淺談井下采煤技術和工藝選擇

洪廣武

摘 要：伴隨我國煤炭開采生產步伐地加快，對井下采煤技術的應用提出更高要求。然而從當前井下采煤實際情況看，開采效率仍較低，其原因歸結于未能結合區域實際情況做好采煤工藝的選擇，要求正確認識不同采煤技術適用條件與實施要點。本次研究將對我國井下采煤技術與工藝發展變遷做簡單介紹，在此基礎上，剖析當前常見的井下采煤工藝，并對各工藝方法運用下適應條件與具體要求進行分析。

關鍵詞：井下采煤；工藝技術；選擇

中圖分類號：TD823 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）32-0064-02

前言

作為能源消大國，我國在煤炭資源儲量上較高，也因此，近年來在采煤工業技術水平上日漸成熟。值得注意的是，大多煤礦井下工作環境惡劣、安全性低，且礦體賦存條件有明顯差異，致使采煤工藝應用下取得的效果不同，要求結合實際條件進行工藝選擇。因此，本文對井下采煤技術與工藝的研究，具有十分重要的意義。

1 我國井下采煤技術與工藝發展變遷

與大多數國家煤礦資源相比，我國在煤礦資源儲量上相對較高，且包含較多煤炭類型，但由于國內礦山地質條件較為復雜，致使井下采煤中面臨較多問題。如：如何進行海域軟巖性采煤，需綜合考慮海底水文地質條件、相關的采煤工藝等，正因這些問題的存在，我國近年來在采煤工藝上不斷優化，隨煤炭工業發展，取得較多突破性的成就。如20世紀60年代，采煤工藝中回采技術工藝被普通機械化采煤工藝取代，而70年代技術革新下出現綜合機械化采煤工藝。自80年代起，采煤工藝傾向于連采技術，主要借助刮板輸送機、無鏈牽引雙滾筒采煤機等實現井下開采的目的。進入90年代后，我國煤礦開采中注重高產高效礦井的構建，井下采煤技術隨之不斷優化，如爆破采煤工藝的應用等。相關研究統計發現，自2010年以后，我國85%以上煤炭開采企業均實現自動化、機械化開采[1]。

2 井下采煤技術常見類型與實施要點

我國煤炭工業發展環境下，井下采煤技術也處于不斷變遷與演變狀態，從目前井下采煤常見的工藝看，主要以硬厚頂煤控制技術、硬頂板控制技術以及放頂煤開采技術等為主，這些技術均可體現出當前采煤工藝的自動化與信息化特征。

2.1 硬厚頂煤控制技術

關于硬厚頂煤控制技術，其應用下技術優勢明顯，有隨采隨冒、處理效率高等特點，在煤層回收率較高，特別對于硬厚頂煤中環境因素問題均可在該技術應用下得到解決。如部分煤礦開采區域，地壓較小，深度較淺，應用硬厚頂煤控制技術。具體應用中，該技術傾向于在引入頂煤深孔預爆技術的基礎上，聯合高壓注水裂隙技術，以此使開采效率提高。

2.2 硬頂板控制技術

現行井下采煤活動開展中，應用較為頻繁的技術以硬頂板控制技術為主，該技術適用范圍為地壓較小環境，處理硬頂板中主要借助壓裂方式或巖石傾斜深孔爆破等方法實現。與硬厚頂煤控制技術相似，硬頂板控制技術應用下也注重隨采隨冒。實際操作中，采用步距垮落方式，回收利用煤礦資源。另外，由于井下采煤作業中，硬頂板控制技術功能較多，設備設施安全性、穩定性高，所以采煤作業中大多數企業傾向于引入該種技術手段[2]。

2.3 放頂煤開采技術

作為回采技術之一，放頂煤開采技術在當前地下煤礦開采中應用較為常見。從放頂煤開采技術應用優勢看，主要表現在對煤礦開采進度進行準確定位，輔助整個開采生產過程。從既往大多實踐研究中均可發現，在放頂煤開采技術應用下，通過對煤礦開采工序的優化，使煤層回采效率提高，采煤質量因此得到保障。值得注意的是，放頂煤開采技術應用下有一定的限制性因素，如開采區域井下水文地質條件過差、有煤巖或瓦斯突出可能、工作面回采率過低、采放比保持在1：3以上以及煤層厚底低于4m，該類情況均無法引入放頂煤開采技術，原因在于技術應用下，將會面臨老窯水、強含水層、地表水相互導通情況，難以實現開采的目的。因此，煤礦開采中，盡管不同工藝技術均有其優勢，但需考慮到實際作業情況，避免盲目應用致使開采失敗[3]。

3 井下采煤中不同工藝方法應用的具體要求

井下采煤作業中，采煤技術的合理選擇極為關鍵，為保證采煤作業效率，還需輔以相應的采煤工藝。正如本次研究中對我國采煤工藝變遷的分析，現行井下采煤工藝中，常用的工藝方式涉及連續采煤工藝、爆破采煤工藝、普通機械采煤工藝以及綜合機械化采煤工藝等。不同工藝應用下有其相應的適應條件與要求，具體如下幾方面。

3.1 連續采煤工藝適應條件與要求

關于連續采煤工藝，實施過程中主要以兩方面工序為主，包括裝煤與破煤，原因在于這兩方面工序的實現很大程度依賴于煤炭開采機，且運煤過程中，要求借助伸縮輸送機實現，而廢料的運輸、作業面整理等需通過鏟車完成。從連續采煤工藝應用優勢看，集中表現在開材料提升層面，且有其他如成本低、操作安全性高等特點，具體作業中傾向于機械化操作，人員安全性較高，且開采效率明顯。需注意，該工藝方式應用下有一定的不足之處，如在回收與利用煤炭資源方面不具備優勢，且無良好的通風條件。另外，實踐研究中可發現，連續采煤工藝應用下對地質條件有嚴格要求，如部分區域煤層厚度過厚，且各層結構較為復雜，將無法保證該工藝優勢的發揮，同時，對于超出15°煤層傾角情況或地質過軟問題，連續采煤工藝適應性較差。因此，井下采煤作業工藝選擇中，應充分考慮連續采煤工藝的適應條件與要求。

3.2 爆破采煤工藝適應條件與要求

井下采煤工藝選擇中，爆破采煤工藝應用較為常見，實施要點表現在借助爆破手段完成落煤過程，在此基礎上通過機械或人工方式裝煤，達到采煤的目的。從爆破采煤工藝應用的優勢看，表現在適用性廣、操作簡單、技術要求低等方面，應用頻率高。然而該工藝方式應用下也有一定的適應條件，如部分區域井下作業施工環境過差，或勞動條件不足，均會導致爆破采煤工藝的應用效果被限制。目前，我國在煤炭開采中做出較多采煤工藝應用規定，如部分作業區域難以實現機械作業，此時可通過爆破采煤工藝完成，再如部分區域煤層傾斜角度過大、地質條件復雜，應用爆破采煤工藝可取得較好的開采效果。endprint