煤礦開采技術的發展趨勢研究

【摘要】采煤方法和工藝的進步和完善始終是采礦學科發展的主題和中心。采煤工藝的發展將帶動煤礦開采各環節的變革，現代采煤工藝正在向高產、高效、高安全性和高可靠性方向發展，基本途徑是使采煤技術與現代高新技術相結合。本文分析了當前煤礦開采中開采技術的重要性，探討礦井開采的關鍵技術問題以及對礦井開采技術的發展方向進行了展望。

【關鍵詞】煤礦；開采技術；發展趨勢

0.前言

煤礦開采方法及技術對煤礦的安全生產、采煤設備能力的發揮、生產成本、經濟效益具有十分重要的作用。一個煤礦的生產經營狀況，除了自然地質條件和管理水平外，主要取決于開采方法的先進性和適應性。我國從炮采—普通機械化采煤—高檔普采—綜合機械化采煤—綜采放頂煤—強力綜采技術的發展，使采煤工作面的年單產由幾萬噸、幾十萬噸、幾百萬噸到上千萬噸。事實充分證明了煤礦開采技術的發展對煤礦產量、經濟效益的重要作用。同時，煤礦開采是一個傳統的工業，高新技術的含量較低，如何適應科學技術的發展，在競爭中求生存與發展，煤礦的開采技術正是其核心問題。因此，從戰略上確定好開采技術的創新方向，從戰術上搞好開采技術創新，對煤炭工業的持續健康發展具有重要意義。

1.開采技術發展的方向

在當今科技經濟發展的新形勢下，煤炭開采技術的研究必須面向國內國外兩個市場、面向經濟建設主戰場，立足于煤炭開采技術的前沿，立足于中國煤炭發展戰略所必要的技術儲備，立足于煤炭工業中長期發展戰略所必須的關鍵技術的攻關，立足于煤炭工業工程實際問題的解決，重點從事中長期研究開發和技術儲備，跟蹤產業科技前沿，開發有自主知識產權的以煤礦開采技術及配套裝備為主導的核新技術。采煤方法和工藝的進步和完善始終是采礦學科發展的主題和中心。采煤工藝的發展將帶動煤礦開采各環節的變革，現代采煤工藝正在向高產、高效、高安全性和高可靠性方向發展，基本途徑是使采煤技術與現代高新技術相結合。研制和使用強力、高效、可靠、耐用及智能化的采煤設備及監控系統，改進和完善采煤工藝在發展現代采煤工藝的同時，繼續發展，改進多層次、多樣化的采煤工藝，通過科學總結實踐經驗，建立我國系統的采煤工藝理論。

1.1開發煤礦高效集約化生產技術、建設生產高度集中、高可靠性的高產高效礦井開采技術。

1.2開發“淺埋深、硬頂板、硬煤層高產高效現代開采成套技術”，主要解決以下技術難題。硬頂板控制技術，研究埋深淺、地壓小的硬厚頂板控制技術，主要通過巖層定向水力壓裂、傾斜深孔爆破等頂板快速處理技術，使直接頂能隨采隨冒，提高頂煤回收率，且基本頂能按一定步距垮落，既有利于頂煤破碎，又保證工作面的安全生產。兩硬條件下放頂煤開采快速推進技術，研究合適的綜放開采回采工藝，優化工序，縮短放煤時間，提高工作面的推進度，實現高產高效。

1.3緩傾斜薄煤層長壁開采。主要研究開發：體積小、功率大、高可靠性的薄煤層采煤機、刨煤機；研制適合刨煤機綜采的液壓支架；究開發薄煤層工作面的總體配套技術和高效開采技術。

1.4緩傾斜厚煤層一次采全厚大采高長壁綜采。應進一步加強完善支架結構及強度，加強支架防倒、防滑、防止頂梁焊縫開裂和四連桿變形、防止嚴重損壞千斤頂措施等的研究，提高支架的可靠性，縮小其與中厚煤層高產高效指標的差距。

2.深礦井開采技術

深礦井開采的關鍵技術是：煤層開采的礦壓控制、沖擊地壓防治、瓦斯和熱害治理及深井通風、井巷布置等；需要攻關研究的是：深井圍巖狀態和應力場及分布狀態的特征；深井作業場所工作環境的變化；深井巷道快速掘進與支護技術與裝備；深井沖擊地壓防治技術與監測監控技術；深礦井高產高效開采有關配套技術；深礦井開采熱害治理技術與裝備。

3.“三下”采煤技術

提高數值模擬計算和相似材料模擬等，深入研究開采上覆巖層運動和地表沉陷規律，研究滿足地表、建筑物、地下水資源保護需要的合理的開采系統和優化參數，發展沉降控制理論和關鍵技術，包括用地表廢料向垮落法工作面采空區充填的系統；研究與應用各種充填技術和組合充填技術，村莊房屋加固改造重建技術，適于村莊保護的開采技術；研究近水體開采的開采設計、工藝參數優化和裝備，提出煤炭開采與煤礦城市和諧統一的開采沉陷控制、開采村莊下壓煤、土地復墾和礦井水資源化等關鍵技術。

