井下采煤技術與工藝的選擇及應用

張建國

摘要：近年來，隨著國家經濟社會的不斷發展，國民生產與生活對能源的需求量不斷增加，煤炭是我國最重要的能源之一，是國民經濟發展的基礎。采煤工業中最為重要的生產方式之一就是井下采煤，科技進步與社會發展使得井下采煤技術不斷提高，井下采煤工藝得到了突飛猛進的發展，這對我國煤炭生產具有重要重大現實意義。本文闡述分析了井下采煤技術與工藝的選擇與應用，以期對我國煤炭行業科學有序發展有所幫助。

關鍵詞：井下采煤;工藝;選擇;應用

煤炭作為經濟社會發展的基礎性能源，對我國經濟發展具有至關重要的作用，盡管節能減排和發展綠色經濟的呼聲不斷高漲，但國家經濟發展目前仍離不開煤炭資源，煤炭資源仍是國家經濟發展依賴的重要能源。為提高煤炭開采效率，同時促進煤炭行業的健康可持續發展，采煤技術與工藝在不斷探索中有了很大進步，尤其是井下采煤技術與工藝得到了突飛猛進的發展，工藝更加先進，技術更加多樣，這對于國家煤炭行業的健康有序發展意義重大。

1.井下采煤技術的內涵及其工藝方法的演變

相關資料表明，我國目前為止的煤炭資源總儲備大約為1.5億噸，儲藏量不僅大，并且煤炭種類也較為豐富，距今已經探明的碳種已經很多，其他不明碳種也正在陸續勘探和檢測中，巨大的煤炭資源儲量和種類齊全的碳種為我國經濟發展提供了重要的能源基礎。隨著我國科技的不斷發展，目前已經具備了較為齊全的井下采煤技術和工藝，井下煤炭開采技術和工藝得到了突飛猛進的發展。雖然我國煤炭資源儲藏量大且豐富，但煤炭的開采年限卻不長久。20世紀60年代初，我國才真正意義上掌握機械化煤炭開采技術和相關工藝，之前的漫長歷史中，還沒有普遍使用機械化進行開采，這是對傳統煤炭開采工藝的一大創新。隨著科技的發展和機械運用綜合化水平的提高，到70年代左右，我國已經開始運用綜合機械化工藝進行煤炭開采，此種技術與以往單一機械開采相比，工作效率更高，操作更為便捷。80年代中期，刮板輸送機開始運用到煤炭開采行業，并且無鏈牽引雙滾筒采煤機也進入該行業，并得到廣泛運用，這一階段也是采煤工藝發展最為迅速的一段時期，這一時期采煤工藝開始了由機械化向連采技術的轉變。90年代以后，我國出現了高產高效的煤炭礦井，這些礦井開始大面積實施建設，形成了現代意義上的高效高產礦井，進入21世紀，我國絕大多數大型礦井已經實現了煤炭開采的機械化與自動化相結合，煤炭開采自動化程度有了質的提升。

2.井下采煤主要技術與工藝分析

2.1綜合機械化采煤工藝

該種采煤技術又稱綜采工藝。是指采煤工作面中的所有生產工序全部實現了機械化作業，包括落煤、裝煤、運煤、空區處理等環節，該種采煤技術不僅有助于減少人工成本，降低了采煤工人的勞動時間和勞動強度，并且采煤過程中的效率和安全性都有了較大提升。因此，該種采煤工藝最值得推廣運用，同時也是煤炭井下開采的主要發展方向。

2.2普通機械化采煤工藝

該種采煤技術又稱普采工藝。是指在破煤、裝煤、運煤和支柱支護過程中采用傳統的普通機械方法，最大的特征是通過采煤機械同時完成兩道工序，即落煤與裝煤，在運煤、采空區的處理以及頂板支護環節與炮采的工藝大體一樣。普通機械化采煤工藝主要有單單滾筒采煤機和雙滾筒采煤機兩種方式，單滾筒采煤機的滾筒通常情況下安裝在采煤工作面的下端口，這有助于更好的裝煤，減少了工作面下缺口的長度。雙滾筒采煤機一般處于工作面的兩端，這有助于對工作面進行技術管理。

2.3連續采煤工藝

此種采煤技術又稱連采工藝。是指在煤房工作面上運用連續采煤機進行采煤，包括破煤和裝煤，在運煤的時候采用可伸縮運輸機或者梭車，用錨桿進行頂板的支護，用鏟車清理工作面或者搬運來回物料等，總之，全過程依靠機械完成作業，連采工藝實現了掘進和開采的合二為一，是綜采的有效補充，在合適恰當的條件下，能夠取得良好的經濟效益。

