井下采煤技術探討及采煤工藝分析

韓寧科

【摘要】煤炭資源是我國經濟發展的基礎能源。隨著采煤技術的發展，煤炭開采技術不斷提高。采煤機械化程度已超80%，煤炭產能得到大幅提升。為我國經濟可持續發展奠定基石。本文通過對采煤技術的分析與研究，提出采煤工藝選擇方法。

【關鍵詞】井下采煤技術;采煤工藝;綜采;普采;炮采;連采

一、井下采煤技術研究

（一）炮采

炮采，也就是爆破采煤技術，它的特點是爆破落煤，裝煤采用人工作業，而運煤則機械化操作，同時利用單體支柱對工作空間頂板進行支護。

（1）打眼與放炮

在落煤步驟中，其要求是必須保證進度在規定的循環內實施，工作面平直且沒有頂煤與底煤留存，從而使其對頂板的破壞得以減輕，同時使雷管與炸藥的消耗進一步降低。在實際操作過程中，應在煤層的節理、厚度、硬度、裂脫發育情況與頂板的實際條件為依據來決定打眼放炮的參數，參數包括爆破次序、炮眼數量、裝藥量、眼深、角度、排列等。

（2）裝運煤

使用炮采技術的工作面多利用可彎曲刮板運輸機實現運煤作業，在單體液壓支柱或摩擦金屬支柱與鉸接頂梁組成的懸壁支護下，運輸設備靠近煤壁，這樣也有利于爆破運煤與裝煤。

（3）工作面支護與采空區處理

炮采工作面支護的主要布置方式有三種形式，分別是單柱、對柱以及密集支柱。其最小控頂距應控制在3排支柱左右，使工作空間得到保證，且最大控頂距應控制在5排支柱以內。而采煤工作面在持續向前推進的同時，懸露頂板的面積也隨之加大，此時為保證正常生產與工作面安全，采空區的處理就顯得極為重要。在實際作業過程中，應綜合考慮地表保護、煤層厚度與頂板特征等實際條件進行采空區的處理，目前我國最為常見的是全部垮落法。

（二）普采

普采，即達到普通機械化程度的采煤技術，它的特點是落煤與裝煤同時由采煤機機械完成，而采空區處理、頂板支護與運煤則與炮采技術大體相同。普采的工作方式包括單滾筒與雙滾筒兩種，前者的滾筒通常在工作面下方的端頭處，使工作面下缺口長度得以縮短，貨量不從機體下方通過，有著良好的裝煤效果。而后者則使工作面在兩頭做缺口的問題得以解決，更有利于在工作面上實施技術管理。而普采的割煤方式則同樣有單向與雙向兩種。

（三）綜采

綜采技術，即綜合機械化煤炭開采技術，就是在采煤工作面中均將機械化的連續作業實現于所有生產工序之中的煤炭開采工藝技術系統。綜采技術使勞動強度大幅度下降，并使單產及安全性得到一定的提高。其主要工序包括：

（1）割煤

其中包括裝煤與破煤。在此工序中所使用到的采煤機械包括刨煤機與滾筒式采煤機，后者又能分為雙滾筒與單滾筒兩種。雙滾筒采煤機由于其可調性而適用于煤層頂底板起伏、采高變化的條件下，一般利用前滾筒負責割頂煤，而后滾筒則割底煤，同時利用滾筒與螺旋葉片的拋擲作用，將煤向刮板輸送機內直接裝入。在割煤方式上，則包括單向與雙向兩類，前者多用于綜采面傾角較大、頂板穩定性差的情況下，而后者則適用于綜采面傾角較緩且煤層賦存穩定的情況下。與其相較而言，刨煤機的優點則在于無人操作、自我控制、便于檢修與管理、造價低、結構簡單等，尤其在薄煤層條件下，其優勢更為明顯。但其缺點則在于無法保證較大采高時的穩定性、適應地質條件范圍窄、生產效率低。

（2）運煤

經采煤設備所割下的煤炭在裝進刮板輸送設備后，運出工作面經運輸巷橋式轉載設備、帶式可伸縮輸送設備輸送出綜采工作面。而刮板運輸設備的運輸能力必須相匹配于采煤設備生產能力，通常情況下應比采煤機生產能力略大。

（3）采空區處理與工作面支護

在采空區的處理上，一般采用成本低、簡單可靠的全部垮落技術來處理。而在工作面支護上，則利用高壓液體作為其動力，進而使推移、前移、護幫、擋矸、切頂、支撐工作面頂板等工序得以自行完成。支護方式則包括滯后支護與及時支護兩種，滯后支護方式適用于穩定性好且周期壓力大的頂板。

（四）連采

采用連續采煤機來完成煤房工作面的破煤與裝煤，用可伸縮運送機或梭車來運輸煤，采取錨桿來支護頂板，用鏟車來搬運物料與清理工作面，實現了破、裝、運、支工藝流程的全部機械化作業。實踐表明，作為綜合機械化采煤的補充，連采工藝在條件適宜的情況下，能夠取得很好的經濟效果。

二、采煤工藝分析

在實際采煤過程中應遵循的原則是回采率高、經濟、安全。因此對于不同條件下的采煤工藝選擇必須準確、高效。

（一）綜采工藝適用條件

綜采具有勞動強度小、勞動條件好、低耗、安全、高效、高產等優點，但綜采設備價格非常昂貴，并且綜采生產優勢的發揮還要靠礦井良好的生產系統以及較高的管理水平。所以綜采適合在煤層賦存比較穩定、頂底條件良好、構造簡單、煤層傾角小于55度的情況下使用。

（二）普采工藝適用條件

普采工藝中所使用到的設備成本較為低廉，一般情況下，普采設備的成本只相當于綜采設備的25%，但產量卻可達綜采產量的30%～50%。同時，普采適應地質變化的能力也要強于綜采工藝，能夠容易地實現工作面的搬遷。普采工藝適用條件為地質構造較為發育、形狀不規則、推進距離短的工作面。另外，普采工藝的操作易于掌握、上手較為簡單，目前是我國中小型煤礦機械化采煤發展的重點方向。

（三）炮采工藝適用條件

生產管理技術簡單、操作技術易掌握、適應性強、設備投資少是炮采工藝的優點，缺點則是勞動條件差、效率低及單產。以我國目前相關的采煤技術要求，只要不適用于機械化采煤條件的煤層都可利用炮采工藝。其適用條件為地質構造復雜、急傾斜煤層。

三、結語

綜上所述，煤炭資源是經濟與社會發展必不可少的重要資源之一，煤層賦存形式也是多樣的，其中急斜、傾斜、緩斜煤層儲量分別已達到了3.6%、10.1%以及86.3%，因此相應的采煤技術也必須能夠適應這種特點。隨著科學技術的快速發展，我國的采煤技術與工藝得到了長足的進步與發展，基本上在采煤的全過程實現了機械化，從而使采煤效率與產量實現了大幅度的跨越。