淺論煤礦生產(chǎn)技術(shù)及采礦工藝的選擇

肖俊杰

[摘要]本文筆者根據(jù)煤礦采礦技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，簡單論述了采礦方法和工藝為煤礦提供了高產(chǎn)、高效、安全的生產(chǎn)方式。

[關(guān)鍵詞]煤礦；技術(shù)；工藝

[中圖分類號]TD163 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0217-01

隨著煤炭業(yè)的發(fā)展，煤礦生產(chǎn)工藝和技術(shù)也在不斷的提高。但是，一般煤礦具有復(fù)雜多變的地貌特征，只有用適合的生產(chǎn)技術(shù)及工藝才能使生產(chǎn)高效，使煤礦提高產(chǎn)量。

一、采煤方法和工藝

1、開發(fā)煤礦高效集約化生產(chǎn)技術(shù)。建設(shè)生產(chǎn)高度集中、高可靠性的高產(chǎn)高效礦井開采技術(shù)。以提高工作面單產(chǎn)和生產(chǎn)集中化為核心，以提高效率和經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，研究開發(fā)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(chǎn)系統(tǒng)和開采布置，生產(chǎn)過程監(jiān)控與科學(xué)管理等相互配套的成套開采技術(shù)。發(fā)展各種礦井煤層條件的采煤機(jī)械化，進(jìn)一步改進(jìn)工藝和裝備，提高應(yīng)用水平和擴(kuò)大應(yīng)用范圍，提高采煤機(jī)械化的程度和水平。

開發(fā)“淺埋深、硬頂板、硬煤層高產(chǎn)高效現(xiàn)代采煤成套技術(shù)”主要解決以下技術(shù)難題。硬頂板控制技術(shù)，研究埋深淺地壓小的硬厚頂板控制技術(shù)，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(shù)，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(chǎn)。硬厚頂煤控制技術(shù)，研究開發(fā)埋深淺、支承壓力小條件硬厚頂煤的快速處理技術(shù)，包括高壓注水壓裂技術(shù)和頂煤深孔預(yù)爆破處理技術(shù)，使頂煤體能隨采隨冒，提高其回收率。頂煤冒放性差，塊度大的綜放開采設(shè)備配套技術(shù)，研制既有利于頂煤破碎和頂板控制，又有利于放頂煤的新型液壓支架，合理確定后部輸送機(jī)能力。兩硬條件下放頂煤開采快速推進(jìn)技術(shù)，研究合適的綜放開采回采工藝，優(yōu)化工序，縮短放煤時間，提高工作面的推進(jìn)度，實現(xiàn)高產(chǎn)高效。5～5.5m寬煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)，通過寬煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)的研究開發(fā)和應(yīng)用，有利于綜采配套設(shè)備的大功率和重型化，有助于連續(xù)采煤機(jī)的應(yīng)用，促進(jìn)工作面的高產(chǎn)高效。

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

3、鍘頃斜厚煤層次采全厚大采高長壁綜采。應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)完善支架結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度，加強(qiáng)支架防倒、防滑、防止頂梁焊縫開裂和四連桿變形、防止嚴(yán)重?fù)p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（采高2.5m左右）高產(chǎn)高效指標(biāo)的差距。

4、各種綜采高產(chǎn)高效綜采設(shè)備保障系統(tǒng)。要實現(xiàn)高產(chǎn)高效，就要提高開機(jī)率，對“支架：圍巖”系統(tǒng)，采運(yùn)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。今后研究的重點是：通過電液控制閥組操縱支架和改善“支架：圍巖”系統(tǒng)控制，進(jìn)一走完善液壓信息、支架位態(tài)、頂板狀態(tài)、支護(hù)質(zhì)量信包的自動采集系統(tǒng)；乳化液泵站及液壓系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的檢測診斷：采煤機(jī)在線與離線相結(jié)合的“油，磨屑”監(jiān)測和溫度、電信號的監(jiān)測t帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)全面狀態(tài)監(jiān)控。

二、深礦井開采技術(shù)

深礦井開采的關(guān)鍵技術(shù)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(fēng)、井巷布置等；需要攻關(guān)研究的是：深井圍巖狀態(tài)和應(yīng)力場及分布狀態(tài)的特征，深井作業(yè)場所工作環(huán)境的變化；深井巷道（特別是軟巖巷道）快速掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)與裝備；深井沖擊地壓防治技術(shù)與監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)，深礦井高產(chǎn)高效開采有關(guān)配套技術(shù)。深礦井開采熱害治理技術(shù)與裝備。

三、“三下”采煤技術(shù)

