采煤技术发展

采煤技术发展（精选10篇）

采煤技术发展 篇1

1 充填采煤技术的必要性

充填采煤技术, 其实就是在采矿过程中, 填充遗留下来的废弃物, 例如, 黄沙、粉煤灰等。与此同时, 开采“三下”压煤, 也就是建筑物下、铁路下、水体下一些挖掘难度相对较大的煤矿, 在绿色煤矿开采技术体系中, 充填采煤技术发展着极其重要的作用。所以, 随着我国煤矿行业的不断发展和壮大, 充填采煤技术在当前能源资源紧缺现状下占据着重要地位, 而且也是煤矿行业可持续发展的必要手段。充填采煤技术的必要性大致可以划分为以下几方面内容。

1.1 保护环境

利用充填采煤技术发挥最为直接的作用就是开采之后的地形、环境不会受到破坏。煤矿开采对于地表和地下都会产生不同程度的影响和损害, 例如, 植被的破坏、水土流失等问题, 充填技术可以再利用开采之后的固体垃圾, 与此同时, 因为采矿资源不断减少, 涌现出较多的“三下”压煤, 充填采煤技术可以对这些资源进行很好地开采。不仅可以使矿山的经济效益得以增加, 而且也可以开采的绿色环保, 进而使采矿得到健康可持续发展。

1.2 解决了以往充填材料的供需问题

煤矿所产生的工业废弃物相对较少, 想要完全填补采空区相对存在一定的难度。所以, 不仅会使煤矿公司充填材料的成本不断增加, 而且供需方面也会出现困难。而充填采煤技术能够对这些固体废弃物进行有效利用, 对采空区进行填充, 不仅使充填成本得以降低, 安全生产得到有效保障, 而且其经济效益也会得到全面提升。

1.3 维持了采矿-充填的循环

煤矿的开采和充填相互作用, 相辅相成, 没有开采, 填充也就无从谈起, 没有填充, 开采也就不可能实现。所以, 要求两者相互配合, 共同进行。然而, 人们只是将眼光放在煤矿开采上, 直到现在煤矿业的开采已经实现全面机械化, 这样的高产高效开采方式, 促使人们通过各种方式对煤矿行业继续经营, 但是对于填充技术的改革创新却没有引起足够的重视。所以, 只有使开采-充填这一生产环节实现平衡, 才能够使煤矿行业得到可持续发展。

1.4 加快了充填设备的创新

随着充填采煤技术的不断发展, 充填设备必定会不断创新, 当前中国采矿业充填设备与采矿技术之间存在着较大差距, 这种差距十分突显。采用充填采煤技术, 不断推进充填设备的创新, 使充填设备和采矿技术实现共同发展。与此同时, 在我国, 外来充填设备占据着一定的比例, 通过充填技术使我国充填设备得到迅猛发展, 把握机会吸取外来资金, 进而使我国充填设备市场得到有效开拓和发展, 从而使充填设备的竞争力得到有效提升。

1.5 提高了经济效益

综上所述, 不管是充填材料的供需问题, 还是充填设备的不断创新, 采用充填采煤技术最根本的原因就是使煤矿经济效益得以提升。通过充填技术, 不仅可以使煤矿采出率以及矿区安全性得到提高, 而且矿难的发生几率也有所降低, 在某种程度上, 使煤矿的开采成本得以降低, 进而使煤矿的经济效益全面提升。

2 充填采煤的社会效益

充填采煤技术的推广和应用, 使煤炭开采工艺得到了全新的变化和改革, 具有较为深远的社会意义。通过充填开采, 在完全接顶的基础上, 充实采空区, 能够使原来的顶板垮落、采空区回风、超前压力、底板突水等问题得到有效解决, 作业环境的安全程度能够在一定程度上得到全面提高;充填之后所形成的以充填体为主的覆岩支控体系, 能够针对地表开采沉陷在建筑物允许值范围内进行有效控制, 从而使煤炭资源采出率得到提升, 进而实现不搬迁采煤, 使村庄建筑物下、铁路下、水体上下煤炭资源得到充分解放, 以使矿井服务年限得以延长;充填开采使大量煤矸石、粉煤灰等工业废弃物大量消耗, 进而使其占地以及对环境造成的污染得以减轻, 从而是煤炭工业得到良性循环发展。

总而言之, 在煤矿企业中广泛运用充填开采技术, 可以使其经济效益以及社会效益得到最大化提升, 促使煤炭开采工艺的进一步改革, 推进煤矿科技进步, 从而使煤矿企业的健康可持续发展得以实现, 进而使开采更加绿色环保。

3 充填采煤的技术发展

3.1 充填采煤技术发展的动力

传统的开采方式, 使采空区的出水、发火以及上隅角的瓦斯超标, 当前采空区大面积垮落导致涌出大量瓦斯等问题需要得到及时解决;“三下”矿井优质煤炭资源的回采应该具有安全性和高效性, 同时也需要有效地处理大量煤矸石以及城市垃圾;当前, 我国已经有一些矿井呈现出衰老现象, 伴随着开采深度的不断下延, 开采成本随之大幅度增加, 并且会产生严重的灾害, 没有较强的灾害控制方法, 导致矿井无法承受进一步开采等一系列问题, 都可以利用充填采煤技术进行全面有效地解决。在煤矿行业的效益增长过程中, 充填开采发挥着极其重要的作用, 也标志着我国煤矿开采的进一步发展。在此基础上, 充填开采方式得到了较大程度地推广和应用, 充填开采技术也随之体现出越来越重要的利用价值。

3.2 充填采煤技术发展目标

充填开采技术的发展, 在高效率、低成本、设备标准化基础上得以进行。一些较为简单的充填技术设备, 如膏体充填、超高水材料充填等, 这样的充填材料本身流动性较强, 通过管道运输, 能够很好地适应仰斜开采, 不过其充填效率不高。当前, 综合机械化开采相配套技术在不断探索和研究过程中, 充填效率也因此会得到进一步提升。

3.3 充填采煤技术发展方向

通过充填技术, 岩层运动可以得到有效控制, 因此, 应该进一步探索和研究充填开采地表沉陷以及岩层破断的运动规律, 进而可以使与地表沉陷和岩层运动控制要求相符合的开采理论和方法研究出来。从当前充填开采实践分析, 煤矿开采的技术推广受到充填采煤能力的限制, 不能与高产高效的煤矿生产模式相匹配。究其原因, 其实就是采煤工艺与充填工艺之间没有形成有效地配合。因此, 充填采煤能力的提升在今后将会是重要研究的内容之一。

参考文献

[1]杨海河.充填采煤技术在煤层开采中的技术要点分析[J].中国新技术新产品, 2011 (21) .

[2]代建四.煤矿充填开采的现状与发展趋势[J].科技创新导报, 2010 (18) .

[3]李乃梁, 冯光明, 李宗国.复合固结体巷式充填全采技术应用研究[J].煤矿开采, 2010 (1) .

[4]缪协兴, 张吉雄, 郭广礼.综合机械化固体充填采煤方法与技术研究[J].煤炭学报, 2010 (1) .

[5]周华强, 侯朝炯, 孙希奎, 瞿群迪, 陈德俊.固体废物膏体充填不迁村采煤[J].中国矿业大学学报, 2004 (2) .

我见证了新中国采煤技术的发展 篇2

1949年4月,王荣生出生在山西灵石。如今已年入花甲的他依然精神矍铄,声音洪亮。作为生在红旗下,长在新社会的共和国同龄人,他感到无比自豪:在诞生时,和共和国一起沐浴着初升的阳光;7岁上学,父母双亡的他在共和国的怀抱里,在党的关怀教育下成长进步;也遇到了三年自然灾害,对当时的饥饿感记忆犹新;刚参加工作,即经历了“文化大革命”的十年浩劫;人到中年,和共和国一起,感受着改革开放带来的巨大机遇和挑战,经历了国有企业改革带来的阵痛和希望;如今,兢兢业业工作40年后,退职在家,享受着共和国60年取得的巨大成就。和所有共和國的同龄人一样,王荣生见证了新中国的成长,赶上了改革开放的好时代,搭上了信息时代的末班车,海阔天空任他驰骋飞翔。与共和国同龄的王荣生,就像一块燃烧的煤,他把光和热献给了这个时代,他把火红的年华献给了共和国。

他们这辈人,对党和国家、对毛主席有着特殊的感情。在参加工作前,王荣生去了一次韶山毛主席纪念馆,退职后的第一件事便是再去韶山毛主席纪念馆。前者是一种真诚的宣誓,立志从此要为党和国家奉献自己的青春和年华,为了新中国的建设奋斗终生;后者是一个总结,是一种释然,在为祖国轰轰烈烈燃烧40年后,自己终于可以向党和国家交上了一份合格的答卷了。

钻研技术,报效祖国

王荣生40年来一直从事煤矿工作,当过工人,干过技术员、带班长、队长、科长、副矿长、矿长、副局长、副总经理、总经理、党委书记。无论职位怎么变,不变的是他对自身的严格要求,对知识和技术的精益求精,对工作的一丝不苟。他一直奉行的座右铭就是毛泽东的话:“世界上怕就怕认真二字,共产党人就最讲认真”。正是这一份执著的追求和认真的态度,使他从一个普普通通的煤矿工人成长为一名享受国务院特殊津贴的专家,也为他带来了全国劳模、全国十佳矿长等荣誉称号。

1969年学校毕业的王荣生面临的是“文化大革命”的十年浩劫。学生放下书本,忙于各种各样的运动,工人们也心神不定,得过且过,荒废了对技术的掌握和学习,整个国家的工商业处于停滞甚至是倒退阶段。王荣生认识到,这样的日子并非常态,国家现在处于一个困难时期,但是迟早会回到社会主义建设的正轨上来,那时候需要的是有高水平的知识分子和技术熟练的工人。因此他利用一切条件和时间,克服种种困难,钻研技术,为将来更好地参加新中国的建设默默地积蓄力量。

