亢雷強(qiáng)
【摘? 要】在我國(guó)煤礦企業(yè)的發(fā)展過(guò)程中,煤礦開(kāi)采技術(shù)是煤礦行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)核心。以往,煤礦在開(kāi)采過(guò)程中經(jīng)常采用傳統(tǒng)的人工方式,這種方式不僅開(kāi)采效率低,速度慢,而且存在很高的安全風(fēng)險(xiǎn),容易發(fā)生安全事故,造成人身傷亡。因此,很多企業(yè)為了提高煤礦開(kāi)采的速度及安全性,對(duì)開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行了更新。煤礦企業(yè)為了提高自身競(jìng)爭(zhēng)力,不斷的對(duì)開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行研發(fā),最終成功創(chuàng)新了開(kāi)采技術(shù),也完善了整體的開(kāi)采工藝。在此基礎(chǔ)上,對(duì)目前煤礦開(kāi)采技術(shù)及工藝進(jìn)行分析是很有必要的,通過(guò)分析才能夠明確開(kāi)采工藝的區(qū)別及針對(duì)性應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】煤礦開(kāi)采;采煤技術(shù);工藝
1.井下采煤技術(shù)的選擇
采煤技術(shù)常見(jiàn)的有長(zhǎng)壁式、房柱式及充填式三類。下面將詳細(xì)介紹這三類采煤技術(shù)。
1.1 長(zhǎng)壁式采煤技術(shù)
長(zhǎng)壁式采煤技術(shù)是中國(guó)目前使用最為普遍的采煤技術(shù),主要可分為傾向長(zhǎng)壁和走向長(zhǎng)壁。傾向長(zhǎng)壁是指工作面按照煤層的傾向布置,而走向長(zhǎng)壁指的是工作面按照煤層的走向布置(見(jiàn)圖1)。這種采煤技術(shù)的工作面開(kāi)采范圍比較廣,產(chǎn)量高,工作面搬家次數(shù)少,其主要優(yōu)點(diǎn)在于井下工作面巷道布置較為簡(jiǎn)單,通風(fēng)管理比較容易,適用于各種條件下煤層的開(kāi)采。此外,長(zhǎng)壁式采煤技術(shù)能最大限度地開(kāi)采煤層。但這種采煤技術(shù)的缺點(diǎn)也十分明顯,其采用完全垮落法管理頂板,會(huì)導(dǎo)致地表下沉劇烈,嚴(yán)重破壞地表生態(tài)環(huán)境,而且工作面的準(zhǔn)備周期比較長(zhǎng),需要一次性投入較多設(shè)備。目前,中國(guó)已研發(fā)了各種長(zhǎng)壁式采煤技術(shù)的成套設(shè)備。
1.2 房柱式采煤技術(shù)
房柱式采煤技術(shù)也可以稱為短壁采煤技術(shù)。這項(xiàng)采煤技術(shù)在中國(guó)應(yīng)用較少,在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用得比較普遍。其需要配套專用的采煤設(shè)備,主要是連續(xù)采煤機(jī)和梭車。它的主要優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了煤層開(kāi)采和掘進(jìn)的一體化,即掘進(jìn)就是在采煤,采煤也是在掘進(jìn),效率非常高,不存在長(zhǎng)壁式采煤技術(shù)中的采掘接替緊張問(wèn)題。但它的缺點(diǎn)也非常明顯,主要有以下幾方面:
(1)不便于通風(fēng)管理。房柱式采煤技術(shù)應(yīng)用中不存在專用的回風(fēng)巷道,這導(dǎo)致礦井的通風(fēng)管理十分困難,對(duì)于煤層瓦斯含量較高情況下煤層的開(kāi)采十分不利。
(2)煤層的采出率非常低。這項(xiàng)采煤技術(shù)在開(kāi)采過(guò)程中需要留設(shè)大量煤柱,且很多煤柱很難回收,通常情況下其回收率只有50%~60%,比長(zhǎng)壁式采煤技術(shù)低20%~30%。
1.3充填采煤技術(shù)
充填采煤技術(shù)由長(zhǎng)壁式采煤技術(shù)衍生而來(lái),主要針對(duì)一些特殊情況下煤層的開(kāi)采。長(zhǎng)壁式采煤技術(shù)采用完全垮落法管理煤層頂板,會(huì)導(dǎo)致地表的不均勻下沉。地表的不均勻下沉?xí)p害地表上的一些重要設(shè)施,如公路、鐵路及建筑物等。此外,當(dāng)?shù)乇沓霈F(xiàn)貫穿型裂縫時(shí),會(huì)導(dǎo)致地表水?dāng)嗔?,這破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。因此,發(fā)展了充填采煤技術(shù)。所謂的充填采煤技術(shù)是指在煤層開(kāi)采后采用一些材料來(lái)充填采空區(qū),從而抑制地表下沉。這是一種綠色開(kāi)采技術(shù),值得大部分煤礦推廣使用,其實(shí)施的關(guān)鍵在于找到合適的充填材料且材料成本在可接受范圍以內(nèi)。
