井下采煤工藝方法的選擇探討

摘要：在煤礦開采中，分為露天開采和井下開采兩種形式，考慮我國煤層的貯藏深度較大，井下采煤最為常見。煤礦井下開采存在很多的影響因素，要求工作人員能夠?qū)Σ擅汗に嚪椒ㄟM行合理選擇，以此來保證采煤的效率和安全。本文從采煤工藝的發(fā)展情況出發(fā)，就井下采煤工藝方法的選擇進行了分析和討論，希望能夠為煤礦開采提供參考，確保煤礦生產(chǎn)的順利實施。

Abstract： In coal mining， there are two forms of open-pit mining and underground mining. Considering the storage depth of coal seams in China， underground coal mining is the most common. There are many influencing factors in underground coal mining， and workers are required to make a reasonable choice of coal mining technology to ensure the efficiency and safety of coal mining. Starting from the development of coal mining technology， this article analyzes and discusses the selection of underground coal mining technology， hoping to provide a reference for coal mining and ensure the smooth implementation of coal production.

關(guān)鍵詞：井下采煤;工藝;方法;選擇

Key words： underground coal mining;technology;method;selection

中圖分類號：TD823 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）30-0143-02

0 ?引言

煤炭資源在推動社會經(jīng)濟發(fā)展方面發(fā)揮著不容忽視的作用，新時期，隨著我國國民基尼發(fā)展速度的加快，社會對于煤炭資源的需求量不斷增長，為了能夠更好的滿足煤炭需求，煤礦企業(yè)開始積極引入先進的采煤工藝方法，帶動了煤礦井下開采方式的轉(zhuǎn)變，提高生產(chǎn)效率的同時，也為煤礦井下作業(yè)的安全提供了良好保障。

1 ?我國采煤工藝的發(fā)展情況

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

以工業(yè)化發(fā)展為支撐，我國的采煤工藝技術(shù)開始逐漸從傳統(tǒng)的勞動密集型朝著資金密集型和技術(shù)密集型的方向轉(zhuǎn)變。在煤礦開采中，自動化設(shè)備的引入，使得機械化開采得以實現(xiàn)，而專業(yè)技術(shù)人員的參與，推動了專家系統(tǒng)和自動化設(shè)備的一體化，極大地提高了煤礦開采的效率，降低了開采過程中的安全風(fēng)險。從煤炭企業(yè)的角度分析，新的發(fā)展環(huán)境下，企業(yè)經(jīng)營規(guī)模持續(xù)擴大，經(jīng)營項目不斷增多，煤炭開采管理系統(tǒng)以及再利用恢復(fù)管理系統(tǒng)得到了完善，自動化預(yù)警系統(tǒng)、實時監(jiān)控系統(tǒng)等的應(yīng)用，更是為各項工作的有序展開提供了良好保障。從煤礦工作人員的角度，自動化設(shè)備的應(yīng)用使得人員的分配變得更加自由靈活，帶動了勞動力市場的活躍。當(dāng)然，在采煤工藝發(fā)展中，同樣存在不少問題，如機械操作不當(dāng)引發(fā)的生產(chǎn)成本增加問題，工作面擴大帶來的不同系統(tǒng)的協(xié)調(diào)調(diào)度問題等。

1.2 發(fā)展趨勢

現(xiàn)階段，我國采煤工藝的發(fā)展呈現(xiàn)出了幾個比較顯著的趨勢：一是集約化開拓和布置技術(shù)。就目前而言，多數(shù)煤礦已經(jīng)實現(xiàn)了機械化生產(chǎn)，不過因為煤礦開采中存在大量的不可控因素，很容易出現(xiàn)生產(chǎn)浪費和資源浪費的問題，對此，可以在煤礦開采環(huán)節(jié)引入集約化生產(chǎn)模式，如果地質(zhì)條件不允許，則可以采用多井生產(chǎn)、一井出煤模式，減少空間和設(shè)備占用的同時，能夠?qū)ιa(chǎn)流程進行簡化，降低采煤成本;二是機電一體化設(shè)備的應(yīng)用。煤礦開采難度大，管理工作復(fù)雜，對于系統(tǒng)運行有著相當(dāng)嚴(yán)格的要求，基于此，煤炭企業(yè)應(yīng)該積極引入先進的技術(shù)設(shè)備，做好系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)工作，對其工作狀態(tài)進行嚴(yán)格控制。傳感檢測技術(shù)、計算機自動化控制技術(shù)以及電力電子驅(qū)動技術(shù)等的應(yīng)用，使得機電一體化設(shè)備在煤礦生產(chǎn)中得到了普及，為系統(tǒng)管理提供了便利。

