煤矿采矿新技术及开采方法的分析探讨

2022-01-23邵成云

山西冶金 2021年6期

邵成云

（山西泽州天泰锦辰煤业有限公司，山西晋城 048000）

近些年，中国现代化建设进程越来越快，国家越来越重视煤炭资源。但是传统的煤矿开采技术不能满足中国当前煤矿开采的需求，而且传统开采方法效率较低，开采过程中存在一定的危险性。在此背景下，煤矿企业想实现经济最大化，就需要加大力度研究煤矿开采的新技术和新方法，以保证煤矿开采的全面发展。

1 煤矿采矿传统技术现状

中国煤矿最开始使用人力开采，之后发展为半人工开采，煤矿开采的工作量比较大，人工或半人工开采量不高，当前仍然存在部分煤矿企业使用这种方法进行煤矿开采。应用中国传统煤矿开采技术进行开采的煤层类型较多，主要包括缓倾层薄煤层、缓倾层厚煤层、深井、硬顶板等。相关研究人员也一直致力于研究煤矿开采技术，经过多方努力，结合丰富的开采经验，并开发出了新的开采技术，将新技术应用在采煤实践中，大幅度提升了中国煤矿开采水平。

但随着现代经济的飞速发展，煤炭资源需求量越来越大，传统煤矿开采效率较低，不能满足当前社会对煤炭的需求，而众多煤矿行业要想在竞争日益激烈的社会中得以生存，就必须应用更加先进的开采技术[1]。经过相关调查得出，中国煤矿开采行业的机械化使用率约为45.00%，而且煤矿开采技术水平较低，很多煤矿企业并未普及自动化开采技术，多数为半自动化开采，这种情况严重拉低了中国煤矿整体开采能力。此外，中国煤矿企业缺乏专业的监管技术人才和专业技术人员，导致煤矿开采过程中极易出现安全事故。所以，煤矿行业要想良性发展，就需要基于开采安全，不断开发新技术和新方法，以提升煤矿开采能力。

2 煤矿采矿新技术分析

2.1 超厚煤层采煤技术

在对特厚煤层进行开采的过程中，由于存在的问题较多，相关技术人员已经针对此煤层的开采技术进行了创新，例如开发出了比较常用的大采高综放技术，这种技术应用在特厚煤层开采中的效果比较良好[2]。较厚煤层也可以使用传统技术进行开采，但是在开采的时候应注意，需由多个员工分层次铺设假顶。传统开采成本高、效率低，且在具体开采时，需要使用液压支柱和采煤机，在开采初期会需要较大的资金投入。超厚煤层采煤方式如图1所示。

图1 超厚煤层采煤方式

2.2 自动刨煤机的开采技术

自动刨煤机具有很高的开采效率以及较高的智能化水平，并且可以迅速打破煤层。该采矿机的切割速度可以达到3 m/s，并且切割深度与预期指标一致[3]。煤矿企业在原煤机的基础上，还增加了新的输送、冷却、破碎、通风等系统，并不断对自动刨煤机进行研发和创新，实现了刨煤的整体自动化。将该技术应用于矿山开采，可以有效降低人力资源利用率，提高工作效率。不仅如此，自动犁还可以有效缓解大型煤矿开采中层煤对地表造成的影响，有效地保证了开采质量及效率。自动刨煤机的结构如下页图2所示。

图2 全自动刨煤机结构

2.3 小阶段爆破落煤技术

开采煤矿的时候还需要借助小阶段爆破技术或者是放顶煤技术分层煤层，然后在各种煤层之中安置雷管和炸药，分析爆破现场的物质，判断现场是否存在影响爆破效果的物质。小阶段爆破多应用在较厚的煤层中，这是因为在爆破过程中，煤层较厚的地方煤层顶板不易松动，爆破过程中不易出现安全事故。使用小阶段爆破的优点较多，同时对相关技术人员的要求也较高，且该技术不利于煤矿回收。

