煤矿开采技术与工艺发展研究

2018-02-15田三宝

西部探矿工程 2018年9期

田三宝

（大同煤矿集团地煤树儿里煤业有限公司，山西大同 037003）

我国煤田的成田范围较其他国家而言具有不同的特点，煤田的种类繁多、分布范围大、地形复杂，其中，不同煤层中的煤田的煤质、煤田的性能根据地质特点也是不同的，除了小部分的倾斜煤层、急斜煤层外，还存在大量的缓斜煤层。因此，在对煤矿进行开采时，首先要事先调查煤矿、煤层的种类，这对多类型煤矿的开采具有重要的研究意义。煤矿开采工作人员，需要对煤矿开采的煤层进行全面、仔细的分析，最大效益地开采煤矿资源，让煤矿资源得到合理利用，提高煤矿行业开采的工作效率。

1 煤矿开采技术、工艺发展的现状

在我国煤矿开采过程中，开采技术的合理利用是煤矿开采中最关键的一环，先进的煤矿开采技术能够提高煤矿开采的工作效率。在我国现代社会经济与科学技术快速发展的时期，煤矿开采也要与时俱进，开发创新型的开采技术来提高煤矿开采的工作效率。传统的煤矿开采技术已经不能满足时代的需要，陈旧的开采方式阻碍了煤矿开采产生高的经济效益，同时阻碍了我国煤矿行业发展的进步，还会造成一系列的安全隐患。

2 传统煤矿开采技术的不足

2.1 开采效率低下

在我国，煤矿开采还存在一些问题，其中，煤矿开采效率低下，传统的开采技术与先进的发达国家相比还存在一定的差距，很容易出现煤矿开采安全事故，这些不安全因素一直影响着我国煤矿行业发展的脚步。煤矿开采是一项很复杂的工作，开采技术水平的高低直接影响了煤矿开采效率的高低。但我国大部分的煤矿企业的采煤方式仍是传统的效率比较低的开采方式，在这种情况下，煤矿的开采的煤炭采出率很低，煤矿资源也很容易造成浪费，同时还会影响煤矿开采施工人员的人身安全。

2.2 对环境的不利影响

煤矿开采会对环境造成一系列的不良影响，它会污染临近的环境、浪费地下或地上水资源，在煤矿开采的过程中还会产生污染气体，影响人们的正常生活。经过多年的煤矿开采，我国的地下水在急剧减少，同时破坏的地表植物，间接影响了大气中污染气体的净化，使得污染进一步加重，煤矿开采过程中会产生大量的CO2气体，它的大量排放是导致温室效应产生的重要因素之一，对环境平衡有着重要的影响。

3 煤矿开采技术与工艺的分析

在对煤矿煤层进行开采时，必须对深部的矿井严加监测、管理，防止在煤矿开采的过程中出现对地压造成冲击的情况，同时要时刻关注煤矿中的热害和瓦斯等问题，将煤矿开采地区的井巷布置好、优化好。此外，针对煤矿开采的深处勘探、挖掘等工作时，要做好矿井深处开采的管理工作，使用对软岩巷道有支护作用、对瓦斯有监控、防治作用的先进煤矿开采技术。在进行煤矿开采的过程中，要时刻注意煤炭矿井的矸石排放量，通过优化矿井的巷道设置，提高煤矿开采行业的工作效率，可以通过以下方法提高煤矿开采技术的工作效率。

3.1 做好煤矿开采前的勘察工作

在进行煤矿开采工作之前，首先要对当地煤矿开采的全部情况进行实际考察，并进行全面的分析，来采取优化后的具体的施工方案和预防措施。为了使煤矿开采工艺达到最大化，可以在使用先进开采技术的基础上，使得煤矿开采工作的效率得到提升。同时，在进行煤矿开采工作时，要有专门为煤矿开采进行评估的专家体系，对煤矿开采现场的开采方法、煤矿现场布置、开采地区的地质条件进行协调和有效的评估。此外，煤矿开采工作的负责人也要多关注巷道的实施方案，要根据具体的施工情况随时进行优化，不断进步，使得巷道的布置在工作参数提升方面做出巨大贡献，提高煤矿施工参数的准确性，推动了单一煤层中的开采和回采工作的集中化施工。开采与回采集中一起的开采技术与工艺，大大降低了煤矿开采工作中的岩巷掘进工作效率，在煤矿开采的矿井中是可以直接处理掉矸石的，将其进行充分的利用，进行合理的填充，控制煤矿开采过程中出矸率，对煤矿开采工作的进行具有重要的意义。

