煤炭開采方法及工藝討論

李 強(qiáng)

（山東能源淄礦集團(tuán)埠村煤礦東區(qū)采八隊(duì)，山東 章丘 250200）

煤炭開采方法及工藝討論

李 強(qiáng)

（山東能源淄礦集團(tuán)埠村煤礦東區(qū)采八隊(duì)，山東 章丘 250200）

我國現(xiàn)目前煤炭資源儲量豐富，占世界煤炭總儲量的13.9%，但盡管如此，由于我國在煤炭開采的方法及工藝設(shè)備上落后于世界先進(jìn)水平，煤炭開采方面仍然存在著許多亟待解決的問題。本文將綜合相關(guān)文獻(xiàn)對煤炭的開采方法及工藝進(jìn)行簡要的探討，并提出自己的見解。

煤炭開采；開采方法；施工工藝

我國開采和利用煤炭已經(jīng)有幾千年的歷史，是世界上最早發(fā)現(xiàn)、開采、利用煤炭的國家之一，在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)開采技術(shù)始終停留在手工作業(yè)的生產(chǎn)水平上，直到新中國成立以來黨和政府開始重視煤炭工業(yè)的發(fā)展，并加大了對煤炭工業(yè)的投入，在伴隨著改革開放影響推動(dòng)，極大地促使了我國煤炭事業(yè)的發(fā)展。

1 煤炭開采方法

煤炭開采的一般工序?yàn)槠泼骸⒀b煤、運(yùn)煤、支護(hù)、采空區(qū)處理［2］。

1.1 破煤方法

1.切削。對于破煤的方法一般采用破煤機(jī)進(jìn)行切削，為了保證切削的效果，會(huì)在破煤機(jī)上安裝截齒來發(fā)揮采煤機(jī)設(shè)備的生產(chǎn)能力，其中截齒具有十分強(qiáng)大的強(qiáng)度、耐磨且能抗沖擊的韌性，破煤時(shí)產(chǎn)生的能耗較低，牢固可靠且成本低廉易制造。

2.爆破破煤。爆破破煤也是一種常見的采用方法，通過炸藥來成為破碎煤巖的主要?jiǎng)恿υ矗虝r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的高溫高壓氣體，極具沖擊和爆轟，其動(dòng)作用產(chǎn)生的沖擊壓力峰值是極高的，但作用的時(shí)間卻極短，并且存在一定的安全隱患。此外，由于爆破破煤對于技術(shù)有較高的要求，通過打眼、裝藥、填炮泥、聯(lián)炮線等工序來進(jìn)行，同時(shí)要在炮眼布置上堅(jiān)守原則、計(jì)算炮眼間距來確定最合理的炮眼間距、炮眼的角度、起爆的順序、裝藥量計(jì)算、裝藥結(jié)構(gòu)、檢驗(yàn)瓦斯等都有一定的技術(shù)要求和規(guī)范［4］，需要有相當(dāng)經(jīng)驗(yàn)且具備科學(xué)知識技能的人員來完成，而爆破采煤工藝方式的應(yīng)用以解放后至六十年代初為主。

3.水力破煤。水力破煤是近年來在國外興起的新型破煤技術(shù)，其利用水槍射流的基本力學(xué)特征，用水槍噴嘴噴射于空氣中的高速水流來進(jìn)行破煤，現(xiàn)目前國內(nèi)外均應(yīng)用中、高壓射流進(jìn)行煤炭的破煤。水力破煤的過程可分為掏槽和落煤兩個(gè)階段，掏槽時(shí)的破煤能耗相對于落煤時(shí)要大很多。此外，研究水槍生產(chǎn)能力與射程之間的關(guān)系，水槍的最大工作射程以接近于有效射程為最佳射程，有效的射程經(jīng)驗(yàn)值為15～20m。

1.2 裝煤方法

一般采煤機(jī)可自行完成裝煤工序，將媒體上破落下來的碎煤裝入輸送機(jī)運(yùn)出工作面。現(xiàn)目前較為常用的裝煤方法有螺旋滾筒裝煤，其采用了采煤機(jī)的工作原理，能夠完成破煤和裝煤兩道工序，在螺旋滾筒裝煤之后，機(jī)道上上會(huì)留下部分碎煤，為了清除這些浮煤，一般在輸送機(jī)上撞上鏟煤板，隨著輸送機(jī)一起由移留千斤頂向前移動(dòng)來清除浮煤。裝煤鏟裝煤也是裝煤的方法之一，其通過采煤機(jī)上的裝煤機(jī)構(gòu)的牽引力來移動(dòng)和裝煤。對于傾斜角較小的工作面，可采用刮板輸送機(jī)進(jìn)行裝煤運(yùn)煤，對于傾斜角較大的工作面，可采用自溜運(yùn)輸。

