煤炭企業(yè)高效采礦技術(shù)探析

許起

(山西陽(yáng)煤集團(tuán)碾溝煤業(yè)有限公司，山西 清徐 030400)

1 煤炭高效采礦的基本概念

在理論層面上，高效采礦是對(duì)煤和瓦斯以及水或其它一切所能利用的種種資源的使用范圍，它的使用不僅能提高社會(huì)的進(jìn)步，更能在經(jīng)濟(jì)效益方面取得重大的收獲，其中高效采礦主要包含以下幾個(gè)方面：（1）保水采礦，即在利用水資源方面的保護(hù)；（2）煤與瓦斯共采，即在瓦斯中的抽取和釋放；（3）充填采礦，即對(duì)在土地使用方面和建筑工程方面的用途；（4）煤炭地下氣化，即被污染的土地里帶含有矸石的物質(zhì)等等 。2003年，煤礦業(yè)對(duì)高效采礦業(yè)提出新的定義及相應(yīng)的技術(shù)要求，其中提到以下幾點(diǎn)：（1）巖層在空間發(fā)生變化時(shí)對(duì)采礦業(yè)的影響和在移動(dòng)時(shí)所發(fā)生的變化。（2）是經(jīng)煤礦采礦后巖層內(nèi)之間運(yùn)動(dòng)規(guī)律的說(shuō)明。（3）是在巖層中最關(guān)鍵的層面所指出的理論。（4）是裂巖體在液體流動(dòng)時(shí)發(fā)生的變化。從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和煤炭資源采礦協(xié)調(diào)發(fā)展的共同目標(biāo)。

2 保水采礦

針對(duì)地域和環(huán)境的不同，每個(gè)采礦區(qū)在地下的所含水份也是不同的，因此在不同區(qū)進(jìn)行保水采礦時(shí)，要適用相應(yīng)的技術(shù)。在保水采礦時(shí)主要針對(duì)的是水資源的保護(hù)和利用煤水共采及防治水災(zāi)害等等。由于水資源的影響對(duì)煤礦采礦業(yè)有著重要意義，因此在煤炭采礦的整個(gè)過(guò)程中，使地下水過(guò)量溢出的原因在于其含水層曾經(jīng)流過(guò)的地方，這是造成洪水災(zāi)害的主要因素，而在采礦采空區(qū)內(nèi)如果地下水和導(dǎo)水裂縫帶之間互相接通，就會(huì)使地下水大規(guī)模地形成降落漏斗，使得此采空區(qū)的含水層層面水位下降，并影響該采空區(qū)區(qū)域的水文地質(zhì)變化[。而在經(jīng)常采礦空區(qū)內(nèi)，其原有的生態(tài)和地域環(huán)境都將發(fā)生巨大改變，空區(qū)內(nèi)地面表層會(huì)隨著采礦的使用情況發(fā)生變化，當(dāng)塌陷時(shí)會(huì)直接影響到其周圍的河流、湖泊以及井泉等地面表層的整體狀態(tài)，造成大流變小流，小流變斷流的嚴(yán)重后果，并直接關(guān)系到附近居民的日常生活，在一定程度上破壞周圍地植，至此造成土地荒漠化的最終結(jié)果。

3 煤與煤層氣共采

"瓦斯"是煤層氣的俗稱，同煤氣一樣，是寶貴的綠色潔凈能源之一。而在我國(guó)瓦斯的開(kāi)采和使用通常會(huì)受到一些因素的限制要求。為此，瓦斯與煤氣應(yīng)該做到資源共享，以實(shí)現(xiàn)煤氣和瓦斯等潔凈能源的真正利用，完成這一目標(biāo)的技術(shù)包括以下四種技術(shù)方法：第一，采用采前抽采的方式：首先是將瓦斯抽出在采礦之前，此方法真正的意義是保障和提高煤礦安全的最有效方法。由于大多煤氣氣體的透氣性效低，致使采前抽采的方法在應(yīng)用上存在很多弊端。第二，是煤與瓦斯共采的相關(guān)技術(shù)：在采礦過(guò)程中會(huì)使周圍的巖石所存在的壓力減低，壓力降低后會(huì)產(chǎn)生裂縫致使大量瓦斯溢出，便于瓦斯的采取。其間經(jīng)常使用留巷鉆孔和卸壓的方法。第三，是廢棄礦井抽采瓦斯方法：礦井長(zhǎng)時(shí)期廢棄，當(dāng)再次開(kāi)采時(shí)里面會(huì)大量溢出瓦斯，這一點(diǎn)是可以利用的。第四，是回風(fēng)井回收瓦斯。