2.4爆破采煤工藝

該種采煤技術又稱炮采工藝。是指運用爆破的手段使得煤礦落煤，然后利用人工進行裝煤，借助機械進行運煤，用單體支柱支護工作空間頂板。自80年代之后，我國炮采工作面準備的技術和手段有了較大發展，取消了傳統摩擦式金屬支柱，開始普遍采用防炮崩單體液壓支柱，能夠有效控制工作空間，并且工作面輸送機裝上鏟煤板和擋煤板，大大減輕了煤礦工人負擔。在爆破落煤環節，要注意爆破位置，力求精確無誤。在采空區處理時，鑒于頂板特征、煤層厚度和保護地表的特殊要求等條件不同，采空區有多種處理方法，但最常用的是全部垮落法。

3.井下采煤技術與工藝的選擇

無論選擇哪種采煤工藝，需要綜合考慮安全性、經濟性和回采率高等問題，同時要結合煤礦自身狀況和特點，選用最合適的技術和工藝。在保證經濟效益的基礎上，尤其要注意提高煤炭的回采率，根據煤層的具體狀況和條件判斷最為合適的開采方法，這不僅有助于節約資源，避免資源浪費，同時也能降低人工勞動強度，提高勞動效率，同時更加環保。

3.1綜合機械化采煤工藝的適用條件

綜合機械化采煤工藝總體來說不僅高產高效，而且與傳統機械開采相比，更加安全，在耗能方面較低，開采工人所處的開采條件較好，勞動強度較低。但與此同時，該種開采工藝的設備價格偏高，前期投資較大。綜采生產優勢的發揮有賴于全礦井良好的生產系統，較好的煤層賦存條件以及較高的操作和管理水平。該種采煤工藝主要適用于煤層頂部和底部條件較好，煤層賦存較為穩定，煤層的構造較為簡單，并且煤層的傾斜角小于50度的情況。

3.2普通機械化采煤工藝的適用條件

普通機械化采煤工藝的投入與綜采相比較低，投入較低，設備價格便宜，一套普采設備相當于綜采設備價格四分之一，但是其產量大約為綜采產量的三分之一到二分之一。普采工藝采煤比綜采更能適應地質變化，工作面也更容易搬遷，可在一些較小的地質構造、形狀不十分規則的工作面上發揮作用。對推進距離短、形狀不規則并且小的地質構造的工作面，綜采的優勢很難發揮，但是采用普采卻可取得較好的效果。與此同時，與綜采相比，普采的操作更為簡單便捷，便于工人掌握，在組織管理方面較為簡單。目前，我國中小型煤礦多采用普采機械化的采煤工藝，并且是以后的發展重點。

3.3連續采煤工藝的適用條件

連續采煤工藝最主要的特點是使用機械化的水平較高、投資較少但是出煤速度較快，并且在安全性能方面較好，工作效率也較高，但是此種工藝也有缺點，例如，通風條件較差，煤炭資源的可回收率很低，比炮采工藝稍高一點。連采對煤層地質條件有要求，主要適用于地質構造簡單，開采深度淺，煤質硬度大或中等的情況，與此同時，煤層的傾斜角要小于等于十五度的中厚煤層。近水平煤層最為適宜，但其采出率較低，不適用近距離煤層群開采。目前，此種工藝主要運用于我國大中型煤礦。

3.4爆破采煤工藝的適用條件

炮采工藝具有技術裝備投資少、適應性強、操作技術容易掌握、生產技術管理比較簡單等優點。但是其單產和效率低，勞動條件差，根據我國的技術政策，凡條件不適于機采的煤層，可采用炮采工藝。目前，我國炮采采煤多應用于急傾斜煤層和地質構造較復雜的煤層。

4.總結

國家工業生產離不開煤炭資源的開發與利用，煤炭資源是國民經濟發展的基礎性能源，我國具有豐富的煤炭資源，如何高效、科學有序的開發這些資源，促進煤炭行業的健康發展成為人們關注的重點。通過先進的科學技術，將先進的采煤技術與采煤工藝相結合，提高井下采煤的效率與質量，對保證煤炭資源的合理開發煤炭行業的良性發展意義重大，同時有助于經濟社會與行業發展的雙贏。

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