2 ?常見的井下采煤工藝方法

2.1 普通采煤工藝

普通采煤工藝也稱普通機械化采煤工藝，雖然使用了機械化采煤設(shè)備，不過支護工作需要由人工實現(xiàn)，其他工藝則可以借助機械實現(xiàn)自動化。相比綜合采煤工藝，普通采煤工藝中的設(shè)備功率更低，開采效率略有不如。在對井下工作面進行支護的過程中，如果沒有特殊要求，采用的多是錯梁直線柱體支護的方式，以金屬梁頂為支護材料，配合單體液壓支柱完成支撐，如果必要，可以使用能夠自由移動的支架。工作面中每一個支護柱體的距離應(yīng)該控制在0.6-0.8m，支護排柱的距離則應(yīng)該控制在0.8-1.2m之間。

2.2 綜合采煤工藝

綜合采煤工藝指在煤礦井下開采中，工作面的所有工作都通過機械設(shè)備實現(xiàn)，包括破煤、裝煤、運煤、支護以及掘進等。對于傳統(tǒng)采煤工藝和普通機械化采煤工藝，綜合采煤工藝能夠最大限度的降低煤礦工人的工作負(fù)擔(dān)，保障設(shè)備和人員安全，有著良好的發(fā)展前景。在綜合采煤工藝中，不同環(huán)節(jié)需要用到不同的設(shè)備，例如，破煤和裝煤環(huán)節(jié)，使用的機械設(shè)備包括了刨煤機和滾筒式采煤機，刨煤機適用于煤層厚度不超過2m，沒有堅硬巖層且頂板相對穩(wěn)固的工作面，滾筒式采煤機一般都是雙滾筒結(jié)構(gòu)，可以自由調(diào)節(jié)，前面的滾筒可以對頂煤進行切割，后面的滾筒主要負(fù)責(zé)底煤，割下的煤炭會經(jīng)由安裝在滾筒上的螺旋葉片，進入到運輸機;采煤環(huán)節(jié)，可以通過安裝自動灑水降塵設(shè)備的方式，對煤塵的危害進行控制（見圖1）;在煤炭運輸環(huán)節(jié)，可以使用伸縮帶式運輸機來提升運輸效率，這里需要注意，運輸機的運輸能力必須超過采煤機和刨煤機的生產(chǎn)能力;在工作面支護環(huán)節(jié)，可以選擇液壓支護，通過頂板、護幫、切頂?shù)鹊闹蝸肀ＷC工作面的穩(wěn)定和安全。采煤結(jié)束后，采空區(qū)處理可以采用全部跨落法，保證處理效率的同時，能夠最大限度的節(jié)約成本。

2.3 連續(xù)采煤工藝

連續(xù)采煤工藝的基本原理，是將采煤區(qū)域劃分為若干長方體，也就是通常所說的“煤房”，每一個煤房的長度在5-7m左右，在不同煤房之間進行交替采煤作業(yè)，采煤前需要對煤層頂部進行可靠支護。每一個煤房中都有著與自身長度相當(dāng)?shù)拿褐?，煤柱的寬度比較靈活，需要開采人員依照采煤區(qū)的煤層分布范圍確定。在進行煤炭開采的過程中，通過掘進和開采工序的融合，可以實現(xiàn)連續(xù)開采，必須在至少三個煤房之間交替進行。煤房中的煤炭開采完之后，可以對煤柱進行回收，之后頂板會因為失去支撐而自動塌陷，能夠節(jié)約回填成本。

2.4 爆破采煤工藝

爆破采煤工藝也稱炮采工藝，主要是通過在煤層適當(dāng)位置打孔，填充炸藥，然后爆破落煤，配合人工裝煤，其余環(huán)節(jié)的工藝與綜采工藝相同。在進行爆破的過程中，為了避免工作面坍塌等危害，需要對爆破點的位置進行合理選擇，工作人員必須對煤層厚度、煤層硬度和工作面穩(wěn)定性等進行觀察，確定好爆破參數(shù)，在減少炸藥用量的同時，保證落煤效果。落煤后需要對工作面進行檢查，確認(rèn)安全后，才能安排工作人員進入礦區(qū)進行裝煤。

