關(guān)于煤礦開采方法與技術(shù)的思考

　　[關(guān)鍵詞]煤礦開采；采煤技術(shù)；技術(shù)發(fā)展
　　前言
　　我國一次性能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭占75%以上，從煤中可以提取200多種產(chǎn)品，因此煤炭工業(yè)的發(fā)展，將直接關(guān)系到我國的社會主義建設(shè)。隨著經(jīng) 濟(jì)社會的變革，采煤技術(shù)的發(fā)展方向越來越趨向于高產(chǎn)、高效、高安全性，而采煤技術(shù)的發(fā)展必將帶動煤炭開采各環(huán)節(jié)的發(fā)展，也將關(guān)系到社會的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，因此， 探討采煤技術(shù)顯得尤為重要。
　　1.采煤方法的設(shè)計(jì)原則
　　煤炭采煤方法的設(shè)計(jì)原則主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是采動影響的特征和程度。采動影響的主要特點(diǎn)是地表移動與變形。在設(shè)計(jì)煤層下采煤方法時， 要考慮地表移動與變形的特征和程度；在采深較小及急傾斜煤層時，還要考慮“上三帶”的特征和程度。二是資源回收率。資源回收率是選擇采煤方法的主要設(shè)計(jì)原 則。運(yùn)用降低回采率的開采措施，可以減少采動的有害影響，實(shí)現(xiàn)煤層下采煤。三是堅(jiān)持安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的原則，同時，還應(yīng)當(dāng)視具體煤層的情況，堅(jiān)持盡量減輕 工人體力勞動的原則。
　　2.常見采煤方法分析
　　2.1 傾斜長壁采煤法
　　傾斜長壁采煤法是指在采煤工作面沿煤層傾斜方向向上或向下推進(jìn)采煤，工作面運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷由走向長壁采煤法的沿走向方向布置改為沿傾斜方向布 置，并可取消采區(qū)上、下山的一種采煤方法。它具有仰斜開采與俯斜開采，前進(jìn)式、后退式和混合式回采方式，單工作面回采與雙工作面回采等優(yōu)點(diǎn)。不過，在實(shí)際 運(yùn)用中，我們發(fā)現(xiàn)傾斜長壁采煤法開采也存在一些缺點(diǎn)，比如傾斜巷道掘進(jìn)速度較慢且工效較低、支護(hù)速度較慢及其效果不是很理想、在仰斜開采時采空區(qū)易積水 等。但是可以從提高直接頂穩(wěn)定性、防止煤壁片幫、提高工作面支架的穩(wěn)定性等方面優(yōu)化傾斜長壁采煤法，從而達(dá)到理想的開采效果。
　　2.2 走向長壁采煤法
　　走向長壁采煤法有炮采、普采和綜采等3種采煤工藝。炮采即爆破采煤工藝，具有爆破落煤、爆破后人工裝煤、機(jī)械化運(yùn)煤等特點(diǎn)。炮采的工藝過程包 括打眼、放炮和人工裝煤、刮板輸送機(jī)運(yùn)煤、移輸送機(jī)等主要工序。普采即普通機(jī)械化采煤工藝，其特點(diǎn)是用采煤機(jī)械同時完成落煤和裝煤工序，而運(yùn)煤、頂板支護(hù) 和采空區(qū)處理則與炮采工藝基本相同。普采面使用單滾筒和雙滾筒兩種采煤機(jī)工作方式。單滾筒采煤機(jī)的滾筒應(yīng)處于工作面下端頭，以縮短工作面下缺口的長度，使 貨量不通過機(jī)體下方，這樣裝煤效果比較好。與單滾筒采煤機(jī)相比，雙滾筒采煤機(jī)很好地解決了工作面兩頭做缺口的工作量，因此，它有利于工作面的技術(shù)管理。綜 采即綜合機(jī)械化采煤工藝，它的破、裝、運(yùn)、支、處等5個主要生產(chǎn)工序全面采用機(jī)械化、自動化。可以說，綜采是目前國內(nèi)最先進(jìn)的采煤工藝。
　　2.3 放頂煤采煤法
　　放頂煤采煤法是在厚煤層中，沿煤層底部布置一采高2～3m的長壁工作面，采用常規(guī)的方法進(jìn)行回采，并利用礦山壓力的作用協(xié)助人工松動方法，使 支架上方頂煤破碎后由支架后方放出。放頂煤采煤法具有降低成本和提高效率等優(yōu)點(diǎn)。它主要適用于厚度在6m以上的煤層，若頂煤厚度過小則易發(fā)生超前冒頂。值 得一提的是，當(dāng)前生產(chǎn)能力最大的開采方法為綜采放頂煤采煤法。綜采放頂煤采煤法是采用大功率（單或雙，多為雙）滾筒采煤機(jī)、綜采放頂煤液壓支架、工作面大 功率刮板輸送機(jī)（一般為工作面前后各1部）、配套的機(jī)道轉(zhuǎn)載機(jī)、可伸縮皮帶運(yùn)輸機(jī)及其他附屬設(shè)備進(jìn)行配套聯(lián)合生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)采煤工藝全過程機(jī)械化的一種采煤方 法。這種采煤方法具有可連續(xù)化生產(chǎn)、高產(chǎn)、高效、掘進(jìn)率低、生產(chǎn)成本少、經(jīng)濟(jì)效益好的優(yōu)點(diǎn)。
　　3.采煤技術(shù)的發(fā)展方向
