井下采煤技术和工艺的选择及应用分析

金殿鹏　李吉新　王铁成　王立业

摘要：我国采煤工业中主要的生产方式是井下采煤。近几年，我国经济的迅猛发展使得工业科技领域研究进展突出，工业科技的发展也使得井下采煤技术进步明显。在此背景下，文章介绍了我国煤炭工业的现状，对我国井下采煤技术进行了分类分析，并以此为基础叙述了对煤炭工艺的选择以及综合应用。

关键词：井下采煤技术；采煤工业；煤炭资源；安全系数；采煤效率 文献标识码：A

中图分类号：TD263 文章编号：1009-2374（2016）09-0159-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.078

在我国，工业生产需要的主要能源是煤炭。虽然当下国家大力宣扬节能减排，但煤炭资源的作用基本不可替代。经济的发展带动了科技的进步，也使得井下采煤技术得到了长足的发展。我国虽然是资源大国，但资源总有耗尽的一天，而煤炭的形成也需要长时间的沉淀。在此情况下，进行井下采煤技术和工艺的分析、选择和合理应用是极有意义的举措。使用科学的井下采煤技术并合理应用采煤工艺对我国工业的可持续发展有重要意义，还有利于提升煤矿的安全系数、提高采煤效率等。

1 我国煤炭工业现状

我国作为资源大国，煤炭储备相当丰富，是当今世界第一产煤大国，也是消耗煤炭最多的国家。近几年来，煤炭作为我国的基础能源，其需求量由于经济的快速发展而日益增多。长期以来，我国主要消耗煤炭资源的产业是电力、冶金、化工、建材四个产业。但近几年来，钢铁、火电产业的崛起进一步增大了对煤炭的需求，且随着经济发展，在今后很长时间内，我国煤炭市场需求空间仍会不断扩大。社会对煤炭的需求要求采煤技术和工艺的进步。我国煤田开采条件多数比较复杂，多为井下采煤。近几年来，我国大多数煤矿企业已经开始使用更为科学的采煤技术，并已经开始尝试将综合机械采煤技术投入井下采煤工程。这一举措推动着我国煤矿产业的发展。井下采煤工程比较复杂，但煤炭产业的蓬勃发展更要求我们使用、选择恰当的井下采煤技术和工艺，并合理应用。只有科学应用先进的技术和工艺，才能满足我国煤炭市场需求、降低井下采矿的危险、提升采矿效率、实现可持续发展并完成采煤工程的综合化和程序化。

2 井下采煤技术的分类分析

在我国，井下采煤技术主要分为以下七种：

2.1 井下煤矿的长壁开采技术

煤矿长壁开采技术适用于倾斜角度较小的薄煤层。由于井下薄煤层开采厚度较小、采高低、煤质硬、煤层薄，所以对设备有功率大、体积大的要求，同时还要保证设备匹配开采技术，所以此技术比较适用。使用井下长壁采煤技术有利于提高开采煤矿的效率，还能稳定输出。在综合采煤工艺中，长壁采煤技术因为其增强采煤液压支架的强度，从而保护千斤顶的特性，能在一定程度上提高采煤工程的安全等级。

2.2 锚杆支护技术

作为井下煤矿开采向先进机械化转变的标志之一的锚杆支护技术，能较好地满足匹配大多数采煤设备的需求，也能在一定程度上满足井下采煤工程对采煤效率的需求。对锚杆支护技术的使用，不仅可以较好地保证井下开采事业的安全，还能最大程度提高采矿效率。

2.3 关于硬顶板的控制采集技术

此井下采煤技术主要针对掩埋在地下的硬顶板的处理。此技术利用硬顶板受到来自岩层的定向水力和压力，从而导致倾斜深孔爆破及压裂的原理，可以有效提高开采煤矿中的回收利用率从而满足采煤工程随时开采的需要。由于硬顶板控制技术对采煤步距有一定要求，也在一定程度上保障了井下采煤的安全性，有利于顶部煤炭的回收。

2.4 采集、控制硬厚顶煤的技术

硬厚顶煤开采技术的原理是将顶煤事先打凿深孔，进行爆破或高压注水的方式使顶煤形成裂缝，使顶煤随着开采不断冒出，提高了煤矿开采的效率。此技术更适用于支持压力小的顶煤，能够有效提升采煤工程中采煤煤矿开采的速度。

2.5 普通机械采煤技术

普通机械采煤技术就是使用普通机械进行采煤，即单滚筒采煤机或双滚筒采煤机，完成包括了破煤、装载、运送的一系列操作。由于采煤机的不同，安放单滚筒采煤机和双滚筒采煤机的位置一般不同。如：为缩短下端口长度，在采煤工作面的下方常常安放的是单滚筒采煤机；而为了便于采煤工作面的管理，一般会把双滚筒采煤机安放在采煤工作面的两边。此技术又被称为普采技术。

2.6 综合机械采煤技术

综合机械采煤技术是对不同的机械设备进行综合运用，使其完成不同的采煤作业，如使用采煤机装运煤矿、使用自移式液压支护煤矿、使用弯曲刮板运输煤矿等。井下采煤工程的安全由于应用了此种采煤技术而得到了增强，劳动强度也因此而减小，此技术又被大多数人简称为综采技术。