刚开始,王荣生到井下生产一线“接受工人阶级再教育”,与工人师傅同吃同住同劳动,奋战在工作一线,打眼放炮,推车钉道,支柱架棚,移溜拉架,样样工作干得规范到位,深受工人师傅的欢迎。 凭着对技术的热爱和钻研,先后担任技术员和采煤工程师,并且从一个平凡的工人成长为煤炭开采行业的专家,完成了平凡到杰出的升华,为后来者树立了一个很好的榜样,实现了自身的最大价值,为共和国贡献了自己的力量。每每谈到自己取得这些成就的时候,他总是说,自己之所以能取得今天的成就,与社会主义大家庭的关爱密不可分,更得益于党和国家好的政策的引导,感谢企业能够提供给他成长工作的巨大舞台。他还告诉记者:“自己之所以从一名最普通的煤矿工人成长为汾西矿业集团党委书记,是党培养了我。这些年,我见证了新中国采煤技术的发展,也更为祖国的采煤技术的进步感到由衷地高兴和鼓舞。”

荣誉属于每一个共和国的同龄人

在记者的采访中,王荣生一再表示,应该给予同样是共和国的同龄人中的工人和他们的家属更多的关注。60年来,他们一同陪伴共和国成长,他们在平凡的岗位上兢兢业业,恪尽职守,为共和国的建设奉献了青春,无怨无悔,他们才是最值得尊敬的人。自己是幸运的,能够在新中国稳定的环境下,好的政策中学习、成长、工作。怀着对党、对国家、对人民的感激和热爱,努力工作,取得了一点成绩,党和国家给了自己很高的荣誉。但是共和国的成就并不只是由得到荣誉的人完成的,而是凝结了千千万万普通劳动者的辛勤汗水,他们或许直到退休都只是一名普普通通的工人,但是他们中的任何一个人都是一座不朽的丰碑。如果说要颁发一个奖杯的话,那么,这个奖杯应该是一个团体奖,应该授予所有与共和国同龄的人。

现在的王荣生更愿意安安静静地享受生活。最近他和老伴在忙着收拾自己的房子,还是那么认真,从装修材料的质地、颜色到设计的每一个细节他都不肯放过。朋友们劝他说别累坏了,有装修公司呢,可是谁都心里清楚,这是他的性格,改都改不了,万事认真二字当先,要么不做要么就要做到最好。他说:“这也是给自己找点事做。在位的时候就要轰轰烈烈,不能往后缩,要对得起大家的信任,要干出成绩来,退下来就要安安静静,年轻人很有潜力,要给他们发挥的空间。”

回顾过去的60年,王荣生感慨万分:“历史的车轮带领社会向前发展,每次大的波动都会带来一些困难,但是回头一看,这些都是发展中经历的阵痛,阵痛过后是社会的极大进步。如今,社会文明程度不断提升,公民的素质和思想意识有了很大的进步,社会的财富和个人的财富都成倍地增加。相信我们的祖国会一天比一天富强,人民的生活水平像芝麻开花一样节节高。至于我呢,是一块即将燃尽的煤,如果共和国需要,余热还是会无私奉献的……”

王荣生,1949年生,山西灵石人。汾西矿业集团公司原党委书记。

从事煤炭事业40年,当过工人、技术员、班长、队长、科长、井口主任、生产副矿长、矿长、矿务局副局长、集团公司副总经理、总经理。

充填采煤技术的应用现状与发展 篇3

当前, 充填采煤技术是煤矿绿色开采技术体系的重要组成部分, 这种开采方法对煤层的破坏最小, 可以有效地控制岩层移动, 减缓地表的沉陷, 可以保护矿区的环境, 是一种绿色环保技术。随着人们对环境保护的重视, 充填采煤技术越来越受到人们的重视。我国的水砂充填采煤技术运用的时间较长, 但是没有对充填材料工艺、开采岩层控制等进行系统性的完整研究, 导致机械化程度较低, 生产效率不高。目前对煤矿充填开采的理论进行系统性的研究在我国刚刚处于起步的阶段, 还不成熟, 依然处于试验的阶段, 有待深入发展, 进一步的完善。

1 充填采煤技术的应用特点

近几年来, 随着金属采煤技术的不断发展, 采煤技术的手段日益多样化, 这和经济的发展以及技术的进步分不开。煤矿的开采和其他的开采不同点主要体现在下面的内容中。

1.1 采煤、填充生产能力的均衡问题

当前很多的煤矿在进行资源开采的时候, 不同的填充方式之间具有一定的联系, 不是各自孤立的。所以, 如果不进行填充, 也可以将不同的环节联系起来实行循环处理。煤矿的开采方式决定着煤矿的生产能力, 对煤矿的生存具有重要的影响。改善煤矿开采的方式, 进一步提高采煤的生产能力, 需要提高填充技术, 增强其发展的生命力, 提高矿山的有效应用能力, 使采煤生产和填充之间达到一个比较均衡的比重, 由此进一步提升采煤生产的配备。根据现有的条件, 充填与采煤在生产时无法进行有机的统一和融合。煤炭开采与金属矿山炮采不同, 煤炭地下采矿运用机械化操作的方法比较早, 把落煤、装煤、运煤、支护和放顶五道工序一起进行综合机械化操作, 导致地下出现了大面积的矿山, 因此, 对技术的要求就更高了, 需要进一步提升采集的技术, 才能适应煤矿开采的技术要求, 对矿山的设备进行更换, 确保设备与开采的技术相匹配。

1.2 充填材料在供应与需求环节上的均衡问题

当前, 对一般的金属矿山进行开采的时候, 选择使用的填充材料大都是尾砂、废石等, 使用这些材料能够很好地确保材料的供应与需求之间达到一个平衡, 使这个环节上确保原料充足, 最终达到内部金属比重之间的协调, 使煤矿开采的过程中可以很好地保护环境, 确保工业生产的过程中排放较少的污染物和废弃物。一般来说, 煤炭开采量里只涵盖煤矿矸石15%, 因此, 这样的情况下, 就难以解决材料的来源问题, 所以, 需要加强低廉材料的填充, 填充材料满足回填空间的要求, 进一步完善相关材料供需问题的整合, 这样就能够提升开采的技术和条件。

1.3 充填成本与采矿效益均衡问题

充填式采煤技术不同于其他的方式, 相比较而言, 填充式采煤方式可以将地下的资源进行有效的整合, 确保开采模式的安全可靠, 取得相应的经济效益。同时, 可以进一步促进设备的完善, 确保符合填充工序的要求, 解决开采过程中产生的各种问题。针对我国目前的煤矿充填技术来说, 在充填的时候, 因为开采导致大量的土地破坏和人口迁移, 会出现一系列的赔偿费, 当赔偿的费用高于充填所需的成本时, 充填所需与采矿产生的效益才能平衡, 煤矿才会考虑有效利用充填技术。

1.4 充填作业在煤系地层采后的时空限制

开采出金属矿脉矿石之后, 会留下大面积的地下空间和顶底板, 这些大都是硬岩, 其结构复杂, 硬岩在移动的时候, 会产生很大的破坏作用, 为了确保采矿的安全可靠性, 需要进一步分配沉积的岩石, 实现进一步的开采, 运用长壁垮落法进行开采的时候, 采空区覆岩在开采的过程中会出现垮塌的现象, 无法有效维护充填所需的空间与通道, 控制运动顶板岩体有一定的难度, 需要缩短原有的填充时间, 同时, 要注意消除采矿作业产生的干扰环境。

2 充填采煤技术现实状况

2.1 膏体充填采煤技术

这种充填采煤技术主要是把煤矿周边的风积砂、河砂、粉煤灰、劣质土、工业炉渣、城市固体垃圾等在地面上进行加工形成一种牙膏状的浆体, 浆体会加压泵, 通过管道进行输送, 运输到地下的管道中进入下一步的开采程序。通过上面的论述, 可以得出煤矿膏体充填开采的主要特征如下:首先, 充填技术和煤矿开采是一个作业面的两项内容, 因此不同的金矿山, 可以实行隔离支架的分配。其次, 煤矿充填材料在充填之后的数小内会有不同的强度性能, 把主体煤矿充填完成, 使用的充填体需要承载它的强度, 可以选择煤矸石、坑口电厂低质粉煤灰等, 使用不同的材料在产品的质量上面会有很大的不同。填充的系统和材料组成内容:将煤矸石、粉煤灰、工业炉渣、胶结料和水调和成填料浆, 形成配料制浆系统, 配料制浆系统、泵送系统和工作面充填子系统具有不同的作用。泵送系统输送相关物质的时候, 一般使用膏体的填充技术, 不断完善内部的工序, 材料充填的时候, 要对材料后方的采空区进行加强, 然而造价一般比较高, 一顿一般需要3千万元, 所以膏体充填采煤技术的成本很高, 因此, 为了降低开采的成本, 取得更好的经济效益, 需要对膏体充填采煤这种技术进行革新。

2.2 矸石充填采煤技术

这种充填采煤技术主要是利用重力、风力、机械等相关的动力将矸石输入或者引入到采空区进行煤炭开采。根据煤矿的实际情况, 不同的充填部位采用的充填料大都由矸石、砂子、采石场碎石及粉煤灰等构成, 主要成分是煤矸石, 很少加入胶结料或其他添加剂。按照采空区的动力方式, 矸石充填采煤方式包括的类型很多, 比如人工充填、自溜充填、风力充填、机械充填等。在这几种类型当中, 人工矸石充填的采煤能力不高, 开采的效率不高, 需要很高的劳动强度, 而且回采工艺的协调性很低, 因此使用的频率很低。

2.3 部分充填采煤技术

2.3.1 部分充填开采的概念

部分是相对于全部而言的, 主要是指对填充处局部的某一部分的认识和理解, 选择使用对于一部分的煤量, 通过覆岩结构、充填体及部分煤柱, 只是对采空区的某部分或者离层区与冒落区等部位实行充填, 对覆岩进行开采控制, 防止出现沉陷。

2.3.2 改变充填物的构成

针对有一定开采需要的采空区, 对充填物的组成进行变动, 对煤层的胶体结构进行巩固, 改变胶体的结构, 实现空间的变动, 进一步加强支撑的控制力量, 确保进行全面的完整充填, 主要遵循的原则是:采空区关键层的跨距改善要求对采空区的宽度进行变动, 进行有关的填充, 注重对煤柱的开采进行空间的预留, 对煤炭的关键层实行定期的维护, 不断增强地面的稳定性, 防止出现地表的沉陷。

2.3.3 冒落区注浆充填开采技术

冒落区充填技术即在未被压实采空区冒落矸石之间的空隙之前及时地注入浆液进行充填, 共同负责支撑上面的岩层覆盖, 实现相关的技术落实, 开采冒落区注浆充填、房柱式冒落区注浆充填和条带开采冒落区注浆充填。