4.優化巷道布置，減少矸石排放的開采技術

改進、完善現有采煤方法和開采布置，以實現開采效益最大化為目標，研究開發煤礦地質條件開采巷道布置及工藝技術評價體系專家系統，實現開采方法、開采布置與煤層地質條件的最優匹配。重點研究高產高效礦井開拓部署與巷道布置系統的優化，簡化巷道布置，優化采區及工作面參數，研究單一煤層集中開拓，集中準備、集中回采的關鍵技術，大幅度降低巖巷掘進率，多開煤巷，減少出矸率；研究矸石在井下直接處理、作為充填材料的技術。

5.采場圍巖控制技術

5.1進一步完善采場圍巖控制理論。以科學合理、優化高效的巖層控制技術來保證開采活動的安全、高效、低成本為目標，深入總結我國幾十年的礦山壓力研究成果，以理論分析（解析法）、現代數學力學和實測法相結合運用先進的計算機技術，深入研究各種煤層地質及開采條件，不斷完善采場圍巖控制技術。

5.2研究堅硬頂板與破碎頂板條件下應用高技術低成本巖層控制技術。目前，由于應用高壓注水、深孔預裂爆破處理堅硬頂板和應用化學加固技術存在工藝復雜、成本高的問題，因而需進一步研究開發新技術、新工藝、新材料來解決這些問題。

5.3放頂煤開采巖層和支架—圍巖相互作用機理。研究放頂煤開采力學模型、圍巖應力、頂煤破碎機理、支架—頂煤—直接頂—基本頂相互作用關系；運用離散元等方法研究頂煤放落規律，提出放煤優化準則和提高頂煤回收率的途徑。

5.4支護質量與頂板動態監測技術。在總結緩傾斜中厚長壁工作面開展支護質量與頂板動態監測方面，應進一步在堅硬頂板、破碎頂板、急傾斜、放頂煤工作面開展支護質量與頂板動態監測，同時應不斷完善現有的監測技術，發展智能化監測系統，改進監測儀表，使監測儀表向直觀、輕便、小型化方向發展。

5.5沖擊地壓的預測和防治。通過計算機模擬研究沖擊性礦壓顯現發生的機理；進一步完善沖擊性礦壓顯現監測系統，發展遙控測量和預報技術，完善沖擊性礦壓綜合防治措施的優化選擇專家系統。

5.6研究開發新型的支護設備。研究硬煤層、硬頂板放頂煤液壓支架，完善液壓支架性能和快速移架系統，開發耐炮崩、輕型化單體液壓支柱和厚煤層巷道錨索和可伸縮錨桿。

6.煤炭地下氣化技術

煤炭地下氣化技術是將處于地下的煤炭進行有控制的燃燒，通過對煤的熱化學作用而產生可燃氣體的過程。煤炭地下氣化技術屬于一種特殊的采煤方法，它屬國際首創。煤炭地下氣化技術具有投資少、工期短、見效快、用人少、效率高、成本低、效益好等優（下轉第303頁）（上接第270頁）點，尤其適合我國煤礦地質條件復雜、劣質煤比例高“、三下”壓煤嚴重的具體國情，具有廣闊的推廣應用前景。應繼續研究完善“長通道、大斷面、兩階段”和“礦井式氣化”兩種典型煤炭地下氣化工藝，進行較大規模的地下氣化試驗研究，摸索實現“兩個控制、三個穩定”的技術途徑，并實現連續、穩定生產探索應用的途徑。

7.結論

應用現代科學理論新方法與高新技術，研究解決采礦問題，探求采礦規律；采礦科學與其它科學的相互結合，豐富和擴展了煤礦開采技術，是當今煤礦開采技術的發展方向。

【參考文獻】

[1]魏學貴.現代采煤工藝探析[J].中國集體經濟（下半月），2007，（05）.

[2]高家禮.淺析小煤礦采煤方法[J].價值工程，2011，（08）.

[3]付崇禹，高海濤.生產礦井采煤方法選擇及影響因素分析[J].知識經濟，2008，（01）.

[4]鄭炎榮.關于采煤方法的選擇及應用[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2011，（05）.

[5]王相懷.井下采煤生產技術及采煤方法的選擇[J].中國高新技術企業，2011，（04）.

[6]紀登克.煤礦開采新技術分析[J].China’s Foreign Trade，2011，（08）.

[7]朱毅.標本兼治 實現小煤礦安全狀況不斷好轉[J].中國煤炭工業，2008，（07）.

[8]戴培森.我國煤礦開采技術發展方向的探討[J].華商，2007，（17）.

[9]周祖發，萬峰.對我局采煤方法發展方向的探討[J].內蒙古煤炭經濟，1993，（03）.