　　3.1 大采高的開采方法和技術(shù)應(yīng)用
　　這個技術(shù)要基于煤層條件達(dá)到要求的條件下，所謂的大采高開采技術(shù)在一般情況下是指對厚度大于3.8m的壁體進(jìn)行一次采高的一項(xiàng)綜采技術(shù)，到幾 前為止，我國的最高采高記錄已經(jīng)達(dá)到了7m，由于大采高開采技術(shù)具有高效、高產(chǎn)、高回收率等的特點(diǎn)，使得其成為更多的煤礦企業(yè)和社會所關(guān)注的焦點(diǎn)問題，但 是需要注意的是采用大采高煤礦開采技術(shù)在進(jìn)行開采時，可能由于使用的開采設(shè)備相對來說比較大，支架高度也很大，因此使用新技術(shù)對大采高工作實(shí)行全面的監(jiān)測 監(jiān)控變得十分重要，不然也不能充分的發(fā)揮大采高開采技術(shù)的潛力。
　　3.2 使用采場圍巖控制技術(shù)
　　以科學(xué)合理、優(yōu)化高效的巖層控制技術(shù)來保證開采活動的安全、高效、低成本、安全可靠為目標(biāo)，深入對我國幾十年的礦山壓力研究成果進(jìn)行總結(jié)，以 理論分析（解析法）、現(xiàn)代數(shù)學(xué)力學(xué)（統(tǒng)計(jì)分析預(yù)測、數(shù)值法）和實(shí)測法等多種方法相結(jié)合的方式，運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，深入地研究各種煤層地質(zhì)及開采條件， 如急傾斜、大采高、大采深采場礦山壓力顯現(xiàn)出來的規(guī)律，以及圍巖破壞與平衡機(jī)理，不斷完善采場圍巖控制技術(shù)，達(dá)到煤礦開采活動的目標(biāo)優(yōu)化。目前，由于應(yīng)用 高壓注水、深孔預(yù)裂爆破處理堅(jiān)硬頂板和應(yīng)用化學(xué)加固技術(shù)，仍然存在著工藝工序復(fù)雜、成本投入高，因而需進(jìn)一步研究開發(fā)新材料、新工藝、新方法來解決這些問 題。
　　3.3 優(yōu)化開采布置
　　如今，科技在發(fā)展進(jìn)步，而煤礦開采也必將要顯示出新形勢下的特點(diǎn)，優(yōu)化技術(shù)，提高開采水平顯得尤為重要。從開采布置方面的開采技術(shù)來說，可以 改進(jìn)、改善現(xiàn)有的采煤技術(shù)和開采布置，提高生產(chǎn)效能，以實(shí)現(xiàn)開采效益最大化為目標(biāo)，重點(diǎn)要研究開發(fā)煤礦的地質(zhì)條件、開采巷道布置及技術(shù)評價體系專家系統(tǒng)， 從而才能實(shí)現(xiàn)開采方法、開采布置與煤層地質(zhì)條件的最優(yōu)匹配，達(dá)到利益的最大化。
　　從具體操作來說，可以從以下幾個方面入手：開拓部署與巷道布置系統(tǒng)的優(yōu)化，優(yōu)化采區(qū)及工作面參數(shù)，研究單一煤層集中開拓，研究集中準(zhǔn)備、集中回采的關(guān)鍵技術(shù)，大幅度地將巖巷掘進(jìn)率降低，多開煤巷，減少出矸率。
　　3.4 深礦井開采技術(shù)
　　深礦井開采的關(guān)鍵技術(shù)是：煤層開采的礦壓控制、沖擊地壓防治、瓦斯和熱害治理及深井通風(fēng)、井巷布置等；需要掌握以下幾個方面：①深井圍巖狀態(tài) 和應(yīng)力場及分布狀態(tài)的特征；②深井作業(yè)場所工作環(huán)境的變化；③深井巷道快速掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)與裝備；④深井沖擊地壓防治技術(shù)與監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)；⑤深礦井高產(chǎn)高 效開采有關(guān)配套技術(shù)；⑥深礦井開采熱害治理技術(shù)與裝備，
　　3.5 研發(fā)大功率先進(jìn)設(shè)備
　　在國外，薄煤層采煤機(jī)總裝機(jī)功率已超過500kW，刨煤機(jī)總裝機(jī)功率已超過2×400kW。我國正研制的MG200/450-WD型采煤機(jī)裝 機(jī)功率為450kW；刨煤機(jī)最大功率為2×200kW。現(xiàn)階段，影響和制約我國薄煤層采煤機(jī)發(fā)展的一個主要的因素是：主電機(jī)功率與機(jī)面高度的矛盾，這種矛 盾比較難以解決，因此，薄層采煤機(jī)使用的體積小、功率大的電機(jī)亟待研究。目前，我國薄層采煤工作面的輸送機(jī)長度與國際上先進(jìn)的輸送機(jī)長度差距仍然是很大， 一般來說，我國的設(shè)計(jì)長度只有150m-200m，而國外層采煤工作面的輸送機(jī)長度通常是為250m，有的甚至是大于300m。我國已經(jīng)研制了30余種放 頂煤液壓支架架型，并對礦壓顯現(xiàn)規(guī)律、頂煤碎裂規(guī)律及可放性、放煤規(guī)律等進(jìn)行了大量的研究、對煤炭技術(shù)的生產(chǎn)起了重要導(dǎo)向作用。從這個角度來說，提高技術(shù) 裝備的先進(jìn)程度，對技術(shù)裝備進(jìn)行改良和優(yōu)化是非常重要的。