3 充填采煤技术发展

岩层的构造非常复杂, 控制岩层的活动可以有效地确保煤矿的安全和可靠开采, 因此, 进行煤矿充填的主要作用就是为了更好地控制岩层的运动。岩层的运动控制需要强有力的岩层理论支撑, 没有深入的分析和研究, 就不可能提出有效的方法。所以, 需要对充填开采岩层破断运动情况和地表沉陷的规律进行深入的研究, 以对岩层移动和地表沉陷控制的研究为前提, 设计出有效的充填采煤技术。根据现在我国的充填采煤活动, 我们可以发现, 对煤矿开采技术的普及推广出现的阻碍阴损主要就是充填采煤技术的效率不高, 导致开采的能力下降, 不适合矿对高产量的生产技术的要求, 不符而未来的发展模式, 究其原因, 主要就是宽填工艺与采煤工艺两者之间没有实现完美的结合。所以, 需要注重对充填采煤生产能力提高的研究, 可以从下面的几个方面开始着手。第一, 选择高效合理的充填工艺模式, 比如进行采充分离的方式。第二, 减少充填量, 进行局部充填。第三, 不断完善充填材料, 对材料进行优化的主要目的是减小采煤体对充填体固化时间的限制, 可以通过提高充填材料的早期强度、采用气体充填材科等方式实现。

4 结语

充填采煤技术的发展不是一蹴而就, 需要前期进行深入的分析和研究, 根据煤矿的实际情况, 选择合适的充填技术才能提高煤矿开采的产量。

摘要：煤矿的开采是产生煤炭资源的唯一手段, 在进行开采的时候, 确保安全和环保也是矿山可持续发展的要求。从充填采煤技术的特点入手, 分析了充填采煤技术的现状, 并展望了未来的发展。

关键词：充填采煤技术,特点,现状

参考文献

[1]陈建平, 兰石, 田犀.浅谈生态矿山建设[J].环境科学与管理, 2008 (1) .

采煤技术发展 篇4

关键词：煤矿开采；井下采煤技术；采煤工艺；选择

中图分类号： TD82 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）35-191-2

0 引言

现如今，随着我国社会经济的不断发展，我国的煤炭开采技术被提出了更高的要求。与传统的煤炭开采技术相比，目前的煤炭开采技术已经逐渐发展到了机械化开采，在这很大程度上推动了我国煤炭行业的发展。在我国的经济发展中，我国的煤炭行业是其发展的命脉，如果我国的煤炭行业发展受到了阻碍，那么就会给我们的社会经济造成严重的损失。从目前我国煤矿开采中井下采煤技术的发展现状来看，井下采煤技术主要包括以下几种技术：综合机械化采煤技术、普通机械化采煤技术、连续采煤技术等。面对市场经济竞争的日益激烈，我国煤矿企业要想提高自身的市场核心地位，就应该加大对井下采煤技术的资金投入力度，在进行采煤时，一定要选择正确的采煤工艺，减少资源的浪费，为企业节省大量的资金，从而促进我国煤矿企业的可持续发展。

1 煤矿开采中井下采煤技术

在具体的煤矿开采中，井下采煤是其中非常重要的一项采煤过程。传统的井下采煤都是人工采煤，目前我国的井下采煤技术正朝着智能化、机械化的方向发展，它不仅节省了大量的劳动力，而且提高了工作效率，保证了开采人员的生命安全。煤矿开采中井下采煤技术具体如下：

1.1 综合机械化采煤技术

目前，综合机械化采煤技术被人们简称为综采技术，综合机械化采煤技术主要指的就是在具体的采煤过程中，所有的生产环节（割煤、运煤、采空区处理等）都采用了机械化的方法，这也是采煤技术的一个发展方向。其中，割煤主要包括破煤和装煤两个过程，在这个环节中，一般企业都是采用滚筒式的采煤机和刨煤机两种设备。运煤是经过割煤之后的一个重要环节，通过采煤机割煤之后就应该使用可伸缩的带式输送机进行运煤。采空区处理方法有多种，企业可以根据自身的需求进行选择，采空区处理方法都比较简单，而且成本也比较低。在煤炭开采中使用综采技术，不仅降低了劳动强度，同时又增强了井下作业的安全性。

1.2 普通机械化采煤技术

普通机械化采煤技术就是普采技术和工艺。众所周知，煤矿企业的经营的目的就是盈利，降低自身的经营成本，普通机械化采煤技术的主要特点就是成本价格低，同时在一定程度上缩短了出煤时间。但是，普通机械化采煤技术还需要在人工支持下完成，所以采用普通机械化采煤技术浪费了大量的劳动力。一般情况下，普通机械化采煤技术主要包括单滚筒采煤机和双滚筒采煤机两种采煤形式，图1为普通机械化采煤滚筒的工作方式。从目前工艺特点上来看，装煤和落煤等环节都会用到采煤机械来完成，同时，在具体的煤矿开采中还会涉及厚煤层的开采，一般使用的是单向割煤方式[1]。

1.3 连续采煤技术

连续采煤技术主要就是连采技术和工艺，其指的就是在采煤作业中利用连续采煤机的成套设备。在具体的采煤中，只有保证了井下煤层的构造要求，才能使用连续采煤技术。目前，连续采煤技术主要被发达国家所使用，比如，澳大利亚、美国等，由于我国的科技手段有限，我国很多的煤矿企业都没有使用到连续采煤技术。在煤房工作中，一般都是在进行破煤和装煤时采用连续采煤机，然后采用锚杆做支撑，在对物料进行搬运完成之后，还要及时做好清洁工作。使用连续采煤机，煤矿企业能够把掘进与开采这两道工序合并为一道工序，这样做的目的就是要提高工作效率，降低劳动力。在进行采煤时，煤矿企业还应该按照采煤的实际情况来对其中的部分煤柱进行回收，降低资源的浪费。

1.4 爆破采煤技术

目前，爆破采煤技术也被称为炮采技术。爆破采煤技术的工作流程比较复杂，主要包括以下流程：爆破落煤，装煤，支护工作面、处理采空区三方面的流程。

第一，爆破落煤，爆破落煤是采煤中一个非常重要的过程，相关的作业人员应该缩减雷管以及炸药的数量，确保运送机、顶板的安全性，同时还要保证爆破的精准性，从而保证采煤过程的顺利进行。第二，装煤，众所周知，当作业人员完成爆破工作之后，就会在炮采工作面上留下一定数量的原煤，大多数的原煤都是依靠人力来装载，只有一小部分是用运输机来装载的。第三，支护工作面，处理采空区，在采煤的过程中，采空区的处理工作是非常重要的，要想保证采煤工作的安全性，就必须做好采空区处理工作。处理采空区主要是通过爆破方式来落煤，利用机械来完成运煤，最后利用单体支柱来支护工作空间的顶板[2]。

2 煤矿开采中井下采煤工艺的选择

煤矿企业要想提高自身的市场竞争核心地位，就必须重视煤矿开采中井下采煤工艺的选择。煤矿企业应该根据自身的实际情况来选择准确的井下采煤工艺，只有这样，才能降低作业人员的劳动强度，降低资源的浪费，从而提高采煤的效率。下面我们就来具体说下煤矿开采中井下采煤工艺的选择都包括哪些方面的内容：

2.1 综采技术与工艺的适用条件

与其他的采煤技术和工艺相比，综采技术具有很多的优势特点，其中包括高产高效、耗能低、安全性高等。同时，选择综采工艺方法，不仅能够降低煤矿工人的劳动强度，而且还能够帮助工人改善采煤环境。但是，由于综采设备的价格比较昂贵，目前，只有部分煤矿企业在使用综采技术。但是，在使用综采工艺时，一定要注意必须是具备专业操作知识和丰富工作经验的作业人员来完成，只有这样，才能充分发挥出综采技术及工艺的优势。据相关调查显示，目前我国煤矿企业在煤层赋存比较稳定，而且开采的环境也有所改善，煤层倾角小于55°这样的环境很适合使用综采技术及工艺。

2.2 普采技术及工艺的适用条件

普采技术也具有很多的优势，普采设备的购买价格比价便宜，使用的成本较低，同时普采技术对地质条件的变化具有很强的适应性和实用性，也就是说煤矿企业在开采地质构造比较复杂的煤炭时，就可以使用普采技术及工艺，所以普采技术和工艺能够容易进行工作面搬迁。除此之外，煤矿企业在进行较大范围的开采时，为了降低企业成本，中小煤矿企业也可以应用普采技术和工艺，同时，普采技术的操作比较容易掌握，作业人员能够轻易掌握其操作生产。

2.3 连采技术及工艺的适用条件

连采技术及工艺也属于煤矿开采中一项不可缺少的技术和工艺。虽然连采技术的通风条件比较差，但是它还具有出煤快、成本少、安全性高、机械化程度高等优势。所以，煤矿企业要想使用连采技术及工艺，就必须进行埋藏深度浅、煤层构造简单、煤层倾角不超出15°的煤层的开采。一般情况下，连采技术及工艺属于大型或中型煤矿开采的一种辅助方式。从目前我国科学技术的发展现状来看，我国的连采技术及工艺依然存在很多问题，因此，煤矿企业应该加大对连采技术及工艺的研究力度，根据煤矿企业自身的实际开采需求来选择连采技术及工艺，从而保证煤矿开采的顺利完成。

2.4 炮采技术及工艺的适用条件

炮采技术需要的成本比较低，而且具有较强的适应性，属于易于掌握的操作技术。但是，目前我国相关部门对炮采技术及工艺的投入力度不够，从而使得炮采技术及工艺存在一定的缺陷，比如，在使用炮采技术开采时，会使得开采环境存在很大的烟尘，破坏了周围的环境。

总而言之，随着我国社会市场经济的不断发展，我国的煤矿企业要想保证自身的市场竞争地位，就必须重视井下采煤技术的发展。井下采煤技术与采煤工艺是煤矿企业进行煤矿生产的关键，因此，煤矿企业应该充分认识到井下采煤技术与采煤工艺的选择，降低工人的劳动强度，保护环境，降低资源的浪费，从而为煤矿企业的健康稳定发展奠定坚实的基础。

参 考 文 献

[1] 吴守峰.煤矿井下采煤技术及其工艺选择[J].机电工程技术，2015，09：192-194.

