浅谈井下采煤技术和工艺选择

洪广武

摘 要：伴随我国煤炭开采生产步伐地加快，对井下采煤技术的应用提出更高要求。然而从当前井下采煤实际情况看，开采效率仍较低，其原因归结于未能结合区域实际情况做好采煤工艺的选择，要求正确认识不同采煤技术适用条件与实施要点。本次研究将对我国井下采煤技术与工艺发展变迁做简单介绍，在此基础上，剖析当前常见的井下采煤工艺，并对各工艺方法运用下适应条件与具体要求进行分析。

关键词：井下采煤；工艺技术；选择

中图分类号：TD823 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）32-0064-02

前言

作为能源消大国，我国在煤炭资源储量上较高，也因此，近年来在采煤工业技术水平上日渐成熟。值得注意的是，大多煤矿井下工作环境恶劣、安全性低，且矿体赋存条件有明显差异，致使采煤工艺应用下取得的效果不同，要求结合实际条件进行工艺选择。因此，本文对井下采煤技术与工艺的研究，具有十分重要的意义。

1 我国井下采煤技术与工艺发展变迁

与大多数国家煤矿资源相比，我国在煤矿资源储量上相对较高，且包含较多煤炭类型，但由于国内矿山地质条件较为复杂，致使井下采煤中面临较多问题。如：如何进行海域软岩性采煤，需综合考虑海底水文地质条件、相关的采煤工艺等，正因这些问题的存在，我国近年来在采煤工艺上不断优化，随煤炭工业发展，取得较多突破性的成就。如20世纪60年代，采煤工艺中回采技术工艺被普通机械化采煤工艺取代，而70年代技术革新下出现综合机械化采煤工艺。自80年代起，采煤工艺倾向于连采技术，主要借助刮板输送机、无链牵引双滚筒采煤机等实现井下开采的目的。进入90年代后，我国煤矿开采中注重高产高效矿井的构建，井下采煤技术随之不断优化，如爆破采煤工艺的应用等。相关研究统计发现，自2010年以后，我国85%以上煤炭开采企业均实现自动化、机械化开采[1]。

2 井下采煤技術常见类型与实施要点

我国煤炭工业发展环境下，井下采煤技术也处于不断变迁与演变状态，从目前井下采煤常见的工艺看，主要以硬厚顶煤控制技术、硬顶板控制技术以及放顶煤开采技术等为主，这些技术均可体现出当前采煤工艺的自动化与信息化特征。

2.1 硬厚顶煤控制技术

关于硬厚顶煤控制技术，其应用下技术优势明显，有随采随冒、处理效率高等特点，在煤层回收率较高，特别对于硬厚顶煤中环境因素问题均可在该技术应用下得到解决。如部分煤矿开采区域，地压较小，深度较浅，应用硬厚顶煤控制技术。具体应用中，该技术倾向于在引入顶煤深孔预爆技术的基础上，联合高压注水裂隙技术，以此使开采效率提高。

2.2 硬顶板控制技术

现行井下采煤活动开展中，应用较为频繁的技术以硬顶板控制技术为主，该技术适用范围为地压较小环境，处理硬顶板中主要借助压裂方式或岩石倾斜深孔爆破等方法实现。与硬厚顶煤控制技术相似，硬顶板控制技术应用下也注重随采随冒。实际操作中，采用步距垮落方式，回收利用煤矿资源。另外，由于井下采煤作业中，硬顶板控制技术功能较多，设备设施安全性、稳定性高，所以采煤作业中大多数企业倾向于引入该种技术手段[2]。

2.3 放顶煤开采技术

作为回采技术之一，放顶煤开采技术在当前地下煤矿开采中应用较为常见。从放顶煤开采技术应用优势看，主要表现在对煤矿开采进度进行准确定位，辅助整个开采生产过程。从既往大多实践研究中均可发现，在放顶煤开采技术应用下，通过对煤矿开采工序的优化，使煤层回采效率提高，采煤质量因此得到保障。值得注意的是，放顶煤开采技术应用下有一定的限制性因素，如开采区域井下水文地质条件过差、有煤岩或瓦斯突出可能、工作面回采率过低、采放比保持在1：3以上以及煤层厚底低于4m，该类情况均无法引入放顶煤开采技术，原因在于技术应用下，将会面临老窑水、强含水层、地表水相互导通情况，难以实现开采的目的。因此，煤矿开采中，尽管不同工艺技术均有其优势，但需考虑到实际作业情况，避免盲目应用致使开采失败[3]。

3 井下采煤中不同工艺方法应用的具体要求

井下采煤作业中，采煤技术的合理选择极为关键，为保证采煤作业效率，还需辅以相应的采煤工艺。正如本次研究中对我国采煤工艺变迁的分析，现行井下采煤工艺中，常用的工艺方式涉及连续采煤工艺、爆破采煤工艺、普通机械采煤工艺以及综合机械化采煤工艺等。不同工艺应用下有其相应的适应条件与要求，具体如下几方面。

3.1 连续采煤工艺适应条件与要求

关于连续采煤工艺，实施过程中主要以两方面工序为主，包括装煤与破煤，原因在于这两方面工序的实现很大程度依赖于煤炭开采机，且运煤过程中，要求借助伸缩输送机实现，而废料的运输、作业面整理等需通过铲车完成。从连续采煤工艺应用优势看，集中表现在开材料提升层面，且有其他如成本低、操作安全性高等特点，具体作业中倾向于机械化操作，人员安全性较高，且开采效率明显。需注意，该工艺方式应用下有一定的不足之处，如在回收与利用煤炭资源方面不具备优势，且无良好的通风条件。另外，实践研究中可发现，连续采煤工艺应用下对地质条件有严格要求，如部分区域煤层厚度过厚，且各层结构较为复杂，将无法保证该工艺优势的发挥，同时，对于超出15°煤层倾角情况或地质过软问题，连续采煤工艺适应性较差。因此，井下采煤作业工艺选择中，应充分考虑连续采煤工艺的适应条件与要求。

3.2 爆破采煤工艺适应条件与要求

井下采煤工艺选择中，爆破采煤工艺应用较为常见，实施要点表现在借助爆破手段完成落煤过程，在此基础上通过机械或人工方式装煤，达到采煤的目的。从爆破采煤工艺应用的优势看，表现在适用性广、操作简单、技术要求低等方面，应用频率高。然而该工艺方式应用下也有一定的适应条件，如部分区域井下作业施工环境过差，或劳动条件不足，均会导致爆破采煤工艺的应用效果被限制。目前，我国在煤炭开采中做出较多采煤工艺应用规定，如部分作业区域难以实现机械作业，此时可通过爆破采煤工艺完成，再如部分区域煤层倾斜角度过大、地质条件复杂，应用爆破采煤工艺可取得较好的开采效果。endprint