3 ?井下采煤工藝方法的選擇

在對井下采煤工藝方法進行選擇時，需要將煤礦地質(zhì)條件、工作面穩(wěn)定性、技術(shù)條件、工作效率等全部考慮在內(nèi)，做好不同工藝方法的綜合對比分析，找出適用性最好的工藝方法，確保煤礦井下開采工作的順利實施。

3.1 普采工藝方法的選擇

普采工藝方法的成本不高，對于煤層賦存條件沒有很高的要求，工作面遷移難度小，因此在推進距離相對較短、形狀多變的不規(guī)則工作面中有著良好的應(yīng)用，而且相關(guān)工藝的結(jié)構(gòu)簡單，工作項目的推進方便，這也使得其在中小型煤礦井下開采中有著比較廣泛的應(yīng)用，是一種十分有效的井下采煤工藝方法。

3.2 綜采工藝方法的選擇

對比普采工藝，綜采工藝最為顯著的優(yōu)勢，就是具備極高的生產(chǎn)效率，通過各種自動化設(shè)備的應(yīng)用，能夠顯著提升井下采煤工作的穩(wěn)定性和安全性，不過相對而言，綜采工藝需要煤礦企業(yè)投入大量的資金進行設(shè)備的采購，因此成本較高。在綜采工藝中使用的機械設(shè)備較多，不同設(shè)備有著不同的參數(shù)和性能，對于管理工作要求較高，而且如果將其應(yīng)用到結(jié)構(gòu)復(fù)雜的煤層中，會導(dǎo)致開采難度的增大，缺乏針對性，作業(yè)的效率也無法保障?；诖?，在對井下采煤工藝方法進行選擇的過程中，必須充分考慮煤層的賦存特點以及穩(wěn)定性、傾角等，必須確保各方面的要求都能夠滿足工藝方法的硬性需求，才能夠選擇使用綜采工藝方法。

3.3 連采工藝方法的選擇

連采工藝的優(yōu)勢在于成本相對較低，對于不同開采環(huán)境有著很強的適應(yīng)性，而且機械化水平高，在開采工作中能夠切實保障安全。需要注意的是連采工藝中煤房本身的透氣性較差，控制質(zhì)量無法保障，在采煤完成后，會留下大量的不可回收的煤渣，導(dǎo)致了嚴(yán)重的浪費問題，僅適用于結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，煤層賦存條件簡單，埋藏深度淺，而且傾角不超過15°的煤層。連采工藝對于工作人員的專業(yè)素質(zhì)有著比較嚴(yán)格的要求，一般作為輔助工藝，配合其他工藝方法來保證井下采煤的效果。

3.4 炮采工藝方法的選擇

炮采工藝的成本低，采用的是人工裝載方式，因此不需要采購裝載機等大型設(shè)備，操作簡單，能夠以最少的投入獲得最大的收益，不過生產(chǎn)效率較低，并不能很好的適應(yīng)新時期煤炭開采規(guī)?；蜋C械化作業(yè)的需求，就目前而言，炮采工藝一般只會被應(yīng)用到地質(zhì)條件差的復(fù)雜煤層開采中。

對比上述幾種井下采煤工藝方法，可以明確，不同工藝存在一定的差異性，有著各自的優(yōu)勢、缺陷和適用條件，這也要求煤礦企業(yè)技術(shù)人員能夠從煤礦中煤層的賦存條件等因素出發(fā)，做好工藝方法的合理選擇，將其優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。必須明確，井下采煤工藝方法的選擇需要綜合考慮多方面的因素，做出科學(xué)合理的判斷，在關(guān)注技術(shù)先進性的同時，也應(yīng)該明確相應(yīng)的成本造價以及生產(chǎn)安全等問題，提升工藝方法的針對性。

4 ?結(jié)語

總而言之，新的發(fā)展環(huán)境下，社會對于煤炭資源的需求持續(xù)增長，我國的采煤技術(shù)和采煤工藝得到了發(fā)展創(chuàng)新，實現(xiàn)了從人工采煤到機械化采煤的轉(zhuǎn)變，降低人工成本的同時，促進了工作效率和安全性的提高。在煤礦井下開采中，比較常用的工藝方法包括普采、綜采、連采和炮采四種，需要技術(shù)人員結(jié)合煤礦所處的地理位置、工作面的穩(wěn)定性以及經(jīng)濟技術(shù)條件等，做好采煤工藝方法的合理選擇，在保證采煤工作順利實施的同時，將煤礦開采對于自然生態(tài)環(huán)境的破壞降到最低，以適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的要求。

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作者簡介：王勝（1984-），男，內(nèi)蒙古包頭人，研究方向為采礦工程。