采煤技术发展 篇5

厚煤层是指厚度大于3.5 m的煤层, 据统计, 中国各大产煤大省均存在厚煤层, 厚煤层占据中国煤炭储存量的40%多, 其产量也占全国煤炭总产量的45%。目前, 中国厚煤层开采技术包括分层开采技术、综合机械化放顶煤开采技术、大采高采煤技术三种主要类型。 其中, 分层开采技术发展十分成熟, 在中国的应用时间最为长久。近年来, 随着经济水平的提升, 煤炭开采技术实现优化发展, 大采高开采技术与放顶煤开采技术快速推广并普及应用。

1中国厚煤层采煤技术发展进程分析

20世纪80年代中期前, 中国针对厚煤层煤炭资源进行开采时多运用分层开采技术, 对应的技术、理论与装备均有着较强针对性, 因为分层开采涉及使用的生产系统和巷道布置颇具复杂性, 人工铺设假顶及日常管理工作开展难度重重, 加之其生产成本相对较高且作用安全条件较差等各类不利因素的存在, 随着社会不断进步, 放顶煤与大采高开采技术逐步取代分层开采, 实现快速发展, 并推广应用。现今, 中国厚煤层开采已形成大采高、放顶煤、分层三类技术均有应用的局面[1]。

1.1大采高采煤技术

一般而言, 大采高工作面一次开采煤层厚度在3.5 m~7.0 m之间, 因为其工作面设备稳定性相对较差, 所以该项技术在倾角不大的厚煤层中较为适用。工作面通常是进行成套设备装配, 落煤设备使用功率较大且直径较大的双滚筒采煤机, 运煤设备由强力双中链刮板输送机及双伸缩两立柱支撑掩护式液压支架配套组成。此工作面配套设备应用优势为高效高产、集中生产等, 缺陷在于会产生巨大初期投资且辅助运输难度高等。在中国众多矿区, 此法被广泛应用, 若煤层厚度与强度、倾角等条件均符合情况, 则可获取高效安全开采成效。近些年来, 大采高综采成套设备技术不断发展创新, 技术研究及设备研制飞速进步, 现今, 中国大采高成套设备跃居全球先进地位。2009年, 神华集团选用国产7.2 m大采高支架并配套使用采煤机和刮板输送机设备应用于补连塔矿平均厚度为7.59 m煤层开采中, 勇创年产1 207.43×104t原煤的佳绩, 刷新工作面及矿井两项厚煤层世界级年产纪录。2011年, 平顶山煤矿机械公司成功研发制造出全球首套高度为7.2 m以上的两柱掩护式超大采高液压支架 (型号是ZY18800/ 36/80D) , 配套使用MG1150/3000—WD电牵引采煤机设备, 此支架拥有很完善的多节护帮装置。基于大采高工作面进行开采时可采用技术措施包括有效控制初采高度及合理防治煤壁片帮、优化实施液压支架防滑防倒对策等, 旨在充分实现厚煤层高效安全开采目标[2]。 ZY18800/36/80D支架设备及其帮护装置如图1所示。

1.2放顶煤采煤技术

目前, 放顶煤采煤技术已发展成为中国实现安全高效采煤的关键手段, 其跟大采高采煤技术并驾齐驱逐步取代分层采煤技术。现今中国拥有200多个综采放顶煤工作面, 历经多年, 综放采煤技术获得长足发展, 尤其是在厚煤层、大井型、高储量、简单地质条件且低瓦斯含量、中硬以下煤质等适合综放采煤相关条件下, 综放工作面单产及其实际效益增幅巨大。在“十五”时期, 兖州矿业集团兴隆庄煤矿基于“600×104t综放工作面设备配套与技术研究”开展, 勇创全球综放开采功效及单产、采出率三项最高纪录的佳绩, 对应配套国产装备完成工作面年产6 Mt~8 Mt的良好纪录。此外, 纵观中国部分煤矿矿井, 在一些难采厚煤层或所处地质条件相对较为复杂的煤层开采中, 如大倾角、两硬、三软、特厚、高瓦斯等类型煤层, 同样成功应用放顶煤采煤技术, 积累颇具中国特色的放顶煤采煤技术经验, 实现对放顶煤采出率、自燃及瓦斯、 粉尘等多元化问题的有效解决。随着科技发展, 放顶煤技术及设备日渐完善成熟, 其采煤技术普及使用, 应用意义十分深远。

近些年来, 在厚度为14 m~20 m的特厚煤层开采进程当中, 基于放顶煤采煤技术及大采高采煤技术优势的应用, 大大解决了特厚煤层放顶煤开采的采放比过大问题, 并有效协调顶煤冒放性和煤壁片帮间存在的矛盾情况。2010年, 同煤集团塔山矿基于8015作业面开展大采高综放开采工业性质实验活动, 机械化开采高度可达4 m~4.3 m, 顶煤采出率约为84%左右, 真正达到高效高产开采目标。大采高放顶煤技术进步发展的核心内容是实现两柱支撑掩护式大采高放顶煤支架的合理研制, 对比传统意义上使用的四柱支撑掩护式综放支架, 两柱支撑掩护式大采高放顶煤支架在实际开采作业中可呈现较佳增阻状态, 使得支架支撑力得以充分发挥出来, 支架支撑效率明显增强[3]。

2中国厚煤层采煤方式的合理选取

在厚煤层开采中, 中国一直以来采用都是经验丰富且技术成熟的分层采煤技术, 然而由于其应用缺陷的存在, 进行下分层开采时会导致煤层自然发火情况的出现, 所以, 对比厚煤层分层采煤技术, 大采高一次采全厚开采工作面效率及实际产量均明显较高, 对应的回采巷道掘进率为分层开采1/2, 其无需实施人工假顶铺设, 进而大幅减少工作面搬迁次数, 节约相关成本费用, 可是, 大采高工作设备所需投资较大且巷道断面要求相对很高。厚煤层分层采煤技术采出率是高于放顶煤采煤技术的, 但一旦采高到达一定高度, 由于采煤机设备及液压支架、输送机等对应重量均较大, 会大大增加搬运安装装备困难程度。同时, 开采时实施设备防滑防倒措施及有效防治煤壁片帮等任务难度均会增加, 基于放顶煤采煤技术应用可合理调整采高, 合理规避分层开采较大采高难题[4]。

参考图2, 选择厚煤层采煤方式时, 应综合考虑煤层地质条件, 严格遵守 《煤矿安全规程》 中的具体规定。若煤层结构硬度较小, 瓦斯量少且通过瓦斯抽放符合实际安全生产需求, 煤层厚度处于4 m~14 m之间时, 建议优先选择使用放顶煤采煤技术;若煤层厚度在3.5 m~7 m之间, 煤层硬度相对较大且煤层倾角小, 建议选择运用大采高采煤技术, 旨在高效完成安全开采作业;若煤层厚度大于7 m, 煤层强度高, 综合考虑运用分层大采高采煤技术;若煤层属于特厚煤层, 对应厚度超过10 m~14 m以上, 甚至厚达30 m~50 m, 建议组合应用上述多种采煤方式, 如合理选择使用分层放顶煤及分层大采高、大采高放顶煤等技术手段[5,6]。

3结语

随着社会不断进步及经济水平快速提升, 厚煤层采煤技术迅猛发展, 中国实际资源产量及开采效率屡创全球最佳纪录, 如今, 中国放顶煤采煤技术及大采高采煤技术处在全球先进地位。基于厚煤层采煤技术创新发展, 努力为中国厚煤层采煤奠定高效安全的技术理论基础, 针对煤矿矿井管理工作实施提出更高精要求, 推动着中国煤炭事业长足发展。

参考文献

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[5]王金华, 黄曾华.中国煤矿智能开采科技创新与发展[J].煤炭科学技术, 2014 (9) :1-6.

采煤技术发展 篇6

“三下”采煤技术研究始于19世纪西方对教堂的保护性开采, 主要方法是采取井下充填、地面加固维修、房柱或条带式开采等技术, 取得了较好的保护开采效果[2]。我国“三下”采煤技术研究早期, 主要以引进和学习国外先进经验为主。从20世纪50年代起我国就开始研究和应用“三下” (即建筑物下、水体下、铁路下) 采煤技术以及作为其基础的岩层与地表移动及覆岩破坏规律, 经过50多年的研究与实践, “三下”采煤技术得到迅速发展和提高, 其中有的已接近世界先进水平, 有的则已形成我国自己的特色。

近年来, 开采强度逐渐增大, 中东部地区“三下”采煤范围也在扩大, 这对“三下”采煤技术也提出了更高的要求。为此, 有必要对“三下”采煤技术的情况进行总结, 以降低“三下”所压煤炭储量, 进一步提高煤炭的采出率。

1 “三下”采煤技术发展现状

1.1 建 (构) 筑物下采煤

建筑物及道桥下采煤的破坏程度主要取决于地表的水平变形值的大小和建筑物及道桥本身的抗变形能力。因此, 建筑物及道桥下采煤需要根据建筑物及道桥的结构、地表预计变形量、建筑物及道桥受力状况及可能遭到的破坏程度, 选取合理的采煤方法, 对地面建筑物及道桥采取结构保护措施, 或对覆岩实施离层注浆措施, 减小地表移动和变形。

1.1.1 主要开采方法

目前, 建筑物及道桥下采煤的方法主要有条带开采、房柱式开采、限厚开采、巷道穿采、填充开采、协调开采、留不规则煤柱等[3,4,5,6]。

(1) 条带开采法是指将要开采的煤层区域划分为一条条的线性区域, 间隔采留, 以保证部分煤以条带的形式支撑上覆岩层, 避免全部垮落法开采造成的覆岩破坏, 进而控制冒落、裂隙带的发育, 达到既回收部分煤炭, 又控制地表沉陷、保护地表建筑的目的。

(2) 房柱式开采法是指在开采煤层内掘进一系列宽为5～7 m的煤房, 中间用巷道联通, 最终形成宽度为数米到十多米不等的长条形煤柱。煤柱的设计既要使煤柱有一定的稳定性, 能保证有足够的强度支撑顶板, 又不至于浪费资源, 可以根据需要回收煤柱。

(3) 分层限厚开采是指将开采区域分成多个层次, 通过控制每一层的开采厚度, 使开采后的地表变形不超过允许变形, 从而减小地表下沉对地表建筑物的影响。根据地表最大水平变形公式, 运用概率积分法得出允许开采厚度值M:

M≤εH/ (1.52bqtanβ)

式中, ε为允许变形值;H为采深;b为下沉系数;q为水平移动系数;tanβ为主要影响角的正切值。

(4) 充填开采法是指向工作面后方采空区内充填水砂、矸石或粉煤灰等充填材料以支撑上覆岩层, 以降低对地表环境的损害, 有效避免了“先破坏, 后治理”的弊端。在我国, 目前主要有2种填充类型:①巷柱式开采充填;②长壁式膏体、矸石联合充填。

(5) 协调开采法是通过合理布置工作面及开采顺序, 抵消一部分地表变形, 保护地面建筑物, 是减少地表变形的一种技术措施, 但不能减少地表下沉。可以通过2个或多个工作面的配合, 使被保护对象处于下沉盆地的中间区或压缩变形区, 只承受动态变形以及最终的均匀下沉, 不承受最终的拉伸变形, 可以有效减少地表变形对地表建筑物的损害。

除了以上介绍的方法, 还有择优开采、对称背向开采、间歇开采等多种开采方法, 根据开采环境选择最为合理的方法, 可达到减小地表变形的目的。

1.1.2 建筑物结构保护措施

地面建筑物结构保护措施归纳起来主要分为两大类:刚性保护和柔性保护。

(1) 刚性保护。

刚性保护的目的是提高建筑物抗变形能力。然而, 所有刚性保护的各种措施仅是一种被动的保护, 无法从根本上消除地表变形。建筑物的刚性保护措施主要有:设钢拉杆、基础联系梁、构造柱、钢筋混凝土顶底圈梁、锚固板, 堵砌门窗洞等。

(2) 柔性保护。

柔性保护的特点是能有效地减小水平变形对建筑物的影响, 通常采取在建筑物或其周围设置弱面或补偿沟, 来吸收开采引起的地表变形, 缓解地表变形向建筑物的传递和扩展, 进而减小建筑物结构的附加应力, 提高抗变形能力。已有建筑物的保护措施主要有:设置变形缝、变形补偿沟、水平滑动层等;新建建筑物的保护措施则包括:设置变形缝、变形补偿沟、水平滑动层、双板基础等抗变形设计等。

采动区建筑物的保护方法除了以上介绍的2大类措施外, 还包括设置千斤顶调整基础、抽砂等。

1.1.3 覆岩离层注浆技术

离层注浆是在煤层开采引起上覆岩层离层后, 在地面打钻注浆充填已经离层的层位, 起到减沉的效果, 该方法简单易行, 受到采矿界高度重视。但在离层发育的材料强度、流动性和凝固性、注浆层位、浆液有效扩散半径、预测方法、注浆减沉效果的评价方法等方面有待进一步深入研究。

1.2 铁路下采煤

铁路下采煤时, 不仅采动使地表移动对铁路产生影响;而且列车的运行也会对线路产生影响, 即铁路线路的双重作用使其比在一般建筑物下采煤变得更加复杂。铁路下采煤, 应积极采取合理有效的技术措施来防止地表突然下沉, 并尽量减少地表下沉, 以利于线路的维修, 确保列车运行安全。主要有以下技术措施:

(1) 防止地表突然下沉。铁路位于煤层露头附近, 或铁路下有浅部煤层, 查明其采动、填实和积水情况;煤层上方有老空区、石灰岩层时, 采用充填、注浆法填实空间和排水, 以防止采动影响地表突然下沉。开采急斜煤层时, 在露头处留设足够的煤柱, 防止上部煤柱的抽冒。开采厚煤层时, 应采用分层开采的方法, 并适当减少第一、二分层厚度。顶板坚硬时, 采用人工强制放顶法, 以防止大面积冒顶引起地表突然下沉。

(2) 合理布置工作面。铁路下开采, 应将工作面布置在铁路的正下方, 并尽量使工作面推进方向与铁路线纵向方向一致, 使线路处于移动盆地的主断面上, 以减少线路的横向变形。

(3) 减少地表下沉。采用全部充填法是减少地表下沉最有效的方法, 其次是采用房柱式和条带开采法。若采用长壁采煤法, 要有足够大的采深和采厚比。

(4) 消除和减少地表变形的叠加。采用无煤柱完全开采、分层顺序开采以及协同开采等, 可消除与减轻地表变形的叠加, 从而减少地表变形对铁路的影响。

1.3 水体下采煤

水体下采煤技术的研究与应用始于20 世纪50 年代, 到20 世纪80 年代已经取得了较大进展, 积累了部分经验, 探索了一些基本规律, 同时也编制了规程, 在岩层与地表移动理论及与“三下一上”采煤有关的技术领域, 基本接近或达到了国际先进水平[7,8,9]。水体下采煤技术主要有分层或分阶段间歇开采、疏水降压开采、处理水体补给来源和水体下充填开采等特殊开采方法。

(1) 分层或分阶段间歇开采。

该方法是在倾斜厚煤层中采用倾斜分层的方式, 在急倾斜煤层中采用水平分层或沿走向推进的伪倾斜柔性掩护支架, 针对厚煤层实施分层或分阶段间歇回采的方法, 使煤层覆岩的冒落带和导水裂缝带高度相对减小, 为形成正常的均布性破坏创造了有利条件。

(2) 疏水降压开采。

在采前或开采过程中用钻孔、巷道或钻孔—巷道结合的方式疏干或降低采区、井田乃至整个矿区的地下水水位, 从而保证含水层下上煤层的安全开采。

当开采区域接近全砂含水松散层时, 通常采用回采疏降技术, 就是借助来自回采工作面的自然涌水疏干水体或降低水位, 或采取先深后浅的开采方式。若在地质构造为石灰岩岩溶的矿区, 则可实施多矿井联合排水法, 此方法能降低地下水位, 提升矿井的建设速度。

(3) 水体下充填开采。

在“三下”煤体的开采中, 阻止采空区岩石塌落变形的长期有效的方法就是对采空区进行充填, 如上述的充填开采方法, 可以保证上部岩层和地表不发生导水的危险性变形和破坏。

2 “三下”采煤技术前景展望

2.1 矸石充填开采技术

矸石 (固体废弃物) 充填开采技术是目前技术可靠、装备简单、应用效果较好、成本较低、社会效益及经济效益较好的“三下”采煤技术, 其前景广阔。矸石填充开采就是将地面矸石填充到采空区, 用于代替煤炭, 这是一种行之有效的集“减沉”与“减排”为一体的新型开采措施, 也是绿色采矿技术体系的核心内容之一。矸石充填方法包括人工充填、自留充填、风力充填、机械充填。目前应用最广泛的是机械化矸石充填技术[10,11]。机械化矸石充填根据工作面采煤工艺不同, 分为普通机械化矸石充填和综合机械化矸石充填2种类型, 前者主要应用于炮采、普采工作面, 后者应用于综采工作面。

(1) 普通机械化矸石充填技术。

普通机械化矸石充填工艺多采用专门的机具 (如抛矸机等) 将矸石抛射向采空区进行充填。这种方法多用于薄及中厚煤层普采或炮采工作面回收井筒煤柱、工业场地煤柱, 煤层有一定倾角有利于矸石密实充填[12,13,14]。

(2) 综合机械化矸石充填采煤技术。

综合机械化矸石充填采煤, 是指在综合机械化采煤作业面上同时实现综合机械化采煤与采空区矸石充填作业。该充填系统相对简单, 机械化程度高, 其中充填实施空间和通道以及动力来源问题, 是该技术的关键。

矸石填充开采实施前可根据煤岩物理力学参数, 使用FLAC3D, SURFER8对采后地表移动情况进行预测, 从而避免煤体上方建筑物等遭到破坏。矸石填充开采技术则应在充填支架及其配套设备、提高设备对各种条件的适应性以及充填的密实度方面进一步完善。

2.2 覆岩离层注浆减沉与大条带间歇开采技术

覆岩离层注浆减沉方法就是在地面设置注浆站, 利用煤层开采后上覆岩层移动过程中形成的离层空间, 由地表打钻孔至覆岩离层带, 然后使用压力泵将注浆液通过管路与钻孔, 注入覆岩的离层空间, 以达到减小地表变形的目的。注浆材料可使用火力发电厂排放的肥料粉煤灰, 矸石粉或者黄土, 然后与水按一定比例混合组成。在离层空间内, 注浆材料会沉淀压实, 形成粉煤灰压实湿灰体, 起到支撑上覆岩层的作用, 从而控制离层带上部岩体下沉的进一步发展, 达到减小地表沉降的目的, 其技术原理如图1所示。

覆岩离层注浆减沉与大条带间歇开采综合技术兼具离层充填技术与条带开采技术的优点, 通过在离层区注浆减沉或减小分区隔离煤柱宽度, 使“离层区充填体、分区隔离煤柱、关键层”三者成为地表建筑物的共同承载体, 从而达到减缓地表变形的目的, 同时提高了煤炭采出率。将离层注浆与大条带间歇开采综合应用, 可解决建筑物下实施机械化开采的难题 (如加大开采工作面长度, 减少工作面搬家次数等一系列建筑物下开采) 。

3 结语

“三下”采煤技术是一项集多领域、多专业为一体的综合性工程技术, 虽然已经取得了大量理论和技术成果, 成功地采出了不少滞留的煤炭资源, 积累了丰富的经验, 但是由于地下条件的复杂性和多变性, 很多方面尚待进一步探索, 如覆岩移动与破坏的控制技术、覆岩动态破坏规律的理论研究, 防治水技术的发展与完善, 回采工作面涌水量的预计、探测水平的提高, 新工艺条件下的“三下”采煤技术的探索等。因此, 需要多学科、多专业、多方面的共同努力, 才能进一步带动该领域的快速发展, 从而适应煤炭行业对“三下”开采的迫切需求。

采煤技术发展 篇7

关键词：薄煤层,采煤技术,发展趋势

1.前言

我国煤炭资源中, 薄煤层的储量相对丰富、且地域分布较为广泛, 在对薄煤层的资源进行开采的同时, 仍存在开采难度大、安全性及产量较低、成本高等问题, 严重制约了我国煤炭企业的稳定发展。为此, 多数煤矿开采企业便放弃对薄煤层资源的开采, 造成我国的煤炭资源开采失衡、浪费等现象频繁出现, 严重制约煤炭经济的发展。因此, 对薄煤层的采煤技术现状进行分析, 对其未来的发展方向进行预测十分必要。

