关于井工煤矿开采技术现状及趋势研究

郭祖平

摘 要：本文首先针对当前我国井工煤矿开采技术的使用和发展情况进行论述，并在此基础上，就我国煤矿开发技术在未来的发展趋势进行展望。希望通过此次经验交流，本文可以为该行业相关工作人员提供一些有价值的参考，并且希望本篇文章能够起到抛砖引玉的效果。

关键词：井工煤矿；现状；开采技术；发展情况；未来展望

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.068

自中国进入到改革开放时代之后，各行各业取得了蓬勃的发展，而细化到煤矿开采行业，越来越多先进的煤矿开采技术也在我国得到了大范围的推广和普及。简单地说，优秀的井工煤矿开采技术不仅可以有效保障煤矿在开采过程当中的安全生产，同时也能最大程度地让相关开采仪器设备发挥出其最大的作用，并且让煤矿开采单位的经济收益得到大幅度的提升。纵观这几十年当中，我国煤矿开采技术的不断变化，从原有的炮采到普采再到现在有了综合技术开采，煤矿开采的安全性和高效性都在不断地提升。但是这些进步对于我国煤矿开采行业来讲，还远远不够，怎样进一步提升煤矿开采的效能，提升开采企业的经济效益，仍然是我国煤矿开采行业相关工作人员必须要思考的一个重要问题。

1 针对中国煤矿开采行业技术发展现状的分析

1.1 煤矿工业显示出多层级技术生产结构

在中国地区，煤矿依照所有制进行划分，可以分成乡镇煤矿、地方国有煤矿以及国有重点煤矿。而从这三种煤矿所运用的开采技术来讲，存在着很大的差异，其中乡镇煤矿主要是进行手工劳动生产，地方国有煤矿主要是采用半机械化生产的方式，而国有重点煤矿则是机械化的生产方式。就2012年针对全国煤炭产量的分析数据当中，有将近六成左右的煤矿是来自国有重点煤矿，乡镇煤矿和国有地方煤矿则各占两成。2010年中国重点煤矿开采机械化程度以及综合机械化程度分别为76.25%和58.64%，综掘程度以及掘进装载机械化程度则分别是14.82和77.18。因此，凭借以上数据信息可以看出，中国目前所采用的煤炭方式虽然有世界范围内技术十分先进的综合机械化高产技术，但是仍然存在有较为落后的人工原始煤矿挖掘方法。而这些传统落后的采煤方式，不但让这些珍贵的国有地方煤矿和乡镇煤矿资源无法得到充分的利用，同时也提升了在这些煤矿当中工作人员劳动的危险性。矿难频发成为了我国在近几年煤矿开采行业当中最常听到的一个词，越来越多血淋淋的教训告诉人们，重视煤矿开采技术的高效性和安全性已经成为了该行业相关工作人员不能回避的一个重要话题。

例如：神华集团旗下的大柳塔煤矿，早在2005年就完成了“一井一面”的生产指标，在当年原煤产量就超过了1000万吨，并且在2006年计划生产原煤1100万吨，在2006年3月，大柳塔煤矿月产煤量达到了102万吨。综合技术开采平均月产煤量也达到了95万吨以上的良好成绩。但是在中国地区的绝大多数国有地方煤矿和乡镇煤矿当中，绝大多数矿井的年产煤量还不足1万吨，煤炭资源的有效回收率也只有一到两成左右。同时这些煤矿的安全性也很难得到保障，经常有矿难报告的发生，仅在1998年到2010年的12年间，中国地区因为小型煤矿矿难所造成的死亡人数，就达到了这十二年中全部矿难死亡者人数的四分之三。煤矿开采技术的落后及煤矿年产值低下，加上事故频发，让人们一谈论到小煤窑，便闻声色变。

分析造成这一现状的原因，本人认为是因为我国多层次的煤矿开采生产结构让煤矿开采行业所选择的技术和生产规模也呈现出了多层次化。并且这种煤矿开采技术和煤矿年产量的巨大差异，在中国仍然会持续很久的一段时间。解决这一问题的关键，是研究怎样让这些国有地方煤矿和乡镇煤矿在生产的过程中提升安全性，同时降低这些煤矿当中手工劳动力所占有的比例。