3.2 提高煤矿开采控岩技术，掌握好矿山理论的相关成果

煤矿开采工作中的围岩控制技术的采取、应用与研究，对开矿工作的进行具有深远的影响，能够在一定程度上提高煤炭开采工作的综合效益与效率。此外，对煤矿所在矿山的相关理论进行充分的熟悉、掌握，不但可以让煤矿开采工作顺利进行，还能够同时保证施工人员的安全，提高开采工作的稳定性，同时促进煤矿围岩技术向着更加高效、合理的方向进行。煤矿开采工作中的相关技术存在许多问题，尤其是高压注射技术和化学加工技术，它们大大影响了煤矿开采工作的进程，煤矿开采工作的硬顶板条件及其破碎顶板的条件，在进行围岩控制时需要深入探讨的。煤矿施工团队可以根据离散元单位进行分析，运用这种方法来应对煤炭开采工作，对煤矿顶煤的放落工作进行整合，让煤矿开采的放煤过程得到有效的优化，对顶煤进行充分的回收。

4 煤矿开采技术、工艺的发展方向

煤矿开采技术和工艺的发展同时也带动了煤矿开采工作中各环节的改革与进步，随着我国煤炭开采技术水平的提升与煤矿开采理论的不断深入，我国的煤矿开采技术工艺主要有以下2个方面的发展方向。

4.1 壁式体系煤矿开采技术

壁式体系的煤矿开采技术主要有以下优点：该体系下，煤矿的单产量高、工作效率高、煤矿的采出率高、体系适用性能强等优点。在我国，煤矿储存的条件多种多样，相应的煤矿开采工作因其地理环境的复杂性也具有很大的挑战性，煤矿开采的主体主要是发展以壁式体系为主的各种类型的煤矿开采技术，将其作为重点。在国内，重点煤矿开采的缓斜煤层的储存量及开采产量的占比主要在80%左右，但是综合采煤程度却低于50%，壁式体系中的长壁综采将是我国未来煤矿开采行业努力的方向。此外，我国煤矿中的缓斜厚煤层含量丰富，从其中开采的煤炭含量达到全国重点煤矿开采的40%以上，这种斜厚煤层的开采也是主要采取的长壁体系的开采方式。我国近些年来大范围采用顶煤开采技术，虽然比例稍有下降，但是仍然在我国煤矿开采行业中占有重要的比例，占据着主导地位。一般情况下，煤矿开采的分层开采技术工艺与装备和中、厚煤层具有相通的使用性能，它们的使用特点主要有：一是煤矿开采中的顶分层的工作需要增加与铺网工作相关的技术设备；二是煤矿开采的中下分层需要在煤矿施网的下方进行。虽然缓斜煤层采用综合采煤方式在我国的煤矿开采工作中得到了长期的应用，但是从长远的发展方向看，壁式体系的煤矿开采技术仍是我国煤矿开采技术与工艺的发展方向。

4.2 煤矿开采机器的更新

煤矿开采技术与工艺的发展还体现在开采机器的创新方面。煤矿开采工程的综采成套设备的主要设备之一就是采煤机、刨煤机，大功率的、安全性能高的采煤机、刨煤机是煤矿开采技术设备更新的一个重要方面。开采机器只有拥有较大的电功率才能更好地适应复杂多变的煤矿环境，机器的适用范围才能更好，适应时代的发展潮流。当前，我国煤矿开采工作的主要设备就是采煤机，它发展的主要限制因素主要有：一是煤矿采煤机的机面高度和主电功率之间的矛盾很难进行解决，在煤矿中的薄煤层研发使用电功率大、体积小的机器是采煤技术与工艺发展的重中之重。二是在我国煤矿开采行业中，薄煤矿的运输机传送带的设计长度一般为150～200m，远远小于国外传送机的设计长度，而国外传送机的传送长度一般为250m，长的甚至达300m以上，两者之间的差距很大。但是从改革开放开始，我国的煤矿开采行业的技术、设备的创新取得了令人瞩目的成就，获得了长足的发展，我国探索、研制了三十多种放置顶煤的液压支架的架型结构，这些煤矿行业设备的基础研究对煤矿压力的显示作用、顶煤破碎的规律以及煤矿的放煤规律的研究起到了重要的引导作用，让我国煤矿开采行业在煤矿构架的结构、功能、参数理论的研究方面达到了国际的领先水平，促进了我国煤矿开采技术的发展。我国煤矿的储存量居于世界领先的地位，所以要加快对煤矿开采机器的研发工作的进度，促进我国煤矿开采工作的顺利进行。