2.薄煤层采煤技术的影响因素

薄煤层的开采存在诸多困难:一是采煤机械化水平较低, 采煤工作面空间比较狭小, 工作的条件恶劣, 给设备的移动及下井工作带来困难;二是煤炭的产出效率较低, 多数煤层的厚度变化及断层的地质构造复杂, 给薄煤层的开采带来影响, 造成生产的能力不足。通常薄煤层的单产只有中煤层或是厚煤层的三分之一左右;三是投入大、安全难保障、效率低, 致使开采的成本高, 而产出的经济效益却比不上中厚煤层的高。采煤工人的安全得不到保障, 煤矿事故频发, 造成我国的煤矿企业在进行开采时存在巨大挑战。

3.薄煤层采煤技术的现状

我国的矿区分布广泛, 薄煤层的开采条件复杂, 煤层夹矸现象较多, 煤层的倾角大、底板松软及顶板破碎现象严重, 致使自动化的工作面实施难度增大。我国的薄煤层开采技术方式较多, 总体而言可分为:滚筒采煤机与刨煤机及螺旋钻采煤机这三大类的开采技术。

3.1薄煤层中有关滚筒采煤机的技术

3.1.1滚筒采煤机优点

我国的薄煤层中的滚筒采煤机具有较大的优势。首先, 其的结构为积木式的无底托架, 液压螺母比较紧固、截割的电动机采用横向布置方式, 抽屉式的部件安装技术, 让其在采煤时, 更能适应地形复杂及环境恶劣的开采条件, 在小型煤矿的开采时, 采用滚筒采煤机开采技术比较适用。

3.1.2采煤的工艺特点滚筒采煤机要求其机身矮且短, 且功率必须得到满足, 以便能适应各煤层结构起伏的开采, 要求采煤机还应具备较强的破岩及过地的能力, 结构需可靠, 便于维护以及安装。薄煤层的采煤机可分为爬底板式与骑输送机式两种。前者由输送机的机槽支承与导向, 用于开采厚度在0.8米至0.9米以上的煤层。而爬底板式的采煤机, 过煤空间较高, 电机功率也可增大, 生产的能力也比较大, 在进行开采的工作时, 安全性较高, 通常用于开采0.6米到0.8米的煤层。

3.1.3存在的不足及发展趋势

电动机的功率大小程度决定了采煤机中单机的效能, 功率大则效能高。薄煤层中采煤机技术的重点是如何处理好机身的矮、短问题的同时、又要满足高效能、大功率要求的问题。因此, 如何使滚筒采煤机的结构得到动态的优化及设计是应值得关注的重点问题。完善滚筒采煤机的液压系统、确保电动机的性能得到改进, 优化结构, 使其能较好地解决遥控及采煤机的自动化问题, 并逐渐由有链牵引过渡到无链牵引甚至是电牵引的方向来发展。

3.2刨煤机

薄煤层中的刨煤机, 其的日产量最大可达到5千吨以上, 其优点为较好地实现薄煤层中的开采水平机械化、自动化。采煤的过程可以连续进行, 工作效率高、出煤块率也比较高。

3.2.1刨煤机采煤的工艺特点

刨煤机的采煤工艺, 是利用煤刨沿着工作面反复地进行落煤以及装煤, 煤刨则靠工作面的输送机进行导向。刨煤机的结构简单、可靠, 维修比较容易, 截深较小, 刨落的煤块度大但耗能少, 产生的煤尘、煤粉含量少。

3.2.2存在的问题与改进

存在的问题有刨煤机的刨硬煤能力比较差、刨头的调向装置不够灵活。为此要提高刨煤机的刨硬煤能力, 重要的关键点就是要提高刨煤机装机的功率, 进而提高刨头破煤的能力。另外, 还应进一步保证部分零配件的可靠性, 可提高接链以及圆环链的使用强度以及使用的寿命, 提高刀体及硬质合金之间的强度, 以及刨刀的耐磨性等。

3.3螺旋钻采煤机

3.3.1采煤的工艺特点

螺旋钻采煤是通过螺旋钻杆进入煤层进而实现采煤, 并利用钻杆把采好的煤运出。在螺旋钻机进行推进的过程中, 利用喷水系统及通风系统把风、水与钻杆一并注入钻孔以内, 确保孔内的粉尘量以及瓦斯的浓度达到规定的标准。此采煤方法具有投资少、人员与机组设备均在工作巷之内, 确保了人员能在条件安全的巷道内进行开采操作, 也较能容易地出煤、确保瓦斯也能得到充分的释放, 使开采的安全状况得到良好保障。

3.3.2螺旋钻采煤技术面临的问题

采用螺旋钻采煤技术进行操作时, 装卸钻杆的速度慢、效率低。基于钻杆是用单轨吊进行起吊的, 因此, 人工需要进行很好的对接, 为了确保钻杆及减速机中的三爪离合器能对正, 还要利用棘轮和液压缸所构成的微调机构进行调整。此采煤技术的不足是煤的采出率大大降低, 进行接长与缩短钻杆时所耗费的时间大, 从而降低了对薄煤层采煤技术的开采效率。

3.3.3螺旋钻采煤技术的发展趋势

当前, 国内所使用到的螺旋钻采煤机在进行装卸钻杆时所用的时间均在10分钟以上, 不但使采煤的效率大大降低, 而且还加大了开采工人的开采难度、强度与增加了时间。因此, 应尽快研制出快速高效地钻杆装卸的装置是必要的。与此同时, 应在采煤的过程中提高钻头过煤岩的能力, 进而提高机组的功率, 优化钻头的结构、改进相关的参数, 进一步增加钻头耐磨的性能, 使薄煤层采煤技术得到较好的解决。最后, 还要解决、处理好钻孔充填的问题, 减低留煤量、提高产煤能力。在进行采煤时, 钻孔之间还要按照顶板的实际情况, 留有小煤柱临时支撑顶板, 处理好钻孔充填的问题, 可以实现对低强度的顶板煤层进行有效的开采, 而且还使采煤量得到较大的提高。

4.薄煤层采煤技术的总体发展趋势

薄煤层的开采高度较小, 顶板的压力也较小, 由此可使今后薄煤层的高产及高效的采煤技术与方法, 是以提高长壁中工作面的自动化水平为主。鉴于薄煤层中工作面内的作业操作困难, 所以, 使薄煤层的工作面中的开采、支运等工序实现自动化、智能化, 对于开采人员及单位而言, 有着重要的作用及意义。采煤的技术尽快达到自动化要求、并将计算机的智能控制引入开采环节, 采用多种灵活的方式相互结合应用, 较快地实现我国薄煤层采煤技术的自动化、规范化、智能化开采。

5.结束语

总之, 应不断地提高我国薄煤层的开采工艺、实现开采技术朝先进化、自动化方向发展。改善薄煤层的开采方法, 提高采煤技术水平、提高煤的产出率, 满足煤矿生产企业的自动化的开采技术要求, 更好地提高我国煤矿的开采能力。

参考文献

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浅析采煤技术与采煤方法的选择 篇8

1 煤的含义与概念

煤是一种非常重要的能源, 而且是一种不可再生的能源, 因此, 在使用的时候一定要提高使用的效率, 这样才能更好的保证其不会出现浪费的情况。煤是由很多的元素构成的, 而且有机质的含量是非常高的, 因此, 可以在使用中被作为能源。在我国的很多地区都是有煤炭资源分布的, 而且种类也是非常多的。现在, 我国是世界上最大的产煤国, 同时也是煤炭供应的主要国家, 这样对推动我国的经济发展是非常有利的, 但是从长久发展来看, 对可持续发展会带来一定的影响。

在采煤的时候主要包含着两个部分, 分别是采煤系统和回采工艺。在采煤系统中, 通常是指采区的巷道布置方式, 同时对掘进和回采的顺序也有一定的要求, 为了更好的保证煤炭的开采对通风系统和运输系统也有具体的要求。在回采工艺中, 主要对采煤的技术进行研究, 同时也要对相应的设备进行要求, 在进行回采的时候对装煤和运煤以及支护都有一定的要求。不同的采煤系统和回采工艺要进行不同的配合, 这样才能形成不同的采煤方法。

2 采煤的技术分析

2.1 单一煤层采区巷道布置

在对单一的煤层进行开采的时候可以应用长壁采煤法来对采区的巷道进行布置, 可以在区段内回采工作面上下进行回风巷以及运输巷的布置, 在进行布置的时候通常比较简单。在对采区进行布置的时候可以先从阶段运输巷开始布置, 同时对采区内的下部车场也要进行必要的布置。在采区上部可以进行通风系统的布置, 这样能够在开采过程中更好的保证安全性, 同时也能保证开采工作可以顺利进行。在进行采区布置的时候要预留一定的隔离煤柱, 这样在进行掘出的时候能够保证开切眼。在进行开掘的时候要使用很多的机械设备, 这样就使得在生产过程中能够更好的进行生产。

2.2 近距离煤层采区巷道的联合布置

在我国的煤炭资源中, 通常存在着很多的近距离煤层群, 这种煤层群在煤炭资源中比例非常大, 以前在对煤层群进行开采的时候, 通常在进行采区布置的时候应用的是单层布置巷道, 对煤层的各个层面进行单独的开采, 在以前这种开采方式是非常好的, 但是随着煤炭需求量的不断增多, 这种开采方式出现了不能更好的满足经济发展的情况。因此, 在很多的矿区, 出现了采区巷道联合布置的情况, 同时对距离较近的煤层可以进行统一的生产。联合布置采区能够更好的进行生产, 同时在开采量方面也是能够进行保证的。

2.3 回采工艺

针对缓斜中厚煤层进行开采的时候, 通常应用的开采技术是长壁采煤方法, 在回采工艺方面有很多的类型。在选择采区回采工艺的时候, 可以对煤层的地质条件进行分析, 对设备供应条件、技术条件和技术管理水平都要进行分析, 这样才能更好的确定回采工艺。回采工艺通常包括破煤、装煤、运煤、支护、顶板管理, 为了更好的进行煤炭的开采, 一定要实现煤炭开采的机械化作业。