4 充填采礦

充填采礦真正的意義為：逐步使用各種充填材料充填采空區(qū)的過(guò)程，進(jìn)而以控制巖層為主要目的。這是一種可以緩和礦壓、采礦巷道和維護(hù)采礦場(chǎng)，使采礦區(qū)地表下沉得到最大限度的降低，使煤炭的采出率得到最大的提高，進(jìn)而對(duì)地表的建筑物群體、生態(tài)環(huán)境以及水資源進(jìn)行保護(hù)[。針對(duì)充填的材料的不一樣，可以將其分為以下幾種：水砂充填法、矸石充填法以及膏體充填法。目前使用居多的是矸石充填：它的特點(diǎn)是以采礦的煤矸石填充井下的空置區(qū)域，從而達(dá)到減少煤炭采礦固體廢棄物污染的情況，即能使采礦所帶來(lái)的災(zāi)害沉陷降至最低點(diǎn)，又能使資源回收率在一定程度上得到提高。充填采礦的技術(shù)分為兩種：（1）刮板輸送機(jī)卸矸充填：充填裝備分別由后端帶懸梁的自移式液壓支架和充填刮板輸送機(jī)組成。并在自移式液壓支架的后端多增加了后懸臂，在增加充填垂直高度的同時(shí)，調(diào)高但掛鏈懸掛充填刮板輸送機(jī)溜槽，在保證每?jī)晒?jié)中部溜槽設(shè)置一個(gè)溜矸孔（溜矸孔必須開(kāi)在溜槽的中板上）的同時(shí)與機(jī)頭和機(jī)尾共同組成整部刮板輸送機(jī)。當(dāng)矸石礦車由電機(jī)車開(kāi)至采區(qū)矸石車場(chǎng)內(nèi)，首先通過(guò)翻車機(jī)卸載，矸石經(jīng)轉(zhuǎn)載機(jī)輸送最后破碎機(jī)進(jìn)入矸石倉(cāng)；（2）拋?lái)窓C(jī)拋?lái)烦涮睿河玫V車運(yùn)至井下矸石車場(chǎng)將巖巷和半煤巖巷掘進(jìn)矸石經(jīng)翻車機(jī)卸載后，矸石經(jīng)破碎機(jī)破碎，然后進(jìn)入矸石倉(cāng)。在矸石倉(cāng)下口，利用膠帶或刮板輸送機(jī)將破碎后的矸石運(yùn)至上下山，再由膠帶或刮板輸送機(jī)轉(zhuǎn)載進(jìn)入采煤工作面回風(fēng)平巷，最后將工作面采空區(qū)可伸縮膠帶輸送機(jī)運(yùn)至工作面采空區(qū)拋?lái)纺z帶輸送機(jī)尾部，至此完成由拋?lái)纺z帶輸送機(jī)向采空區(qū)的拋?lái)烦涮钸^(guò)程。

5 煤炭地下氣化技術(shù)

在熱化學(xué)的反應(yīng)下，將原有的地下煤炭煤在其位置上完成從不可燃燒氣轉(zhuǎn)化為可燃燒氣體的過(guò)程，稱為煤炭地下氣化技術(shù)。集建井、采煤、氣化工藝為一體的多學(xué)科開(kāi)發(fā)潔凈能源與化工原料的新技術(shù)，其實(shí)質(zhì)是只提取煤中含能組分，變物理采煤為化學(xué)采煤，因而具有安全性好、投資少、效率高、污染少等優(yōu)點(diǎn)，符合人類可持續(xù)發(fā)展的需要。還能通過(guò)煤炭地下氣化生產(chǎn)合成氣，可以充分發(fā)揮煤炭地下氣化的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為煤化工的發(fā)展提供新的擴(kuò)展空間。當(dāng)然在劣勢(shì)方面，包含以下幾點(diǎn)：（1）很難控制氣化過(guò)程中在地下產(chǎn)生的種種反應(yīng)，合成氣成分波動(dòng)過(guò)大；（2）受煤層和地質(zhì)影響大，容易造成井井之間相互漏水、通氣等情況；（3）氣化后出來(lái)的氣體成分不穩(wěn)定，有待改善氣化劑種類與含量；（4）地下燃燒、氣化情況不好控制，應(yīng)加大地下氣化過(guò)程的監(jiān)控力度；（5）在該技術(shù)方面，大部分研究只注重化學(xué)工藝，很少關(guān)注行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)等。煤炭地下氣化作為清潔能源技術(shù)的主要研究方向和符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的環(huán)境友好綠色技術(shù)，其發(fā)展空間和前景非常良好的。

結(jié)語(yǔ)

作為在我國(guó)使用的主要能源之一的煤炭，由于它的開(kāi)采和利用使我國(guó)計(jì)民生的重大問(wèn)題得到了解決。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的煤炭產(chǎn)量已經(jīng)符合不了當(dāng)前國(guó)家發(fā)展需要。只有高效采礦才能真正解決當(dāng)前煤炭需求量。高效采礦方法不僅充分利用了煤炭資源，也提高了煤炭采礦業(yè)對(duì)人類生存環(huán)境的保護(hù)。伴隨著我國(guó)高效采礦技術(shù)的完善和進(jìn)步，在環(huán)境質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平也會(huì)有較大幅度提升，經(jīng)濟(jì)與自然環(huán)境也會(huì)有較大的發(fā)展，這種變化我們將有所期待。

[1]我國(guó)已有8個(gè)省區(qū)煤巖年產(chǎn)量超過(guò)億噸[J].煤礦開(kāi)采，2009（1）：45-46.

[2]李寶堂.煤礦的高效開(kāi)采技術(shù)探討[J].經(jīng)營(yíng)管理者，2011（10）：33-34.

[3]王河霞.煤礦開(kāi)采對(duì)水資源的影響分析[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2010（23）：77-78.