煤礦開采技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用研究

王連振

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714085

摘要：煤炭資源是國家發(fā)展經(jīng)濟(jì)的必需資源，現(xiàn)階段各行業(yè)仍無法擺脫對煤炭資源的依賴。煤炭資源不斷減少及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出給煤礦開采提出了更高的要求。在煤礦開采過程中如何減少對環(huán)境的污染、保證開采人員的安全并有效提高煤炭的回收率成為當(dāng)今煤礦開采的關(guān)鍵。想要實(shí)現(xiàn)這三面的有機(jī)結(jié)合，必須對煤礦開采技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，并結(jié)合實(shí)際情況加以應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦開采技術(shù)；創(chuàng)新；應(yīng)用

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使人們已經(jīng)能夠開發(fā)出如風(fēng)能、核能、太陽能、水能等多種新型能源，從而減少對傳統(tǒng)能源的利用。受到開發(fā)成本較高、供能方式不穩(wěn)定、能量密度低等限制，新型能源仍無法取代傳統(tǒng)的煤、石油等資源。地下煤炭資源減少、煤炭質(zhì)量下降、開采難度增加等問題對大規(guī)模的煤礦開采造成嚴(yán)重阻礙。同時(shí)，隨著人們對地下環(huán)境保護(hù)意識的逐漸增強(qiáng)，煤礦開采門檻進(jìn)一步升高。面對日益嚴(yán)峻的煤炭開采形勢，必須與時(shí)俱進(jìn)，采用新型煤礦開采技術(shù)。在保證安全生產(chǎn)的前提下，提高煤礦開采的回煤率與煤炭質(zhì)量，減少煤礦開采成本，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。與此同時(shí)，還需要將煤炭挖掘?qū)Νh(huán)境的污染降到最低。煤礦開采技術(shù)創(chuàng)新需要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)特點(diǎn)，在現(xiàn)有技術(shù)上進(jìn)行大力創(chuàng)新。

1 煤礦開采技術(shù)創(chuàng)新方向

根據(jù)煤礦開采的所產(chǎn)生的問題，提出以下三個(gè)煤礦開采技術(shù)創(chuàng)新的方向。

（1）安全預(yù)防。煤礦開采屬于高危行業(yè)，在煤炭開采過程中常因瓦斯突出，煤層透水導(dǎo)致重大安全事故，對煤礦開采人員及煤礦開采企業(yè)造成無法估量的損失。煤礦開采以地下開采為主，環(huán)境相對復(fù)雜多變，需要對礦井中的壓強(qiáng)、氧氣通風(fēng)系統(tǒng)、瓦斯流向及密度等多個(gè)方面進(jìn)行檢測以及對采煤設(shè)備的及時(shí)維護(hù)。然而，部分中小煤礦開采企業(yè)不能滿足此類安全要求，出現(xiàn)事故征兆時(shí)，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致安全事故頻發(fā)。

（2）環(huán)境保護(hù)。隨著可持續(xù)發(fā)展觀念的深入人心，各行業(yè)的生產(chǎn)越發(fā)注重對環(huán)境進(jìn)行保護(hù)。煤礦開采過程對環(huán)境有著較大的破壞。國內(nèi)常用的長壁采煤法會對摧毀地表植被，不利于開采區(qū)域的自然生態(tài)的和諧發(fā)展。隨著煤層開采深度的增加，地下巖層結(jié)構(gòu)逐漸變得不穩(wěn)定，容易造成地表塌陷和沉降。

（3）高效開采。淺層煤炭資源的枯竭使人們將開采重心轉(zhuǎn)向煤炭儲量更大的困難煤層。但受到技術(shù)及經(jīng)濟(jì)水平限制，煤礦開采無法實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)。一些困難煤層無法采用常規(guī)煤炭開采工藝及設(shè)備，導(dǎo)致開采效率低，且花費(fèi)成本較高，遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。

2 煤礦開采技術(shù)創(chuàng)新

2.1 深礦井開采技術(shù)

