關于井工煤礦開采技術現狀及趨勢研究

郭祖平

摘 要：本文首先針對當前我國井工煤礦開采技術的使用和發展情況進行論述，并在此基礎上，就我國煤礦開發技術在未來的發展趨勢進行展望。希望通過此次經驗交流，本文可以為該行業相關工作人員提供一些有價值的參考，并且希望本篇文章能夠起到拋磚引玉的效果。

關鍵詞：井工煤礦；現狀；開采技術；發展情況；未來展望

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.068

自中國進入到改革開放時代之后，各行各業取得了蓬勃的發展，而細化到煤礦開采行業，越來越多先進的煤礦開采技術也在我國得到了大范圍的推廣和普及。簡單地說，優秀的井工煤礦開采技術不僅可以有效保障煤礦在開采過程當中的安全生產，同時也能最大程度地讓相關開采儀器設備發揮出其最大的作用，并且讓煤礦開采單位的經濟收益得到大幅度的提升。縱觀這幾十年當中，我國煤礦開采技術的不斷變化，從原有的炮采到普采再到現在有了綜合技術開采，煤礦開采的安全性和高效性都在不斷地提升。但是這些進步對于我國煤礦開采行業來講，還遠遠不夠，怎樣進一步提升煤礦開采的效能，提升開采企業的經濟效益，仍然是我國煤礦開采行業相關工作人員必須要思考的一個重要問題。

1 針對中國煤礦開采行業技術發展現狀的分析

1.1 煤礦工業顯示出多層級技術生產結構

在中國地區，煤礦依照所有制進行劃分，可以分成鄉鎮煤礦、地方國有煤礦以及國有重點煤礦。而從這三種煤礦所運用的開采技術來講，存在著很大的差異，其中鄉鎮煤礦主要是進行手工勞動生產，地方國有煤礦主要是采用半機械化生產的方式，而國有重點煤礦則是機械化的生產方式。就2012年針對全國煤炭產量的分析數據當中，有將近六成左右的煤礦是來自國有重點煤礦，鄉鎮煤礦和國有地方煤礦則各占兩成。2010年中國重點煤礦開采機械化程度以及綜合機械化程度分別為76.25%和58.64%，綜掘程度以及掘進裝載機械化程度則分別是14.82和77.18。因此，憑借以上數據信息可以看出，中國目前所采用的煤炭方式雖然有世界范圍內技術十分先進的綜合機械化高產技術，但是仍然存在有較為落后的人工原始煤礦挖掘方法。而這些傳統落后的采煤方式，不但讓這些珍貴的國有地方煤礦和鄉鎮煤礦資源無法得到充分的利用，同時也提升了在這些煤礦當中工作人員勞動的危險性。礦難頻發成為了我國在近幾年煤礦開采行業當中最常聽到的一個詞，越來越多血淋淋的教訓告訴人們，重視煤礦開采技術的高效性和安全性已經成為了該行業相關工作人員不能回避的一個重要話題。

例如：神華集團旗下的大柳塔煤礦，早在2005年就完成了“一井一面”的生產指標，在當年原煤產量就超過了1000萬噸，并且在2006年計劃生產原煤1100萬噸，在2006年3月，大柳塔煤礦月產煤量達到了102萬噸。綜合技術開采平均月產煤量也達到了95萬噸以上的良好成績。但是在中國地區的絕大多數國有地方煤礦和鄉鎮煤礦當中，絕大多數礦井的年產煤量還不足1萬噸，煤炭資源的有效回收率也只有一到兩成左右。同時這些煤礦的安全性也很難得到保障，經常有礦難報告的發生，僅在1998年到2010年的12年間，中國地區因為小型煤礦礦難所造成的死亡人數，就達到了這十二年中全部礦難死亡者人數的四分之三。煤礦開采技術的落后及煤礦年產值低下，加上事故頻發，讓人們一談論到小煤窯，便聞聲色變。

分析造成這一現狀的原因，本人認為是因為我國多層次的煤礦開采生產結構讓煤礦開采行業所選擇的技術和生產規模也呈現出了多層次化。并且這種煤礦開采技術和煤礦年產量的巨大差異，在中國仍然會持續很久的一段時間。解決這一問題的關鍵，是研究怎樣讓這些國有地方煤礦和鄉鎮煤礦在生產的過程中提升安全性，同時降低這些煤礦當中手工勞動力所占有的比例。