2.7 煤矿产业设备改进以及机械化的采集煤炭技术

国家近年来加强了对煤矿产业的监管制度，要求煤矿企业采用先进的生产设备以及相关技术工艺，提高机械化水平以保证开采的效率，提升顶板、地板控制水平以保证煤矿工程安全。为此，国家关闭了一些小煤矿，更有一些煤矿被要求整顿，以提升煤矿工业的整体水准。

3 煤炭工业的选择及综合应用

根据煤层的自然条件不同，合理选择并应用不同的采煤工艺可以使煤矿采集效率有效提高。在我国，井下采煤工艺主要有三种：

3.1 普通采煤工艺

普通采煤工艺具有设备简单、成本低的优点。我国煤矿地质多种多样，而普通采煤工艺可以适应这种地质的变化，方便工作面的搬迁，使得采煤效率得到提升。从难易程度上讲，这种工艺的要点以及生产流程容易被掌握，可以广泛推广使用，从而加速从原始设备到机械化设备的转变。

3.2 爆破采煤工艺

爆破采煤工艺具有成本低、好掌握、实用性强等优点。爆破采煤工艺由于其能够克服复杂的地质结构或倾斜度大等困难的特点，是无法使用机械开采的煤矿使用最多的工艺。

3.3 连续采煤工艺

连续采煤工艺具有安全性高、设备简单等优点，但是此工艺对煤矿要求高，一般要求煤矿具有一定厚度，使用条件较多。

4 煤炭工艺的综合应用

4.1 工艺应用的注意事项

开采前，应注意煤层的厚度。在煤层厚度过大的情况下，机械有很大几率无法正常工作，导致煤矿采出率低下；在煤层厚度过小的情况下，容易引起超前冒顶，增大煤矿工程的危险。同样，在开采前，还应注意开采深度问题。煤层开采的深度越大，就越容易引发冒落现象，所以在开采到一定深度前应寻找规律，选取最合适的工艺。最后，工艺的使用还与煤层开采强度有关。在顶煤冒放性好的情况下，煤层硬度系数不应超过3，否则容易引发危险。

4.2 采煤工艺的应用

在井下开采煤矿时，常常会遇到比较复杂的情况，通常使用一种工艺无法较好地解决。此时就要将多种工艺相结合，进行综合应用，结合多种工艺的特点以及优点，使其成为最佳采煤方式。由于利用了多种工艺进行开采，可以较好地应对突发情况，还有利于提高煤矿的开采量，使煤炭开采质量得到显著提高。不仅如此，还可以保证井下采矿的安全性，提高煤炭开采的速度。

面对我国的煤炭资源现状，只有提高煤炭工程的机械化程度，才能实现高效率的开采率。这就要求各个煤炭企业使用符合标准的机械化设备，对矿井各方面情况进行实时监控，加强检测和诊断工作，建立健全采矿体系，必要时可以使政府立法以增强执行力度。

5 结语

我国经济的发展带动着科学技术的发展。如今各国相争的不只是领土，还有资源。我国作为资源大国，更应该贯彻可持续发展的政策，使用更为科学的方法利用各种资源。我国是消耗煤炭最多的国家，煤炭更是我国的基础资源，在此情况下，对煤炭资源的合理利用和开采是十分必要的。对此，采用更为科学化的采煤技术与采煤工艺才能满足我国对煤炭的需求，以促进我国工业的发展。

本文首先简单介绍了我国煤炭资源的现状，而后简单分析了井下采煤技术，并列出了采煤工艺的特点，提出了关于开采时的注意事项，并提出只有科学应用采煤工艺，才能保证煤矿开采的科学性和有效性。井下采矿是我国煤炭的主要来源，但井下采煤危险性强、隐患大，井下条件复杂，开采工作困难大。合理应用井下采煤技术和井下采煤工艺，才能最大程度上保障井下采煤的安全性。尽管推行机械化增大了设备的投入，增大了成本，但合理应用机械设备以及井下采煤技术以及工艺，可以降低煤矿开采时造成的损耗、使煤炭被大规模生产，煤炭工程的安全性也更有保障。因此应不断完善井下采煤技术、综合应用井下采煤工艺。

在当今社会，社会的维持以及人们的生产、生活需要大量的矿产资源。随着资源的不断耗用，实现采矿的机械化、连续化、规模化是井下采矿技术未来发展的方向。若想发展经济，必然要发展工业，要想发展工业，必然要发展煤矿产业。发展煤矿产业对煤炭资源需求不可或缺。虽然我国煤矿资源丰富、种类齐全，但我国多为井下煤田，开采条件复杂。因此完善采煤技术，合理选择工艺，才能保证井下采矿的安全性、提高出煤率、提升出煤速度、提高煤炭质量，避免更多的浪费，迎合我国可持续发展的战略，也就使得我国煤矿产业得到长足发展，使我国经济发展有了坚实的工业基础做后盾。

参考文献

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作者简介：金殿鹏（1968-），男（蒙古族），辽宁朝阳人，铁法煤业集团大强煤矿有限责任公司工程师。

（责任编辑：秦逊玉）