深礦井開采技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢是能夠有效降低煤層中的瓦斯含量。在對煤層進(jìn)行切割時(shí)，能夠使煤層的厚度減至2cm～3cm，從而有效保證了煤層的均勻性。為了將煤礦開采過程中的雜質(zhì)氣體排出，其采用一進(jìn)多出的通風(fēng)形式，通過進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷、尾巷相結(jié)合使空氣有序流通，從而滿足現(xiàn)場施工對地下通風(fēng)的要求。開采過程中所產(chǎn)的瓦斯通過抽采鉆孔及傾斜抽采巷進(jìn)行回收，既能夠?qū)ν咚節(jié)舛戎笜?biāo)進(jìn)行控制，又能夠?qū)ΡＷC回收的瓦斯具有較高的純度。另外，深礦井開采技術(shù)采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，對各工作面的泵站壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督控制，當(dāng)測控壓力及溫度超標(biāo)后能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)，便于工作人員對泵站工作參數(shù)做出相應(yīng)調(diào)整。瓦斯?jié)舛燃巴L(fēng)得到合理控制，礦井開采的安全性便能夠得到保障。

2.2 薄煤層急傾斜開采技術(shù)

薄煤層急傾斜開采技術(shù)的出現(xiàn)，解決了1.3m以下且傾斜角度超過45°淺煤層的開采難題。受煤層所處空間小，傾斜角度大的限制，該開采技術(shù)采用偽斜走向長壁的方法設(shè)置煤炭開采工作面，從而減小了工作面的實(shí)際傾斜角度。運(yùn)用刨運(yùn)機(jī)對煤層進(jìn)行切割，回落。由于傾斜煤層能夠?qū)崿F(xiàn)自溜運(yùn)煤，但煤層坡度較小時(shí)，需要采用刮板運(yùn)輸機(jī)配合運(yùn)煤。為了移架方便且對刨運(yùn)機(jī)進(jìn)行導(dǎo)向，采用菱形柔性液壓支架支撐頂板，并依據(jù)全跨落的方法處理工作面的頂板及底板。工作面的液壓支架需要根據(jù)煤層走勢進(jìn)行平行布置，各支架間需要保持1.8m的安全距離，每組液壓支架中采用千斤頂與刨運(yùn)機(jī)橫梁。在采煤過程中千斤頂負(fù)責(zé)將刨運(yùn)機(jī)壓入煤層，開采至底板時(shí)，則依靠千斤頂完成支架的遷移，實(shí)現(xiàn)下一輪采煤的循環(huán)。采用薄煤層急傾斜開采技術(shù)能夠形成平行四邊形采煤工作面，能夠擴(kuò)大通風(fēng)面積、提升操作空間，能極大提升采煤效率及資源利用率。另外，整個(gè)采煤過程所需人工操作較少，為實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)械化開采提供了可行性。

2.3 硬頂板、厚煤層開采技術(shù)

硬頂板、厚煤層技術(shù)是煤礦開采高效化的重要實(shí)施途徑。硬頂板開采技術(shù)適用于埋深淺、地壓小的開采環(huán)境。通過巖層定向水力壓裂或傾斜深孔爆破的形式對頂板進(jìn)行處理，當(dāng)頂板有煤冒出時(shí)可隨時(shí)進(jìn)行挖采，從而提高頂層回煤率，并且煤層下落的跨落規(guī)律且均勻，有助于煤層的破碎及工作面安全的預(yù)防。厚煤層開采技術(shù)適用于埋深淺，且?guī)r層支撐壓力較小開采環(huán)境，利用高壓水注或深孔預(yù)爆破的方法進(jìn)行煤層壓裂，使煤層按照既定要求跨落，從而提高其回收率。硬頂板與厚煤層的弱化處理方式相同，均可采用三角形爆破孔，需要注意的是爆破孔水平距離應(yīng)控制在2m以上，垂直距離應(yīng)控制在1m以上。另外，回收煤時(shí)采用雙向割煤，單向放煤的方式。各生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)滿足快速移動、支護(hù)、放煤等功能配合，從而實(shí)現(xiàn)煤炭回收率的提高。

3 總結(jié)

想要實(shí)現(xiàn)煤炭回收率的全面提高，就必須對煤礦開采技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新。以現(xiàn)有煤礦開采技術(shù)為基礎(chǔ)重點(diǎn)朝安全、環(huán)保、高效三個(gè)方向發(fā)展，并遵循從可持續(xù)發(fā)展、以人為本、自主創(chuàng)新等原則。同時(shí)，所提出的創(chuàng)新技術(shù)需要緊密結(jié)合實(shí)踐，并與計(jì)算機(jī)等先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，使開煤礦開采技術(shù)具有較強(qiáng)的可實(shí)施性與科學(xué)性。

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