)具有深刻的理論內(nèi)涵和實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：煤礦 煤礦開采 優(yōu)化開采方法

1 我國煤礦開采存在的問題

煤礦深部開采問題一直是世界各發(fā)展中國家關(guān)注的問題。對(duì)礦區(qū)進(jìn)行地表沉陷預(yù)測(cè)和控制設(shè)計(jì)所用的參數(shù)，我國大部分地區(qū)都采用深度小于三百米的觀測(cè)站資料。但是這些參數(shù)資料在嚴(yán)格要求下只適合用于開采深度少于三百米的地表沉陷預(yù)測(cè)和控制。在很多地方重復(fù)建立地表移動(dòng)觀測(cè)站實(shí)測(cè)求取巖石移動(dòng)角的方法會(huì)用相當(dāng)長的一段時(shí)間，所以很多都會(huì)中途放棄，造成了大量的人力物力財(cái)力的損失。此外，由于壓力過大，造成圍巖嚴(yán)重變形，導(dǎo)致巷道和采場(chǎng)失去平衡，加大了巷道斷面；另一方面，隨著地壓增大，受到深部高應(yīng)力的影響，圍巖移動(dòng)更加強(qiáng)烈，巷道會(huì)嚴(yán)重變形，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益下滑。露天采煤業(yè)迅猛發(fā)展的同時(shí)，也帶來了許多地環(huán)境問題。此外，我國的煤礦開采技術(shù)水平普遍較低，開采技術(shù)裝備較差，采煤機(jī)制造技術(shù)落后。與國外同行業(yè)相比，機(jī)電一體化、智能化、自動(dòng)化的控制技術(shù)，產(chǎn)品可靠性技術(shù)，數(shù)字集成技術(shù)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，仍然存在較大差距，中、小型礦井落煤方式還以炮采為主，工作面走向長度過短。煤礦重大科技攻關(guān)課題難以實(shí)現(xiàn)，重大安全技術(shù)問題難以解決。因此，優(yōu)化煤礦開采技術(shù)勢(shì)在必行。

2 優(yōu)化煤礦開采方法

優(yōu)化煤礦開采方法，就是在該煤礦區(qū)采用或引進(jìn)嶄新的、先進(jìn)的采煤裝備或采煤方法，有效地對(duì)礦井的相關(guān)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，并且對(duì)煤礦開采的相關(guān)生產(chǎn)組織制度和作業(yè)方式進(jìn)行變革，從而來提高安全水平、生產(chǎn)效率和發(fā)展經(jīng)濟(jì)效益。而采煤工藝的發(fā)展極大地推動(dòng)了煤炭開采各環(huán)節(jié)的變革，通過使采煤技術(shù)與現(xiàn)代高新技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)煤礦高效集約化生產(chǎn)技術(shù)，建設(shè)生產(chǎn)高度集中、高可靠性的礦井開采技術(shù)以提高工作面單產(chǎn)和生產(chǎn)集中化為核心，以提高效率和經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，研究開發(fā)智能化、安全可靠、高效、耐用的采煤設(shè)備和生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，有效地改進(jìn)和完善采煤工藝。

2.1 煤礦開采的最優(yōu)化準(zhǔn)則和技術(shù)原理 ①對(duì)地表的建筑物的影響程度少。②煤炭的損失比較少，采區(qū)回采率高。③開采資源所帶來的利潤高。④采區(qū)系統(tǒng)安全、可靠。⑤在采深較小及急傾斜煤層時(shí)，還應(yīng)考慮“上三帶”的特征與程度。確保在達(dá)到最優(yōu)化準(zhǔn)則的條件下，針對(duì)當(dāng)?shù)孛旱V開采的現(xiàn)場(chǎng)條件，有時(shí)需要采取降低回采率的開采措施，以減少采動(dòng)有害影響，實(shí)現(xiàn)井下安全開采。所以，采煤方法的最主要原則是如何處理資源回收率問題。煤炭開采引起環(huán)境變化與造成安全問題的根源就在于開采后造成巖層錯(cuò)位移動(dòng)。所以，進(jìn)行優(yōu)化開采的基礎(chǔ)理論就是動(dòng)煤巖層節(jié)理裂縫分布離層規(guī)律、瓦斯與水層滲流規(guī)律、煤巖體應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律及巖層控制技術(shù)等。