2.4 煤矿绿色开采技术

绿色开采技术方法一般包括地下煤气化技术和地下煤石填充技术。

1）地下煤气化技术：该技术主要利用热化学工艺将地下固体矿物转化为气体燃料，然后将气体燃料排入地下供用户使用。

2）地下煤石填充技术：该技术通常用于处理废弃巷道的废石，如采空区的填充和直接填充，但是该技术需要借助机械设备来完成。

2.5 膏体充填技术

与外国相比较，中国膏体填充技术发展较慢，因此现一直使用的是外国技术标准。由于中国煤矿实际开采技术与外国存在不同，这种情况会使我国的煤炭开采受到一定影响。该技术主要是将回收利用的劣质煤炭和煤矸石制作成为膏状液体，由于这种液体不需要进行脱水，可借助管道将其输送到煤矿的开采区域，以进行采空区域的填充。这种技术对废弃材料进行了充分利用，降低了生产成本，有效实现了绿色开采。

2.6 小煤矿改造及机械化开采技术

中国的煤矿数量居世界前列，在煤矿开采过程中，很容易发生安全事故，其中，中小型煤矿企业的安全事故发生率较高。由于中小型煤矿企业的资金有限，且管理理念不够先进，无法对员工做好充分培训，因此在煤矿开采期间极易出现安全事故。鉴于此，政府有关部门必须加强对中小型煤矿的管理，强制关闭程序不完善或不合格的煤矿企业，出台政策指导小煤矿改制，使他们实现采矿技术的创新和改造，提高机开采的机械化程度，保证企业的生产安全性。

2.7 采场围岩控制技术

将采煤技术应用于岩石控制可以有效提高采煤效率，达到安全生产的目的。煤矿开采中的围岩控制领域一直是中国采矿学科的核心。随着中国现代科学技术的不断发展，煤矿开采领域的围岩控制技术也得到了改善。如果想该技术很好地应用于煤炭开采过程中，就必要对这一理论和技术进行深入分析，了解煤层的开采规律和开采条件，并加强对围岩控制技术的运用，以达到最佳的开采效果。

3 煤矿采矿开采方法分析

3.1 井下采煤

煤矿开采方法较多，其中使用率、普及率最高的方法为井下采煤。这种采煤方法主要包括旱采和水采两种方式，因此，在进行井下采煤的过程中，需要根据煤层实际情况选择最恰当的开采方式[4]。如果煤层倾斜角度大于10°，则最合适的开采方法为水平开采，如果煤区内存在煤层较多，最合理的开采顺序是从上到下开采。如果矿井中有水，则进行水采，如果没有水则进行旱采，其中旱采使用率较高，水采使用率较低。旱采的优点是开采效率较高、施工方便，主要开采方法包括柱式方法和壁式方法。柱式开采的主要优点为所需成本较低、支护设备较少，缺点为危险系数较高、回采率较低，所以这种方法在当前已被禁止应用。而壁式开采效率较高，可以有效提升煤炭开采的效率。

3.2 露天采煤

如果煤矿为露天煤层，则首先需要进行地质勘探，对煤矿的总体结构进行了解，并自上而下划分煤矿水平面[5]。在进行实际操作时，首先需要挖出煤层表面的岩层，然后将挖出来的煤运送到指定地点。使用这种方法进行开采的煤矿工作面和工作空间都比较大，能够应用大型机械设备，有效提升煤矿开采效率，使能源的开发利用达到最大化。不仅如此，开采此类煤矿还可以应用急倾斜煤层开采法。开采之前首先需要对煤矿开采的方便性进行考虑，以此作为基础，合理制定开采计划，提升采煤效率，保证矿山开采安全。

3.3 急倾斜煤层采煤

在对急倾斜煤层进行开采时，需要煤矿企业做出综合决策，如果设备适宜、煤矿开采区便利、回收利用率较高、人员配置合理，则结合矿区实际情况和煤矿企业开采能力对煤矿进行开采，但是需要对开采的范围进行明确，保证煤矿生产安全。与此同时，在进行采矿时，还需要进一步改变巷道结构，增强巷道通风性，为实现快速、顺利开采煤矿奠定基础。