2.井下采煤工藝選擇分析
通常情況下,采煤工藝指的是煤礦開(kāi)采中的破煤、裝煤、運(yùn)煤及支護(hù)采用的形式。目前,采煤工藝主要有炮采工藝、普通機(jī)械化采煤工藝及綜合機(jī)械化采煤工藝。下面將重點(diǎn)分析這3種采煤工藝。
2.1炮采工藝
炮采工藝是一種古老的采煤工藝,其主要是通過(guò)打眼放炮的方式破煤、采用手工方式裝煤及采用皮帶機(jī)運(yùn)煤,支護(hù)通常采用單體液壓支柱。這項(xiàng)工藝的效率一方面取決于煤層鉆眼的速度,另一方面還與工作面支護(hù)速度有關(guān)。這項(xiàng)工藝的工作面布置簡(jiǎn)單,能適用于各種條件下煤層的開(kāi)采。但由于工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,作業(yè)安全性很差,且工作面粉塵難以控制,這項(xiàng)采煤工藝被國(guó)家列入被淘汰的采煤工藝的名單。只在某些邊角煤回收中或煤層中含有鐵礦石的情況下,才應(yīng)用此項(xiàng)工藝。
2.2普通機(jī)械化采煤工藝
普通機(jī)械化采煤工藝與炮采工藝最大的不同在于破煤時(shí)采用了采煤機(jī),裝煤時(shí)采用了刮板機(jī)。這項(xiàng)工藝最大的特點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了煤層開(kāi)采的半機(jī)械化,極大地提高了煤層開(kāi)采效率。它的主要優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)煤層的地質(zhì)條件具有很強(qiáng)的適用性,是目前中小型礦井開(kāi)采還在使用的方法;缺點(diǎn)在于采煤機(jī)割煤的時(shí)間短,支護(hù)頂板的時(shí)間長(zhǎng),極大地限制了煤層開(kāi)采效率。同時(shí),由于采用單體液壓支柱支護(hù)頂板,有發(fā)生冒頂事故的風(fēng)險(xiǎn)。
2.3綜合機(jī)械化采煤工藝
綜合機(jī)械化采煤工藝與普采采煤工藝最大的不同在于支護(hù)時(shí)采用了液壓支架,實(shí)現(xiàn)了煤層開(kāi)采的完全機(jī)械化??梢哉f(shuō)綜采工藝的發(fā)展是煤礦開(kāi)采史上的一次技術(shù)革命,極大地提高了采煤效率,使礦井產(chǎn)量由原來(lái)的年產(chǎn)幾十萬(wàn)噸提高到年產(chǎn)千萬(wàn)噸。綜采工藝經(jīng)過(guò)多年發(fā)展,衍生出了大采高一次采全厚和放頂煤2種適用于厚煤層及特厚煤層的開(kāi)采工藝,極大地豐富了采煤工藝的內(nèi)涵。這項(xiàng)工藝的缺點(diǎn)在于設(shè)備前期投資大,對(duì)準(zhǔn)備巷道的斷面尺寸要求較高,對(duì)煤層賦存條件適用性非常差,且工作面搬家耗時(shí)長(zhǎng)。此外,在煤層回采過(guò)程中,還會(huì)留下大量邊角煤。
現(xiàn)在很多礦井都已經(jīng)采用了綜采工藝,其應(yīng)用主要取決于煤層的厚度和傾角。當(dāng)煤層厚度小于1.5 m時(shí),普通的綜采工藝不能適用,需采用適用于薄煤層開(kāi)采的綜采工藝。而對(duì)于傾角大于25°的煤層,不能采用綜采工藝。
3.結(jié)語(yǔ)
煤礦井下開(kāi)采時(shí),采煤技術(shù)和采煤工藝的選擇對(duì)于煤層開(kāi)采的效率和安全性有著重要影響。常見(jiàn)的井下采煤技術(shù)有長(zhǎng)壁式、房柱式及充填式三類。長(zhǎng)壁式采煤技術(shù)是中國(guó)目前使用最為普遍的采煤技術(shù),其主要優(yōu)點(diǎn)在于井下工作面巷道布置較為簡(jiǎn)單,通風(fēng)管理比較容易,適用于各種條件下煤層的開(kāi)采。目前井下采煤工藝主要有炮采工藝、普通機(jī)械化采煤工藝及綜合機(jī)械化采煤工藝。綜采工藝的發(fā)展是煤礦開(kāi)采史上的一次技術(shù)革命,極大地提高了采煤效率,使礦井產(chǎn)量由年產(chǎn)幾十萬(wàn)噸提高到年產(chǎn)千萬(wàn)噸。
參考文獻(xiàn)
[1]李建軍.煤礦開(kāi)采中井下采煤技術(shù)及采煤工藝選擇[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2019(9).229-230.
[2]郭躍超,黨建亮.井下采煤技術(shù)與采煤工藝對(duì)生產(chǎn)的影響分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2017(14):14.
[3]王永生.淺談煤礦采煤方法與采煤技術(shù)的選擇及其影響因素[J].能源與節(jié)能,2017(1):182-183.
[4]閆建宙.井下采煤技術(shù)與采煤工藝的選擇應(yīng)用分析[J].科技風(fēng),2017(13):146.
[5]劉貴龍.煤礦井下采煤工藝及采煤技術(shù)的選擇研究[J].山東煤炭科技,2019(2):19-21.