1.2 煤矿开采和生态环境之间的统一和分歧

中国是一个走可持续发展化战略的国家，因此无论什么行业，环保始终是人们必须要首先关注的一个话题。一旦不能做好环保工作，让企业在煤炭开采过程当中对生态环境造成大面积的影响，便是违背了我国的长期可持续化发展战略。

而就目前的状况来看，在我国绝大多数煤矿开采过程当中，仍是以牺牲环境作为代价的。例如：因为煤矿开采技术的落后，很多矿井周边都产生了十分严重的污染现象，土地荒漠化，水资源的污染等，这些都是煤矿开采过程当中，十分常见的环境污染现象。这些环境污染不但对当地居民们的正常生活产生了十分严重的影响，同时也给子孙后代在这一片土地上所开展的生活蒙上了一层厚厚的阴影。

1.3 中国煤矿开采技术所取得的关键性突破

凭借“七五”“八五”“九五”“十五”这四次大型科学技术攻关，我国在煤矿开采当中针对坚硬顶板环境当中的长臂综合性开采、综合机械化放顶煤以及大采高综合煤矿开采技术方面，都取得了较为瞩目的技术性突破。这些技术，在上世纪八十年代开始，就在我国大型国有煤矿当中进行了大量的实验，而到了九十年代以上技术都取得了很大的进展，在中国的阳泉等地区，出现了凭借放顶煤开采为主要开采手段的高产煤矿矿区，并且我国还研发出了二十余种用于放顶煤开采的液压支架，相关科研技术人员也对放顶煤工作范围当中的顶煤破碎规律、矿压显示规律、放顶煤冒放规律和岩围与支架之间的关系进行了长期深层次的研究。对中国地区如何进行高效性、安全性的煤矿开采有着极为重要的指导性意义。截至目前为止，中国地区的放顶煤支架结构、功能、数据以及针对其所开展的相关科学理论研究，在世界范围内，都处在较为领先的水平。

2 针对井工煤矿开采技术发展趋势的展望

伴随着当前我国科学技术的飞速进步，相关技术人员针对我国煤矿开发技术的研究工作一定要面向国内和国际两种市场。使得针对煤矿开采技术的研究，成为中国经济建设发展的一个重要战场，同时在世界范围内，确立中国煤矿开采技术的领头羊地位，这是中国煤矿发展大计划当中十分重要的一项战略目标，针对煤矿开采新技术的不断研究和突破，必须要依托国家现有的技术储备。

2.1 煤炭开采方式和技术

煤炭开采方式与技术的不断革新一直是中国煤矿开采行业不断强调的一个重要话题。在针对当前我国煤矿所使用的采煤技术进行不断更新的过程当中，相关工作人员一定需要坚持可持续发展原则，进行多样化、多层次的采煤技术革新，建设拥有中国地方特色的煤矿开采技术理论。例如：在我国，长壁采煤技术在世界范围内，属于较为先进的水平，放顶煤采煤技术的使用也正在中国进行不断地推广和普及。采煤效率和针对这些技术所开展的理论研究，其深入性和研究范围也始终处于不断提升的状态。其中针对煤矿开采过程中经常出现的大倾角、不稳定煤层及地质条件复杂的煤矿开采技术的难点，我国仍旧存有很大的能够继续进行研究发展的空间。其中最为重要的研究方向便是如何采用相关的科学技术对煤矿开采作业环境进行改善，并增强煤矿年产量以及机械化操作水平。

2.2 深井的采掘技术的探讨

就本人多年的深矿井开采技术研究经验来看，中国地区深矿井开采技术研究的核心内容，便是在针对每个煤层开采过程当中矿压的合理调控、面对冲击地压的有效预防治理、矿井当中瓦斯与热害的有效防护和治理、深矿井在开采过程中通风技术的有效运用以及深井矿当中的井巷调整等。目前需要攻克的惯性性难题是：深井围岩形态与应力场和分布情况的特点分析，深井矿当中如何对施工人员的作业环境进行改善、深井巷道（尤其是软性岩层巷道）如何进行快速掘进和需要采用的相关支护技术和配套设备；如何对深井矿压所产生的冲击进行治理预防和监测，煤矿高产高效技术以及配套研究技术、深井矿在开发过程当中的热害防治技术和对应的装备研发。

