探究井下采煤技術的發展

【摘要】文章介紹了煤礦井下開采技術特點及井下采煤，分析了井下開采技術存在的問題，探究發展的對策及加快推進井下采煤技術措施。

【關鍵詞】采煤；井下開采；技術

1.井下開采技術特點

（1）煤礦開采分為：露天開采和井下開采兩種方式。相對于露天開采而言，井下開采更復雜和具有難度，操作性也更強；其次井下開采要結合地質情況、構造情況、煤層分布特點等，來制定合理的開采方案，其中包括開采方式（井筒采用平硐或斜井）、開采設備的選擇和支護方法的確定等等。

（2）開采方式的選擇要根據煤礦類型來確定，不同的開采方式采收率差別很大，井下開采常用長壁式開采、放頂煤開采等方式，露天煤礦開采多直接采用挖掘的方式。采煤工藝的發展多是伴隨著實踐的探索和不斷的經驗總結，每種采煤工藝的變革都是自上而下的一系列設備方法的改進，而不僅是單純的某個環節。

2.井下采煤

2.1開采順序和方法

對于傾角10°以上的煤層一般分水平開采，每一水平又分為若干采區，先在第一水平依次開采各采區煤層，采完后再轉移至下一水平。開采近水平煤層時，先將煤層劃分為幾個盤區，立井于井田中心到達煤層后，先采靠近井筒的盤區，再采較遠的盤區。如有兩層或兩層以上煤層，先采第一水平最上面煤層，再自上而下采另外煤層，采完后向第二水平轉移。按落煤技術方法，地下采煤有機械落煤、爆破落煤和水力落煤三種，前二者稱為旱采，后者稱為水采，我國水采礦井僅占1.57%。旱采包括壁式采煤法和柱式采煤法，以前者為主。壁式采煤法工作面長，一般100～200m，可以容納功率大，生產能力高的采煤機械，因而產量大，效率高。柱式采煤法工作面短，一般6～30m，由于工作面短，頂板易維護，從而減少了支護費用，主要缺點是回采率低。

2.2生產系統

包括采煤系統、掘進系統、通風系統、排水系統、供電系統、輔助運輸系統和安全系統等。采煤系統包括工作面的落煤、裝煤，將煤由工作面運往井底車場，直到提升至地面。主要井巷包括采煤工作面，采區順槽、采區上山、水平運輸大巷、石門等。主要設備有采煤機、運輸機械，支護設備及提升機等。掘進系統是為了保證生產的持續進行，即在當前生產同時，要開掘出新的工作面、采區及生產水平以備接替其包括掘進工作面、矸石運至井底車場由副井提升后送至堆放地。主要設備包括掘進、支護、運輸、提升等所用的設備以及風動鑿巖機、空氣壓縮機及其管路等。通風系統由進風井巷、回風井巷、通風機和井下通風設施如風橋、風門等構成。排水系統由巷道中的水溝、水倉、水泵峒室、水泵及排水管路組成。供電系統要求不得中斷、以保安全，因此供電電流為雙回路，同時進入采區和回風道的電器設備都必須采用礦用防爆型，防止瓦斯爆炸。輔助運輸系統包括人員上下和材料，設備的運輸。安全系統包括預防瓦斯爆炸、瓦斯突出，以及井下火災和水災所需要的救治設備、設施、器材、儀表和監測系統。

2.3采掘工作面

采煤工作面是地下采煤的工作場所，隨著采煤的進行，工作面不斷向前推進，原來的采場即成為采空區。長壁工作面采煤的工序為破煤、裝煤、運煤、支護及控頂等五項；短壁工作面只有前四個工序。以滾筒式采煤機為主，組成長壁工作面綜合機械化設備，可以完成五個主要工序，稱為綜合機械化采煤，簡稱綜采，此工作面稱綜采工作面。掘進工作面是井巷掘進的工作場所，分為巖巷、煤巷和半煤巖巷三種。掘進工序分破巖、裝運和支護三項。掘進方法分兩種，一為鉆爆法，二為使用掘進機。前者應用范圍廣但機械化程度低，后者包括全斷面巖巷掘進機及懸臂式掘進機兩種。煤礦一般廣泛使用懸臂式掘進機，包括掘進機、轉載機、運輸機和支護設備共同組成掘進綜合機械化，完成三道主要工序，稱為綜掘。