2.2 引進(jìn)外國先進(jìn)開采設(shè)備，開發(fā)研究高效的開采技術(shù) 引進(jìn)外國先進(jìn)的開采設(shè)備，參考外國的控制技術(shù)，數(shù)字集成技術(shù)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)和產(chǎn)品可靠性技術(shù)，積極研究并開發(fā)適合我國現(xiàn)有地質(zhì)條件的生產(chǎn)技術(shù)，高可靠性的高產(chǎn)高效礦井開采技術(shù)。以提高工作面單產(chǎn)和生產(chǎn)集中化為核心，以提高效率和經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，研究開發(fā)各種條件下的高效能、高可靠性的采煤裝備和工藝，簡單、高效、可靠的生產(chǎn)系統(tǒng)和開采布置，生產(chǎn)過程監(jiān)控與科學(xué)管理等相互配套的成套開采技術(shù)，發(fā)展各種礦井煤層條件下的采煤機(jī)械化，進(jìn)一步改進(jìn)工藝和裝備，提高應(yīng)用水平和擴(kuò)大應(yīng)用范圍，提高采煤機(jī)械化的程度和水平。

2.3 對(duì)巷道進(jìn)行優(yōu)化布置，盡量減少矸石排放的開采技術(shù) 改進(jìn)采煤技術(shù)，完善煤礦布置的工藝體系，努力實(shí)現(xiàn)矸石廢料綜合利用技術(shù)，達(dá)到開采方法、開采布置與煤層地質(zhì)條件的最優(yōu)匹配。實(shí)行全煤巷布置單一煤層開采，矸石基本不運(yùn)出地面，生產(chǎn)系統(tǒng)要減化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)綜采與綜掘同步發(fā)展，生產(chǎn)效率大幅提高的經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，重點(diǎn)研究高產(chǎn)高效礦井，開拓部署與巷道布置系統(tǒng)的優(yōu)化，減化巷道布置，優(yōu)化采區(qū)及工作面參數(shù)，研究單一煤層集中開拓，集中準(zhǔn)備、集中回采的關(guān)鍵技術(shù)，大幅度降低巖巷掘進(jìn)率，多開煤巷，減少出矸率；研究矸石在井下直接處理、作為充填材料的技術(shù)，既是減少污染的一項(xiàng)有利措施，又減化了生產(chǎn)系統(tǒng)，有利于高產(chǎn)高效集中化開采，應(yīng)加緊研究。

2.4 堅(jiān)持采取突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)措施 每個(gè)分層或階段采完后，在下分層或階段石門揭煤和煤巷掘進(jìn)中，應(yīng)采取突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)措施，如有突出危險(xiǎn)，應(yīng)修改設(shè)計(jì)，降低分層或階段垂高，并落實(shí)四位一體防突措施，如無突出危險(xiǎn)，可不采取防突措施，但必須采取安全防護(hù)措施。

2.5 采用三下采煤與減沉技術(shù) 采用三下采煤技術(shù)，既有較好的經(jīng)濟(jì)效益，又能保護(hù)建筑物、水體等不受損害。在保證三下采煤安全可靠情況下，采用優(yōu)化開采原則，防止煤巖失穩(wěn)造成頂板下沉變形，根據(jù)具體條件深入研究開采上覆巖層運(yùn)動(dòng)和地表沉陷規(guī)律，根據(jù)覆巖結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵層特征來研究確定合理的減沉開采技術(shù)及參數(shù)，僅充填部分采空區(qū)，研究近水體開采的開采設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)優(yōu)化和設(shè)備，提出煤炭開采與煤礦城市和諧統(tǒng)一的開采沉陷控制、開采村莊下壓煤、土地復(fù)墾和礦井水資源化等關(guān)鍵技術(shù)。

3 結(jié)語

煤礦中優(yōu)化開采是一個(gè)新技術(shù)，也將會(huì)是我國煤礦企業(yè)未來發(fā)展的方向。優(yōu)化煤礦企業(yè)開采技術(shù)，能有效地降低對(duì)環(huán)境的影響，減少經(jīng)濟(jì)的不必要損失，走向可持續(xù)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相并存的道路，使煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最大化。

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