浅谈煤矿开采中井下采煤技术及采煤工艺选择

亢雷强

【摘  要】在我国煤矿企业的发展过程中，煤矿开采技术是煤矿行业的竞争核心。以往，煤矿在开采过程中经常采用传统的人工方式，这种方式不仅开采效率低，速度慢，而且存在很高的安全风险，容易发生安全事故，造成人身伤亡。因此，很多企业为了提高煤矿开采的速度及安全性，对开采技术进行了更新。煤矿企业为了提高自身竞争力，不断的对开采技术进行研发，最终成功创新了开采技术，也完善了整体的开采工艺。在此基础上，对目前煤矿开采技术及工艺进行分析是很有必要的，通过分析才能够明确开采工艺的区别及针对性应用。

【关键词】煤矿开采;采煤技术;工艺

1.井下采煤技术的选择

采煤技术常见的有长壁式、房柱式及充填式三类。下面将详细介绍这三类采煤技术。

1.1 长壁式采煤技术

长壁式采煤技术是中国目前使用最为普遍的采煤技术，主要可分为倾向长壁和走向长壁。倾向长壁是指工作面按照煤层的倾向布置，而走向长壁指的是工作面按照煤层的走向布置（见图1）。这种采煤技术的工作面开采范围比较广，产量高，工作面搬家次数少，其主要优点在于井下工作面巷道布置较为简单，通风管理比较容易，适用于各种条件下煤层的开采。此外，长壁式采煤技术能最大限度地开采煤层。但这种采煤技术的缺点也十分明显，其采用完全垮落法管理顶板，会导致地表下沉剧烈，严重破坏地表生态环境，而且工作面的准备周期比较长，需要一次性投入较多设备。目前，中国已研发了各种长壁式采煤技术的成套设备。

1.2 房柱式采煤技术

房柱式采煤技术也可以称为短壁采煤技术。这项采煤技术在中国应用较少，在欧美发达国家应用得比较普遍。其需要配套专用的采煤设备，主要是连续采煤机和梭车。它的主要优点在于实现了煤层开采和掘进的一体化，即掘进就是在采煤，采煤也是在掘进，效率非常高，不存在长壁式采煤技术中的采掘接替紧张问题。但它的缺点也非常明显，主要有以下几方面：

（1）不便于通风管理。房柱式采煤技术应用中不存在专用的回风巷道，这导致矿井的通风管理十分困难，对于煤层瓦斯含量较高情况下煤层的开采十分不利。

（2）煤层的采出率非常低。这项采煤技术在开采过程中需要留设大量煤柱，且很多煤柱很难回收，通常情况下其回收率只有50%～60%，比长壁式采煤技术低20%～30%。

1.3充填采煤技术

充填采煤技术由长壁式采煤技术衍生而来，主要针对一些特殊情况下煤层的开采。长壁式采煤技术采用完全垮落法管理煤层顶板，会导致地表的不均匀下沉。地表的不均匀下沉会损害地表上的一些重要设施，如公路、铁路及建筑物等。此外，当地表出现贯穿型裂缝时，会导致地表水断流，这破坏了当地的生态环境。因此，发展了充填采煤技术。所谓的充填采煤技术是指在煤层开采后采用一些材料来充填采空区，从而抑制地表下沉。这是一种绿色开采技术，值得大部分煤矿推广使用，其实施的关键在于找到合适的充填材料且材料成本在可接受范围以内。

2.井下采煤工艺选择分析

通常情况下，采煤工艺指的是煤矿开采中的破煤、装煤、运煤及支护采用的形式。目前，采煤工艺主要有炮采工艺、普通机械化采煤工艺及综合机械化采煤工艺。下面将重点分析这3种采煤工艺。

2.1炮采工艺

炮采工艺是一种古老的采煤工艺，其主要是通过打眼放炮的方式破煤、采用手工方式装煤及采用皮带机运煤，支护通常采用单体液压支柱。这项工艺的效率一方面取决于煤层钻眼的速度，另一方面还与工作面支护速度有关。这项工艺的工作面布置简单，能适用于各种条件下煤层的开采。但由于工人劳动强度大，作业安全性很差，且工作面粉尘难以控制，这项采煤工艺被国家列入被淘汰的采煤工艺的名单。只在某些边角煤回收中或煤层中含有铁矿石的情况下，才应用此项工艺。

2.2普通机械化采煤工艺

普通机械化采煤工艺与炮采工艺最大的不同在于破煤时采用了采煤机，装煤时采用了刮板机。这项工艺最大的特点在于实现了煤层开采的半机械化，极大地提高了煤层开采效率。它的主要优点在于对煤层的地质条件具有很强的适用性，是目前中小型矿井开采还在使用的方法;缺点在于采煤机割煤的时间短，支护顶板的时间长，极大地限制了煤层开采效率。同时，由于采用单体液压支柱支护顶板，有发生冒顶事故的风险。

2.3综合机械化采煤工艺

综合机械化采煤工艺与普采采煤工艺最大的不同在于支护时采用了液压支架，实现了煤层开采的完全机械化。可以说综采工艺的发展是煤矿开采史上的一次技术革命，极大地提高了采煤效率，使矿井产量由原来的年产几十万吨提高到年产千万吨。综采工艺经过多年发展，衍生出了大采高一次采全厚和放顶煤2种适用于厚煤层及特厚煤层的开采工艺，极大地丰富了采煤工艺的内涵。这项工艺的缺点在于设备前期投资大，对准备巷道的断面尺寸要求较高，对煤层赋存条件适用性非常差，且工作面搬家耗时长。此外，在煤层回采过程中，还会留下大量边角煤。

现在很多矿井都已经采用了综采工艺，其应用主要取决于煤层的厚度和倾角。当煤层厚度小于1.5 m时，普通的综采工艺不能适用，需采用适用于薄煤层开采的综采工艺。而对于倾角大于25°的煤层，不能采用综采工艺。

3.结语

煤矿井下开采时，采煤技术和采煤工艺的选择对于煤层开采的效率和安全性有着重要影响。常见的井下采煤技术有长壁式、房柱式及充填式三类。长壁式采煤技术是中国目前使用最为普遍的采煤技术，其主要优点在于井下工作面巷道布置较为简单，通风管理比较容易，适用于各种条件下煤层的开采。目前井下采煤工艺主要有炮采工艺、普通机械化采煤工艺及综合机械化采煤工艺。综采工艺的发展是煤矿开采史上的一次技术革命，极大地提高了采煤效率，使矿井产量由年产几十万吨提高到年产千万吨。

参考文献

[1]李建军.煤矿开采中井下采煤技术及采煤工艺选择[J].中国石油和化工标准与质量，2019（9）.229-230.

[2]郭躍超，党建亮.井下采煤技术与采煤工艺对生产的影响分析[J].科学技术创新，2017（14）：14.

[3]王永生.浅谈煤矿采煤方法与采煤技术的选择及其影响因素[J].能源与节能，2017（1）：182-183.

[4]闫建宙.井下采煤技术与采煤工艺的选择应用分析[J].科技风，2017（13）：146.

[5]刘贵龙.煤矿井下采煤工艺及采煤技术的选择研究[J].山东煤炭科技，2019（2）：19-21.