1.2 煤礦開采和生態環境之間的統一和分歧

中國是一個走可持續發展化戰略的國家，因此無論什么行業，環保始終是人們必須要首先關注的一個話題。一旦不能做好環保工作，讓企業在煤炭開采過程當中對生態環境造成大面積的影響，便是違背了我國的長期可持續化發展戰略。

而就目前的狀況來看，在我國絕大多數煤礦開采過程當中，仍是以犧牲環境作為代價的。例如：因為煤礦開采技術的落后，很多礦井周邊都產生了十分嚴重的污染現象，土地荒漠化，水資源的污染等，這些都是煤礦開采過程當中，十分常見的環境污染現象。這些環境污染不但對當地居民們的正常生活產生了十分嚴重的影響，同時也給子孫后代在這一片土地上所開展的生活蒙上了一層厚厚的陰影。

1.3 中國煤礦開采技術所取得的關鍵性突破

憑借“七五”“八五”“九五”“十五”這四次大型科學技術攻關，我國在煤礦開采當中針對堅硬頂板環境當中的長臂綜合性開采、綜合機械化放頂煤以及大采高綜合煤礦開采技術方面，都取得了較為矚目的技術性突破。這些技術，在上世紀八十年代開始，就在我國大型國有煤礦當中進行了大量的實驗，而到了九十年代以上技術都取得了很大的進展，在中國的陽泉等地區，出現了憑借放頂煤開采為主要開采手段的高產煤礦礦區，并且我國還研發出了二十余種用于放頂煤開采的液壓支架，相關科研技術人員也對放頂煤工作范圍當中的頂煤破碎規律、礦壓顯示規律、放頂煤冒放規律和巖圍與支架之間的關系進行了長期深層次的研究。對中國地區如何進行高效性、安全性的煤礦開采有著極為重要的指導性意義。截至目前為止，中國地區的放頂煤支架結構、功能、數據以及針對其所開展的相關科學理論研究，在世界范圍內，都處在較為領先的水平。

2 針對井工煤礦開采技術發展趨勢的展望

伴隨著當前我國科學技術的飛速進步，相關技術人員針對我國煤礦開發技術的研究工作一定要面向國內和國際兩種市場。使得針對煤礦開采技術的研究，成為中國經濟建設發展的一個重要戰場，同時在世界范圍內，確立中國煤礦開采技術的領頭羊地位，這是中國煤礦發展大計劃當中十分重要的一項戰略目標，針對煤礦開采新技術的不斷研究和突破，必須要依托國家現有的技術儲備。

2.1 煤炭開采方式和技術

煤炭開采方式與技術的不斷革新一直是中國煤礦開采行業不斷強調的一個重要話題。在針對當前我國煤礦所使用的采煤技術進行不斷更新的過程當中，相關工作人員一定需要堅持可持續發展原則，進行多樣化、多層次的采煤技術革新，建設擁有中國地方特色的煤礦開采技術理論。例如：在我國，長壁采煤技術在世界范圍內，屬于較為先進的水平，放頂煤采煤技術的使用也正在中國進行不斷地推廣和普及。采煤效率和針對這些技術所開展的理論研究，其深入性和研究范圍也始終處于不斷提升的狀態。其中針對煤礦開采過程中經常出現的大傾角、不穩定煤層及地質條件復雜的煤礦開采技術的難點，我國仍舊存有很大的能夠繼續進行研究發展的空間。其中最為重要的研究方向便是如何采用相關的科學技術對煤礦開采作業環境進行改善，并增強煤礦年產量以及機械化操作水平。

2.2 深井的采掘技術的探討

就本人多年的深礦井開采技術研究經驗來看，中國地區深礦井開采技術研究的核心內容，便是在針對每個煤層開采過程當中礦壓的合理調控、面對沖擊地壓的有效預防治理、礦井當中瓦斯與熱害的有效防護和治理、深礦井在開采過程中通風技術的有效運用以及深井礦當中的井巷調整等。目前需要攻克的慣性性難題是：深井圍巖形態與應力場和分布情況的特點分析，深井礦當中如何對施工人員的作業環境進行改善、深井巷道（尤其是軟性巖層巷道）如何進行快速掘進和需要采用的相關支護技術和配套設備；如何對深井礦壓所產生的沖擊進行治理預防和監測，煤礦高產高效技術以及配套研究技術、深井礦在開發過程當中的熱害防治技術和對應的裝備研發。