3 采煤的方法分析

3.1 采煤方法的分类

采煤方法是多种多样的, 按照煤层的埋藏条件和开采技术水平, 我国煤矿目前采用的采煤方法主要有:对缓倾斜及倾斜煤层, 煤厚约在2.8m以下的, 采用单一走向长壁采煤法;煤厚在2.8-8m的, 一般采用倾斜分层下行垮落采煤法;煤厚在8m及以上的, 采用倾斜分层水砂充填或风力充填采煤法。现在对于煤厚在6m及以上的, 可采用放顶煤开采。对急倾斜煤层, 煤厚在2m以下的, 一般采用倒台阶采煤法或伪斜工作面矸石充填采煤法;煤厚2-6m, 且煤层厚度不大的, 采用掩护支架采煤法;6m及以上的, 一般采用水平分层或斜切分层采煤法。对某些特殊条件的煤层, 如顶板特别坚硬、采后长期不冒顶的, 采用煤柱支撑刀柱式采煤法。水力采煤矿井, 一般采用倾斜漏斗采煤法或走向短壁采煤法。

3.2 影响选择采煤方法的因素

地质因素。影响采煤方法的地质因素有:煤层厚度和倾角、顶底板岩石性质、煤层构造、煤的性质、例如硬度、节理、自燃性、瓦斯和水的含量以及煤层群的相互位置等。其中最主要的因素是煤层厚度和倾角, 顶底板性质以及埋藏条件的稳定性。

技术因素。随着现代科学技术的发展, 采煤方法也在不断改进和发展。例如采用了浅截式滚筒采煤机与可弯曲刮板输送机、金属支架配套的机采工作面, 使破煤、装煤二个工序合一, 解决了繁重的人工攉煤, 提高了单位工作面产量及劳动生产率。又如采用了采煤机、输送机与自移式液压支架配套的综合机械化工作面, 将落煤、装煤、支护、移输送机、放顶等工序全部由机械完成, 而且现在厚煤层被广泛采用的综采放顶煤技术, 是采煤技术的一个重大革新, 大大的促进了煤炭生产的发展。

3.3 选择采煤方法的基本原则

在具体的矿山地质条件下, 要正确地设计和选择采煤方法, 必须充分考虑影响采煤方法选择的因素, 并根据具体的矿山地质条件、煤层赋存特征、设备供应条件和机械化水平、技术管理水平以及地质条件类似的邻近矿井成功的生产经验, 按照生产安全、经济合理和回采率高的基本原则, 来选择采煤方法。在具体选择采煤方法时, 要全面研究回采工艺和采煤系统, 并注意在既定地质条件下, 采煤系统与回采工艺的适应性。

4 结束语

煤炭是经济和社会发展过程中重要的能源, 对经济社会发展的影响是非常大的, 因此, 一定要重视煤矿开采工作, 在进行煤矿开采的时候, 开采的方式要保证是非常合理和有效的, 只有这样才能更好的保证煤矿开采的安全性和经济性。煤矿开采企业在生产过程中要对当地的地质条件进行分析, 同时也要对采煤的方式进行研究, 在开采机械设备方面也有一定的要求, 不断提高采煤技术才能更好的保证煤矿企业的经济效益, 同时也能更好保证国家经济在发展过程中不会出现很大的影响。

摘要：经济的发展和社会的进步都是需要能源供应, 因此, 国家在不断发展过程中对能源一定要非常重视。煤炭是能源供应中非常重要的组成部分, 同时在能源供应中地位也是非常重要的。很多国家在发展过程中对煤矿的开采技术都是非常重视的, 这样就使得煤矿的开采技术和采煤方式在一定程度上得到了很大的发展。在煤矿开采过程中采用何种方式来进行开采和矿山的地质情况有很大的关系, 因此, 在设计和选择采煤方式的时候要充分考虑各种影响因素。

关键词：采煤技术,采煤方法,选择

参考文献

[1]霍丙杰.复杂难采煤层评价方法与开采技术研究[D].辽宁工程技术大学, 2011年.

[2]邹虎.苏杭河煤矿采煤方法与工艺的选择[J].中小企业管理与科技 (上旬刊) , 2011年07期.

科学采煤方法的发展现状研究 篇9

【关键词】科学采煤；长壁综采；本质安全；采出率

采煤需要科学，这个本来就是无可争议的问题，最近又被有些大学者提出来，可见我国采煤还有许多不科学的地方，严重影响着我国煤炭工业的发展。

1.全面提高长壁综采的科学开采水平

从1954年英国装备了世界上第一个综合机械化采煤工作面，长壁综采在世界上采用半个多世纪，已经成为煤矿开采的本质安全技术。发展长壁开采的早中期，也是煤炭科学研究异常活跃的时期。长壁工作面支架支护的目的，就是要把冒顶限制到最低限度，衡量支架效果的尺度是“冒顶”。我国发展综合机械化采煤的初期实践也表明，控制顶板的关键，就是防止工作面端面的破坏，因而选择支架不仅仅要有足够的工作阻力，更重要的是对端面无支护空间顶板的有效支护。

近年来，我国煤矿发展高产高效的重要经验之一，是以高阻力、大功率、数字化自动控制、高可靠性的装备支持工作面高速长距离推进，高产高效开采必须有可靠的地质保障系统，中国矿业大学韩德馨院士和彭苏萍教授提出，“高产高效矿井地质保障系统是根据高产高效矿井机械化、集中化程度高的特点，以地质量化预测为先导，以物探、钻探等综合技术为手段，并依托先进的计算机技术实现生产地质工作的动态管理。它要求为矿井设计、采区布置、生产准备、采面布置到回采等各个层次或阶段提供可靠的地质保障。因此，要实现煤矿生产的高产高效，除选择优势资源区块为开采场地外，更重要的是对影响煤炭开采的地质因素有系统和清楚的掌握”。

需要指出，并不是所有的矿区和矿井都有“得天独厚”的条件，都能创造“世界纪录”。依赖于一定的煤层赋存条件，一个矿区必须有一个合理的开发强度，也决定了工作面应有一个合理的生产能力，才能获得最佳的经济效益。从生态环境保护角度探讨了矿区开发的可持续发展问题，认为应该坚持统一规划、合理布局、适度规模、分散开发、就近转化、保水采煤的开采总方针，坚决杜绝小煤窑滥采乱挖，组建大型集团公司统一开发，作好煤炭液化、气化、水与煤关系的研究工作，确保矿区经济发展与生态环境相协调。煤炭开采也要注意人与自然的和谐共存。从这个意义上说，与地下采矿有关的煤矿区地表环境灾害，源于采动，但其形式与发展受控于构造环境。而采动损害是指由于地下采动在地表产生的开裂、沉降和塌陷等严重损害地表生态环境的地质灾害。在构造介质、构造界面特征相似，开采强度也相同的条件下，煤矿区采动损害与其所处的构造应力场性质有关。在构造挤压区，一定的地下开采强度可能不会对地表造成强烈损害；而在构造伸展区同样强度的地下开采则可能对地表生态环境造成严重破坏。长壁开采应该提升到一个新的科学平台，进行开采环境评价以保证合理的开采强度，不损害地表环境。

2.规范小煤矿采煤方法

20世纪80年代初国家放宽办矿政策，提倡“国营、集体和个人一起上”、“大中小煤矿共同发展”，受“有水快流”的影响，个体煤矿大量出现。原有的集体所有制煤矿通过承包租赁、转让出售、股份改造等方法途径，转变为个体或民营煤矿。1995年全国乡镇煤矿多达72919处，产煤6.66亿t，占当年全国煤炭产量的48.9%。2005年8月煤矿整顿关闭攻坚战开始之际，全国共有小煤矿约2.3万处。经过近两年的努力，截至2007年6月底，累计关闭非法和不具备安全生产条件、破坏资源环境、不符合国家产业政策的矿井9075处。据统计在建、改扩建小矿约为3270处。以上合计，目前全国共有小煤矿1.7万处左右。经过整顿关闭之后保留下来的小煤矿，安全生产基础条件总体上得到改善，安全保障能力有所提高。这是对我国小煤矿发展现状的总体认识。

目前“合法”存在的有以下几类：

长壁留煤柱采煤法：其基本技术特征是工作面长壁布置、长壁推进。一类是每推进一段距离，保留一部分煤柱，形成问歇式推进；一类是在采空区保留一部分煤柱，以支撑顶板防止工作面切顶。现代房柱式采煤法：主要是指引进国外连续采煤机房柱式采煤法或短壁采煤法，和在此基础上发展的现代房柱式采煤，以连续采煤机或掘进机开掘巷房和回采煤柱、机械装煤、采用梭车或胶轮车运输、锚杆支护技术或专用自移支架为主要特征。

条带采煤法和条带放顶煤采煤法：这是国内外“三下”采煤，为了控制地表下沉，广泛采用的一种采煤方法。开采区域采用类似长壁布置的方式，上、下部边界分别布置通风和运输平巷，垂直于通风和运输平巷划分若干个开采条带，条带间保留一定宽度的煤柱支撑顶板。还有在若干个条带开采后，保留一个宽度更大的隔离煤柱。采用条带布置，在开采特厚煤层时，沿底板布置开采层，放落其上放的顶煤，称为条带放顶煤采煤法。

3.大幅度提高煤炭资源的采出率

提高煤炭资源的采出率是和上述三个大问题紧密相关的，长壁开采、放顶煤开采和小煤矿开采科学化规范化，必然导致采出率的大幅度提高。采出率是衡量科学采煤的重要指标。我国是世界上煤炭生产第一大国，也是能源主要依赖于煤炭的国家。2006年我国原煤产量达到23.25亿t，占世界产量的35%左右。但是我国的煤炭资源并不“丰富”，人均煤炭探明储量只相当于世界平均水平的50%。我国的煤炭浪费十分严重，首先是煤炭资源的实际采出率（有习惯称回采率）很低。据原地质工业部部长朱训说，我国国有重点煤矿（曾称统配煤矿）的总体采出率只有30%，国有地方煤矿的总体采出率只有20%，乡镇煤矿的总体采出率只有10%。据李毅中今年在全国小煤矿安全基础管理工作现场会上的讲话，全国小煤矿资源回收率也只有15%。

科学化和规范化是提高采出率的途径。国有大中型煤矿长壁开采影响采出率的主要技术因素是，厚度损失、边角损失和局部可采煤层损失。某矿第一个综采工作面1203工作面，开采2煤层，平均厚度6.3m。选用的YZ-3500-23/45液压支架，采高控制在4.0m以内，厚度损失1/3以上；又如某矿井田东翼盘区回采的2煤工作面为例，煤厚4.83～7.51m，平均厚度6.03m，采用旺格维里采煤法，选用的7000/24/45行走支架，支撑高度2.4～4.5m，厚度损失在1/3左右。但是现在关于无煤柱开采已鲜有报导。小煤矿采用房柱式采煤的采出率问题，更是大家所关注的。根本问题是缺乏对七台河主要矿区小煤矿开采方法，包括主要开采参数、顶板管理、发展适用机械化的科学研究。由于近年来，煤炭价格日趋好转，一些小煤矿的业主已经认识到提高采出率就是提高矿井的经营效益。以至有的矿井开采时，过分回收煤柱而导致大面积垮落灾害的发生。因此，尽可能提高采出率，保证开采区域在开采期间煤柱的稳定性，防止大面积垮落灾害的发生，实现房柱式采煤的安全高效，是现代房柱式采煤的关键技术问题。 [科]

【参考文献】

[1]钱呜高，曹胜根.煤炭开采的科学技术与管理[J].采矿与安全工程学报，2007，24（1）：1-7.