1.3 運(yùn)煤方法

刮板輸送機(jī)進(jìn)行運(yùn)煤，根據(jù)其溜槽與刮板鏈的布置方式分為并列式和重疊式，基于我國輸送機(jī)電動(dòng)功率標(biāo)準(zhǔn)系列為20KW、40KW、75KW、100KW、125KW，在進(jìn)行多臺傳動(dòng)裝置時(shí)，其布置方式可采用單傳動(dòng)垂直式、單傳動(dòng)平行式、雙傳動(dòng)平行式、雙傳動(dòng)垂直式、雙傳動(dòng)復(fù)合式幾種方式。輸送機(jī)槽的溜槽在水平方向上允許偏轉(zhuǎn)3°，在垂直方向上允許偏轉(zhuǎn)4°，以此來適應(yīng)平緩彎曲和適應(yīng)底板不平的情況。要注意在輸送機(jī)機(jī)型的選擇上要依靠相關(guān)的計(jì)算對其裝載系數(shù)進(jìn)行求解，以選擇適合配置的輸送機(jī)，提高運(yùn)煤的效率。

基于采煤方法可分為露天開采和井工開采兩種方法，而井工開采中常用的壁式體系采煤法是現(xiàn)目前應(yīng)用最普遍的一種采煤方法，其以長壁工作面采煤為主要特征，其產(chǎn)量約占國有重點(diǎn)煤礦產(chǎn)量的95%以上。

2 煤炭開采工藝：綜合機(jī)械化

上個(gè)世紀(jì)70年代中期以后，我國煤炭開采工藝開始以綜合機(jī)械化采煤工藝方式為主，在通過摸索起步——引進(jìn)提高——仿制創(chuàng)新——國產(chǎn)與引進(jìn)并重的過程中，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)用采煤機(jī)破煤裝煤、刮板輸送機(jī)運(yùn)煤和液壓支架支護(hù)頂板，其綜合機(jī)械化采煤工藝的主要參數(shù)為：綜合機(jī)械化的開采面可長150～400m的規(guī)模，采煤機(jī)的最大功率可高達(dá)2000KW，刮板輸送機(jī)的最大功率高達(dá)3×1000KW，液壓支架一般＞20t/架，其大大擴(kuò)大了煤炭開采的面積，提高了煤炭開采的效率。

2.1 煤炭機(jī)械裝備

煤炭行業(yè)的發(fā)展和市場的需求對煤炭開采機(jī)械化有了新的要求，也進(jìn)一步推動(dòng)了煤機(jī)行業(yè)的繁榮，有了對新建煤礦的需求，并對煤炭開采機(jī)械化裝備的國產(chǎn)化有了較高的期望，對最新設(shè)備及售后服務(wù)等的需求有了明顯的增加。煤炭開采的設(shè)備分為露天煤礦機(jī)械和井下煤礦機(jī)械，露天煤礦機(jī)械主要有土層剝離的連續(xù)挖掘機(jī)、機(jī)械式挖掘機(jī)、大型煤炭破碎機(jī)、大型皮帶輸送機(jī)、大型非公路礦用車等；井下開采煤礦機(jī)械隨著煤礦開采的綜合機(jī)械化程度的增加，促成了其以煤礦安全為核心的綜合開采設(shè)備為其煤礦機(jī)械的主要組成。

2.2 綜合機(jī)械化開采

現(xiàn)目前，綜合機(jī)械化開采形成了“三機(jī)一架”的核心開采模式，即掘進(jìn)機(jī)、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架四者間的有效配合，能夠有效地提高煤炭開采的工效。其中掘進(jìn)機(jī)主要由行走機(jī)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)、裝運(yùn)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)組成，采煤機(jī)分為鋸削式、刨削式、鉆削式和銑削式四種，刮板輸送機(jī)不僅可以運(yùn)送煤炭和物料，還是采煤機(jī)的運(yùn)行軌道，是現(xiàn)代化采煤工藝中不可缺少的主要設(shè)備，而液壓支架能夠可靠而有效地支撐和控制工作面的頂板，能夠有效隔離采空區(qū)，是綜合機(jī)械化開采中的重要組成部分。

基于上述對現(xiàn)代化煤炭開采工藝的研討不難看出，技術(shù)要求的提高對于人員的要求也隨之有了提高［4］，現(xiàn)代化煤炭開采工藝的綜合機(jī)械化程度和集約化程度不斷增強(qiáng)，也就要求我們對于采礦專業(yè)人才的要求有了更大的提高，在這樣雙重的提高下，才能真正提高煤炭開采的工效。

［1］姚文清、于鵬波，淺談煤炭開采方法和開采工藝［J］，現(xiàn)代企業(yè)教育，2013（10）

［2］王國輝，淺析煤礦殘煤采掘的有效途徑［J］，華章，2010（10）

［3］劉玉芳，急傾斜煤層開采的特點(diǎn)、方法及對策探究［J］，華章，2011（23）

［4］王玉懷，21世紀(jì)采礦高等工程專科人才培養(yǎng)模式和方法［J］，河北建筑科技學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2010（02）