2.3 煤礦“三下”開采技術

增強數值模擬運算與類似材料模擬技術的等級，針對煤炭開采活動與地表在煤炭開采過程當中的沉陷規律進行深入的研究。研究需要考慮地面表、地下水資源和井礦周圍建筑物的保護要求，合理選擇相關參數。將沉降控制技術的相關理論和所需要使用到的關鍵技術進行長期專項研究，其中包括地表廢材料向工作面進行填充系統研究、填充技術和填充技術的組合研究、礦井周邊建筑加固和重建技術的研究、基于所開采煤礦周邊村莊的保護技術研究、煤礦開采區域周邊水體的研究、針對施工技術和施工設備的優化研究。另外，在煤礦開采過程中，該行業的相關工作人員還需要就煤炭開采和城市之間關系的和諧統一進行相關政策的研究、并對礦井周邊耕地和地下水源提出針對性的保護措施。

2.4 對礦井巷道的布置進行持續優化，降低矸石排放量等開采技術

針對我國目前所使用的主流采煤技術和在煤礦開采過程中對巷道的布置情況，仍存在有很多問題，例如矸石排放量過大，犧牲環境代價過高等，同時巷道布置的不合理也會增加煤礦企業的開采成本。因此，對現有的煤礦開采方式以及巷道布置方式進行進一步的優化和改進同樣也是我國井工煤礦開采行業未來的重要研究方向。面向這一研究方向，企業需要就煤炭開采過程中的巷道布置和開采技術的使用，組建相關的專家團隊系統開展研究，科學合理地分析，反復進行論證，得出最為合理的巷道布置方式。

2.5 對小煤礦進行技術革新，逐步提高機械化水平

根據國家的相關法律法規規定，為了保障工作人員的生命安全和健康，對沒有達到相關安全標準的小煤礦，要逐步實現機械化開采，并對傳統落后的煤礦開采技術和設備要進行淘汰。要在提高小煤礦生產力的同時，保障工作人員的生命安全，另外，在經過技術革新和機械化開采技術普及之后，仍然沒有達到相關安全指標，產能低下的煤礦，政府應果斷予以關停。只有通過扶持政策的調控，加上硬性法規的出臺，才能減少小煤礦安全事故的發生，實現我國煤炭生產整體機械化水平的提高和安全環境的改善。

2.6 推進煤炭地下氣化技術的推廣和應用

簡單地說，煤炭地下氣化技術是一種十分特別的煤炭開采技術，該技術融合了礦井構建、煤礦開采、煤炭氣化技術等，是一門綜合性煤炭開采技術，該技術的優點就是沒有了原來在地表建設的復雜龐大和笨重的煤炭開采裝置，把原有的物理采煤技術革新成為了化學采煤技術。在降低設備占地面積的同時，有效提升了煤礦的開采效率，減少了煤礦在開采過程中所產生的污染，是一種新型高科技采煤技術。并且該采煤技術的出現，降低了原有的作業人員在井下采煤作業過程中產生安全隱患的可能性，真正實現了煤礦開采過程中的高效、環保、安全。煤炭地下氣化技術的核心技術是完成煤炭氣化的連續、充足、穩定、監測和控制。此技術目前在我國尚處于試用階段。相信在不遠的將來，會出現在國內的煤炭開采中，煤炭地下氣化技術必將得到大范圍的推廣和應用。

3 結束語

盡管隨著科學技術的不斷發展和進步，在我國的煤礦開采行業當中，越來越多先進的技術已經開始進行了推廣和普及，并在中國得到了十分廣泛的運用。但是不可忽略的是，中國的煤礦開采行業仍存有很多不可忽視的問題，例如國有大型煤礦與國有地方煤礦、鄉鎮煤礦之間所使用到的開采技術差距過大，在煤礦開采過程當中，企業只顧及到了眼前的利益和忽視了我國的可持續發展戰略，以犧牲環境作為代價換取經濟利益等。這些現象都使得我國煤炭開采行業的發展不容樂觀。針對這一現狀，本人對我國煤炭開采行業今后的發展做出了展望，并從個人角度出發，建設性地提出了相關意見和建議，希望能夠給予我國從事煤礦開采行業的工作人員帶來一定的參考價值的幫助，并希望我國煤炭開采技術的開發研究始終處在世界先進水平。

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