提高數(shù)值模擬計算和相似材料模擬等，深入研究開采上覆巖層運(yùn)動和地表下陷規(guī)律，研究滿足地表、建筑物、地下水資源保護(hù)需要的合理的開采系統(tǒng)和優(yōu)化參數(shù)，發(fā)展沉降控制理念和關(guān)鍵技術(shù)，包括用地表廢料向垮落法工作面采空區(qū)充填的系統(tǒng)，研究與應(yīng)用各種充填技術(shù)和組合充填技術(shù)，村莊房屋加固改造重建技術(shù)，適于村莊保護(hù)的開采技術(shù)；研究近水體開采的開采設(shè)計，工藝參數(shù)優(yōu)化和裝備，提出煤炭開采與煤炭城市和諧統(tǒng)一的開采沉陷控制、開采村莊下壓煤、土地復(fù)墾和礦井水資源化等關(guān)鍵技術(shù)。

四、優(yōu)化巷道布置，減少矸石捧放的開采技術(shù)

改進(jìn)、完善現(xiàn)有采煤方法和開采布置，以實現(xiàn)開采效益最大化為目標(biāo)，研究開發(fā)煤礦地質(zhì)條件開采巷道布置及工藝技術(shù)評價體系專家系統(tǒng)，實現(xiàn)開采方法、開采布置與煤層地質(zhì)條件的最優(yōu)匹配。實行全煤巷布置單—煤層開采，矸石基本不運(yùn)出地面，生產(chǎn)系統(tǒng)要減化，同時實現(xiàn)中采與中掘同走發(fā)展，生產(chǎn)效率大幅提高的經(jīng)驗的同時，重點研究高產(chǎn)高效礦井，開拓部署與巷道布置系統(tǒng)的優(yōu)化，減化巷道布置，優(yōu)化采區(qū)及工作面參數(shù)，研究單一煤層集中開拓，集中準(zhǔn)備、集中回采的關(guān)鍵技術(shù)，大幅度降低巖巷掘進(jìn)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(shù)，既是減少污染的項有利措施，又減化了生產(chǎn)系統(tǒng)，有利于高產(chǎn)高效集中化開采，應(yīng)加緊研究。

五、采場圍巖控制技術(shù)

1、進(jìn)一走完善采場圍巖控制理論。以科學(xué)合理、優(yōu)化高效的巖層控制技術(shù)來保證開采活動的安全、高效低成本為目標(biāo)。深入總結(jié)我國幾十年的礦山壓力研究成果，以理論分析（解析法）、現(xiàn)代數(shù)學(xué)力學(xué)（統(tǒng)計分析預(yù)測、數(shù)值法）和實測法相結(jié)合運(yùn)用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)，深入研究各種煤層地質(zhì)及開采條件，如及傾斜、大采高、大采深采場礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律及圍巖破壞與平衡機(jī)理，不斷完善采場圍巖控制技術(shù)。

2、研究堅硬頂板與破碎頂板條件下應(yīng)用高技術(shù)低成本巖層控制技術(shù)目前，由于直用高壓注水、深孔預(yù)裂爆破處理堅硬頂板和應(yīng)用化學(xué)加固技術(shù)存在工藝復(fù)雜、成本高的問題，因而需進(jìn)一步研究開發(fā)新技術(shù)、新工藝、新材料來解決這些問題。

3、放頂煤開采巖層和支架圍巖相互作用機(jī)理。研究放頂煤開采力學(xué)模型、圍巖應(yīng)力、頂煤破碎機(jī)理、支架、頂煤、直接頂、基本頂相互作用關(guān)系，運(yùn)用離散元等方法研究頂煤放落規(guī)律，提出放煤優(yōu)化準(zhǔn)則和提高頂煤回收率的途徑。

4、伎護(hù)質(zhì)量與頂板動態(tài)監(jiān)測技術(shù)。在總結(jié)緩傾斜中厚長壁工作面開展支護(hù)質(zhì)量于頂板動態(tài)監(jiān)測方面，應(yīng)進(jìn)一步在堅硬頂板、破碎頂板、急傾斜、放頂煤工作面開展支護(hù)質(zhì)量與頂板動態(tài)監(jiān)測，同時應(yīng)不斷完善現(xiàn)有的監(jiān)測技術(shù)，發(fā)展智能化監(jiān)測系統(tǒng)，改進(jìn)監(jiān)測儀表，使監(jiān)測儀表向直觀、輕便、小型化方向發(fā)展。

5、沖擊地壓的預(yù)測和防治。通過計算機(jī)模擬研究沖擊性礦壓顯現(xiàn)發(fā)生的機(jī)理，進(jìn)一步完善沖壓性礦壓顯現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)，發(fā)展遙控測量和預(yù)報技術(shù)，完善沖擊性礦壓綜合防治措施的優(yōu)化選擇專家系統(tǒng)。

6、研究開發(fā)新型的支護(hù)設(shè)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(tǒng)，開發(fā)耐炮崩、輕型化單體液壓支架和厚煤層巷錨索和可深縮錨桿。