[2]石平五.构筑西部新矿业.科技创新与发展[J].西安科技学院，2001.

[3]夏玉成，石平五.关于环境变迁和矿业工程环境效应的讨论[J].中国矿业，2002，（1）：63-66.

[4]石平五等.抓住矿山开采关键技术促进矿业城市可持续发展[J].中国矿业，1999，（8）：176-181

浅议采煤技术及采煤方法选择 篇10

随着社会发展, 人民生活水平提高, 人们对煤炭的需求量也越来越大, 这就给煤矿企业生产效能提出了更高要求, 而采煤技术及采煤方法的选择合理与否, 会直接影响到煤矿企业的煤矿开采效率, 因此我们必须充分了解中国现阶段采煤技术的发展、存在的问题、 各种常用采煤法的特点及适用条件, 只有在充分了解这些内容的基础上才能科学、合理地选择适合本企业的采煤方法, 提高企业生产效率。

1煤矿开采现状及趋势

中国煤炭资源储量丰富且煤种齐全, 是世界上主要的原煤生产国之一。中国既是产煤大国也是煤炭消费大国, 据有关部门统计, 在中国的一次性能量消费结构中, 75%以上是煤炭资源, 随着中国煤炭化工工业的迅速发展, 中国已经可以从煤炭资源中提取二百多种产品, 煤炭工业发展的好坏, 将直接影响到中国社会主义经济的建设速度, 影响到中国的国计民生。自改革开放以来, 中国的原煤产量得到迅速增长, 截止到2013年中国已经达到了30×108t多的原煤产量, 稳居世界首位。近年来由于中国很多煤矿企业都革新了采煤方法, 并且引进一批先进的采煤设备, 中国很多煤矿企业都已跨入现代化、高产高效煤矿行列, 随着煤矿开采机械化程度不断提高和一些先进采煤方法的应用, 中国将进一步改善煤矿开采条件, 中国采煤生产技术将达到国际先进水平。

随着煤层赋存条件的不同, 开采煤矿的技术也会不同, 由于中国煤层赋存存在多种多样的形式, 如缓斜、倾斜和急斜等, 这就决定了采煤方法在中国的多样性, 煤矿开采的关键工艺就是采煤方法选择, 为了达到安全高产、高效的目的, 要重点发展机械化、自动化的采煤方法。

2各种采煤方法特点及适用条件

2.1单一走向长壁采煤法

炮采、普采、综采是中国目前长壁采煤工作面主要采用的采煤工艺。

2.1.1炮采

“炮采”是爆破采煤的简称, 主要是通过爆破落煤的方式开采煤矿, 工作空间顶板支护采用单体支护的方式。

a) 打眼和放炮。为了保证落煤进度, 把底煤和顶煤都清理干净, 同时又不破坏顶板, 在确定钻眼爆破参数时要依据煤层硬度、厚度、节理和裂隙的发展情况科学、合理确定钻眼爆破参数, 具体包括炮眼排列、 角度、深度、装药量、一次起爆的炮眼数量及爆破的前后次序;

b) 装煤与运煤。SGW-40 (或44) 型刮板输送机是爆破采煤法主要采用的运煤机, 为了使爆破装煤装更多, 在悬壁支架的掩护下, 输送机要和煤壁尽可能贴近;

c) 炮采工作面支护及处理采空区方式。用金属摩擦支柱和铰接顶梁来支护仍然是中国部分炮采工作面主要采用的支护方式, 正悬臂齐梁直线柱与正悬臂错梁三角柱是这种支护的两种主要方式, 在落煤时, 煤深应等同于铰接梁长度, 最小控顶距至少要大于3排支柱的距离, 最大控顶距应小于等于5排支柱的距离。随着不断向前推进采煤工作面, 悬露顶板的面积会不断增大, 为保证工作面安全, 要及时处理采空区。处理采空区的方法有很多种, 但全部垮落法是最常用的处理方法[1]。

2.1.2普采

“普采”是普通机械化采煤工艺的简称。落煤和装煤工序同时完成是其主要特点, 而对运煤、支护顶板及采压处理方法基本和炮采方式相同。

2.1.3综采

综合机械化采煤简称综采, 目前最先进的采煤方法便是综采, 它要求机械化要贯穿于破、装、运、支、 处五个主要采煤工序。采用机械替代人工的方式进行采煤。

2.2普通机械化采煤工艺

普通机械化采煤也就是普采, 为了缩短工作面下切口长度, 尽量不让煤流在机体下方通过, 一般在采煤机机体靠近输送机平巷端安装采煤机的滚筒, 这样对工作面的技术管理非常有利。采煤机割煤方式有很多, 有双向割煤、往返割煤等, 通常中厚煤层普采面单滚筒采煤机采用的是“∞”字式割煤法, 往返一刀, 把弯曲段设置在工作面中部输送机处是其主要特点, 这种割煤方式不但可以很好地克服工作面一端无立柱控顶时控过长的现象及工人工作量不均匀等缺点, 而且采煤机在割煤过程中不用安排进刀时间自动进刀, 这种采煤方式在中厚煤层中应用的比较多。采高1.5 m以下的薄煤层特别适合采用此种采煤方式, 由于滚筒直径和采高比较接近, 这样会增强顶板稳定性, 割煤后顶煤不会及时垮落。

2.3倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法

倾斜分层采煤法比较适用于开采缓斜及倾斜的厚煤层, 在开采倾斜煤层的各分层时, 可采用类似于薄、 中厚煤层缓斜、倾斜的采煤方法进行开采, 回采完第一分层后, 要在垮落的岩石下回采下分层, 上分层必须铺设人工假顶或重新制作顶板, 这样可以使下分层采煤工作面的安全生产得到很好的保证。

a) 煤层原生顶板是顶分层采煤工作面的主要顶板, 顶分层采煤工艺类似于中厚煤层长壁采煤法采煤工艺, 但是值得注意的是, 为保证下分层工作面安全, 要增设假顶或制作再生顶板为下部分层;

b) 人工假顶包括竹笆假顶、金属网假顶、塑料网假顶, 可以用厚度大于0.5 m的夹石层作为再生顶板。

倾斜分层下行垮落采煤法不但可以很好地解决缓斜及倾斜厚煤层在开采时的顶板支护及采空区的问题, 而且有利于安全开采此煤层, 提高煤炭资源采出率, 提高企业经济效益[2]。

2.4倾斜长壁采煤法

倾斜长壁采煤法相比于走向长壁采煤法, 主要的不同是采煤工作面布置和回采方向、倾斜长壁采煤法没有采 (盘) 区上 (下) 山巷道, 在特定地质条件下倾斜长壁采煤法具有显著的技术经济效益。

a) 矿压显现及支护特点。在倾角的影响下仰斜工作面的顶板会形成一个分力, 这个分力会指向采空区方向, 由于这个分力的作用, 顶级悬臂岩层会移动向采空区方向, 此时顶板岩层会受到一个拉力的作用;

b) 采煤工艺特点。由于开采是仰斜的, 因此水会自动向采空区流动, 这样使工作面处没有积水, 相对比较有利用工作的开展。在小于等于100°左右的煤层倾角下, 采煤机和输送机可以稳定地工作;若煤层倾角大于100°, 则会减小采煤机截深, 影响采煤效率;

c) 适用条件, 就当前设备条件而言, 12°以下的煤层倾角应用倾斜长壁采煤法比较多, 一些技术措施应用到采煤工作面设备中后, 可把采煤倾角增加到17°, 若煤层倾角在20°及20°以上时目前只有个别矿井还在应用倾斜长壁采煤法。在遇到开采煤层的倾斜和斜交断层比较多的情况下, 若这些断层可以划分为比较规则的分带, 倾斜长壁采煤法后伪斜长壁采煤法可以应用于这些煤层的开采。

2.5放顶煤采煤法

放顶采煤法的主要工作机理是在厚煤层中沿煤层底部开设一采高为2 m~3 m用常规方法回采的工作面, 利用矿山压力和人工松动相结合的方法, 破碎支架上方的顶煤后从支架后方放出。应用放顶采煤法采煤不但可以降低成本, 而且还能提高工作效率, 其比较适用的煤层厚度为6 m~10 m, 若顶煤厚度不足超前冒顶现象很容易发生, 会使煤炭含碎率增大。由于顶板岩层压力与反复支撑作用是顶煤破碎的主要机理, 所以, 放顶采煤法适用于坚固系数小于3的煤层, 并且煤层的倾角最好不要过大[3]。

3结语

选择采煤方法时要遵循安全、经济、采出煤炭率高的原则, 在具体选择采煤方法时在基于上述原则的前提下, 要尽可能提高可采煤炭的回采率, 并且要本着减少资源浪费、环保的理念, 根据需采煤层的实际情况, 选择最适合的采煤方法。采煤方法选择大致可以分为下列几点:

a) 在煤层埋藏较浅, 地质条件较好的煤矿中首选的采煤方法是综采, 要引进先进设备提高煤炭开采效率;

b) 对于较厚煤层且埋藏很深煤层的开采, 最好利用放顶采煤法开采;

c) 对于急斜煤层最好利用水平分层放顶煤开采工艺, 提高回采率和工作面年产量。

参考文献

[1]徐永忻.煤矿开采学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2001.

[2]缪协兴, 张吉雄.井下煤矸分离与综合机械化固体充填采煤技术[J].煤炭学报, 2014 (8) :78-79.