2.3 煤矿“三下”开采技术

增强数值模拟运算与类似材料模拟技术的等级，针对煤炭开采活动与地表在煤炭开采过程当中的沉陷规律进行深入的研究。研究需要考虑地面表、地下水资源和井矿周围建筑物的保护要求，合理选择相关参数。将沉降控制技术的相关理论和所需要使用到的关键技术进行长期专项研究，其中包括地表废材料向工作面进行填充系统研究、填充技术和填充技术的组合研究、矿井周边建筑加固和重建技术的研究、基于所开采煤矿周边村庄的保护技术研究、煤矿开采区域周边水体的研究、针对施工技术和施工设备的优化研究。另外，在煤矿开采过程中，该行业的相关工作人员还需要就煤炭开采和城市之间关系的和谐统一进行相关政策的研究、并对矿井周边耕地和地下水源提出针对性的保护措施。

2.4 对矿井巷道的布置进行持续优化，降低矸石排放量等开采技术

针对我国目前所使用的主流采煤技术和在煤矿开采过程中对巷道的布置情况，仍存在有很多问题，例如矸石排放量过大，牺牲环境代价过高等，同时巷道布置的不合理也会增加煤矿企业的开采成本。因此，对现有的煤矿开采方式以及巷道布置方式进行进一步的优化和改进同样也是我国井工煤矿开采行业未来的重要研究方向。面向这一研究方向，企业需要就煤炭开采过程中的巷道布置和开采技术的使用，组建相关的专家团队系统开展研究，科学合理地分析，反复进行论证，得出最为合理的巷道布置方式。

2.5 对小煤矿进行技术革新，逐步提高机械化水平

根据国家的相关法律法规规定，为了保障工作人员的生命安全和健康，对没有达到相关安全标准的小煤矿，要逐步实现机械化开采，并对传统落后的煤矿开采技术和设备要进行淘汰。要在提高小煤矿生产力的同时，保障工作人员的生命安全，另外，在经过技术革新和机械化开采技术普及之后，仍然没有达到相关安全指标，产能低下的煤矿，政府应果断予以关停。只有通过扶持政策的调控，加上硬性法规的出台，才能减少小煤矿安全事故的发生，实现我国煤炭生产整体机械化水平的提高和安全环境的改善。

2.6 推进煤炭地下气化技术的推广和应用

简单地说，煤炭地下气化技术是一种十分特别的煤炭开采技术，该技术融合了矿井构建、煤矿开采、煤炭气化技术等，是一门综合性煤炭开采技术，该技术的优点就是没有了原来在地表建设的复杂庞大和笨重的煤炭开采装置，把原有的物理采煤技术革新成为了化学采煤技术。在降低设备占地面积的同时，有效提升了煤矿的开采效率，减少了煤矿在开采过程中所产生的污染，是一种新型高科技采煤技术。并且该采煤技术的出现，降低了原有的作业人员在井下采煤作业过程中产生安全隐患的可能性，真正实现了煤矿开采过程中的高效、环保、安全。煤炭地下气化技术的核心技术是完成煤炭气化的连续、充足、稳定、监测和控制。此技术目前在我国尚处于试用阶段。相信在不远的将来，会出现在国内的煤炭开采中，煤炭地下气化技术必将得到大范围的推广和应用。

3 结束语

尽管随着科学技术的不断发展和进步，在我国的煤矿开采行业当中，越来越多先进的技术已经开始进行了推广和普及，并在中国得到了十分广泛的运用。但是不可忽略的是，中国的煤矿开采行业仍存有很多不可忽视的问题，例如国有大型煤矿与国有地方煤矿、乡镇煤矿之间所使用到的开采技术差距过大，在煤矿开采过程当中，企业只顾及到了眼前的利益和忽视了我国的可持续发展战略，以牺牲环境作为代价换取经济利益等。这些现象都使得我国煤炭开采行业的发展不容乐观。针对这一现状，本人对我国煤炭开采行业今后的发展做出了展望，并从个人角度出发，建设性地提出了相关意见和建议，希望能够给予我国从事煤矿开采行业的工作人员带来一定的参考价值的帮助，并希望我国煤炭开采技术的开发研究始终处在世界先进水平。

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