2.4采煤機械化分級

按中國煤礦的地質情況及實際生產狀況，將機械化分為三級：普通機械化采煤，簡稱普采，采煤工作面裝有采煤機、可彎曲鏈板輸送機和摩擦式金屬支柱、金屬頂梁設備，可完成前三工序機械化，但功率較小，一般工作面年產量15～20萬t。高檔普通機械化采煤，簡稱高檔普采。采煤工作面裝有采煤機，可彎曲鏈板輸送機，液壓支柱和金屬頂梁，可使前三工序機械化。由于有液壓支柱，因此頂板維護狀況良好，支護和控頂雖為手工操作，但勞動強度大為減輕，功率亦較大，年產量為20～30萬t。綜合機械化采煤，簡稱綜采?？赏瓿晌鍌€工序的機械化。當前性能不斷改進，能力不斷增大，操作日益簡化，應用范圍也進一步擴大。

3.井下開采技術存在的問題

（1）采煤技術水平仍然較低，技術裝備較差，采煤機制造技術落后。與國外同行業相比，在機電一體化、智能化、自動化的控制技術，產品可靠性技術，數字集成技術與計算機輔助設計技術，仍然存在較大差距。

（2）在采煤機械化系統，運輸系統、采場圍巖控制系統、巷道準備系統和輔助運輸系統技術裝備較差，功率及生產能力較小，機械化程度和工效普遍不高。

（3）引進消化國外先進設備方面不夠。在井下自救系統、避災系統、個人防護裝備水平仍然很低，對瓦斯等重大災害預測預報的儀器、儀表還不能完全達到要求，對安全事故的防治技術及裝備不能充分有效防治災害或最大限度減輕災害。

（4）煤礦重大科技攻關課題難以實現，重大安全技術問題難以解決。目前我國煤礦在“一通三防”。防治水、礦井深部地壓、沖擊地壓、高溫害和支護等方面存在許多技術難題，嚴重威脅著煤礦安全生產，這些涉及行業技術發展共性基礎性和前瞻性的重大科技工作課題，國家支持范圍和力度與過去相比大大減少。

重點煤炭企業下放后，受單個企業和科研院所經濟實力限制，難以開展技術攻關。煤炭地下氣化技術和煤炭地下漿化（液化）技術受經濟成本等因素影響未能有效推廣應用。

4.煤礦井下開采技術發展

開發煤礦高效節約化生產技術、建設生產高度集中、高度可靠性的高產高效礦井開采技術。以提高工作面單產和生產集中化為核心，以提高效率和經濟效益為目標，研究開發各種條件下的高效能、高可靠性的采煤裝備和工藝，簡單、高效、可靠的生產系統和開采布置，生產過程監控與科學管理等相互配套的成套開采技術，發展各種礦井煤層條件下的采煤機械化，進一步改進工藝和裝備，提高應用水平和擴大應用范圍，提高采煤機械化的程度和水平。

加快實施“科技興煤”戰略。建立科技攻關資金渠道.爭取每年從科技部或國家發展改革委安全技術改造專項資金中列支一部分。作為引導資金。在國家煤礦安全監察局的領導下，組織煤炭企業、科研機構、大專院校和有關單位開展開采技術、安全領域基礎性技術研究和科技攻關。

5.結束語

運用現代高新技術改造傳統的煤炭開采技術。在研究開發強力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤設備和監控生產系統，提高單產和機械化水平的同時，要研究開發多層次、多樣化的采煤工藝，提高急傾斜、不穩定地質構造復雜等難采煤層的單產和機械化水平。研究完善現有裝備，提高其生產能力，增強配套性、可靠性、提高使用壽命。采煤機向大型化、多電機大容量化、整機結構模塊化、機電一體化和可靠性自動控制發展；液壓支架以支撐掩護式為主，架體寬長、調高范圍大、功能齊全、工作阻力大，電液控制；工作面和礦井運輸設備強力、配套，實現連續化。

【參考文獻】

[1]郝忠軍.井下采煤技術及采煤工藝的選擇[J].內蒙古科技與經濟，2007.

[2]肖煥春.基于煤礦井下開采技術的分析[J].城市建設理論研究，2011.