淺談煤礦開采中井下采煤技術及采煤工藝選擇

亢雷強

【摘? 要】在我國煤礦企業的發展過程中，煤礦開采技術是煤礦行業的競爭核心。以往，煤礦在開采過程中經常采用傳統的人工方式，這種方式不僅開采效率低，速度慢，而且存在很高的安全風險，容易發生安全事故，造成人身傷亡。因此，很多企業為了提高煤礦開采的速度及安全性，對開采技術進行了更新。煤礦企業為了提高自身競爭力，不斷的對開采技術進行研發，最終成功創新了開采技術，也完善了整體的開采工藝。在此基礎上，對目前煤礦開采技術及工藝進行分析是很有必要的，通過分析才能夠明確開采工藝的區別及針對性應用。

【關鍵詞】煤礦開采;采煤技術;工藝

1.井下采煤技術的選擇

采煤技術常見的有長壁式、房柱式及充填式三類。下面將詳細介紹這三類采煤技術。

1.1 長壁式采煤技術

長壁式采煤技術是中國目前使用最為普遍的采煤技術，主要可分為傾向長壁和走向長壁。傾向長壁是指工作面按照煤層的傾向布置，而走向長壁指的是工作面按照煤層的走向布置（見圖1）。這種采煤技術的工作面開采范圍比較廣，產量高，工作面搬家次數少，其主要優點在于井下工作面巷道布置較為簡單，通風管理比較容易，適用于各種條件下煤層的開采。此外，長壁式采煤技術能最大限度地開采煤層。但這種采煤技術的缺點也十分明顯，其采用完全垮落法管理頂板，會導致地表下沉劇烈，嚴重破壞地表生態環境，而且工作面的準備周期比較長，需要一次性投入較多設備。目前，中國已研發了各種長壁式采煤技術的成套設備。

1.2 房柱式采煤技術

房柱式采煤技術也可以稱為短壁采煤技術。這項采煤技術在中國應用較少，在歐美發達國家應用得比較普遍。其需要配套專用的采煤設備，主要是連續采煤機和梭車。它的主要優點在于實現了煤層開采和掘進的一體化，即掘進就是在采煤，采煤也是在掘進，效率非常高，不存在長壁式采煤技術中的采掘接替緊張問題。但它的缺點也非常明顯，主要有以下幾方面：

（1）不便于通風管理。房柱式采煤技術應用中不存在專用的回風巷道，這導致礦井的通風管理十分困難，對于煤層瓦斯含量較高情況下煤層的開采十分不利。

（2）煤層的采出率非常低。這項采煤技術在開采過程中需要留設大量煤柱，且很多煤柱很難回收，通常情況下其回收率只有50%～60%，比長壁式采煤技術低20%～30%。

1.3充填采煤技術

充填采煤技術由長壁式采煤技術衍生而來，主要針對一些特殊情況下煤層的開采。長壁式采煤技術采用完全垮落法管理煤層頂板，會導致地表的不均勻下沉。地表的不均勻下沉會損害地表上的一些重要設施，如公路、鐵路及建筑物等。此外，當地表出現貫穿型裂縫時，會導致地表水斷流，這破壞了當地的生態環境。因此，發展了充填采煤技術。所謂的充填采煤技術是指在煤層開采后采用一些材料來充填采空區，從而抑制地表下沉。這是一種綠色開采技術，值得大部分煤礦推廣使用，其實施的關鍵在于找到合適的充填材料且材料成本在可接受范圍以內。

2.井下采煤工藝選擇分析

通常情況下，采煤工藝指的是煤礦開采中的破煤、裝煤、運煤及支護采用的形式。目前，采煤工藝主要有炮采工藝、普通機械化采煤工藝及綜合機械化采煤工藝。下面將重點分析這3種采煤工藝。

2.1炮采工藝

炮采工藝是一種古老的采煤工藝，其主要是通過打眼放炮的方式破煤、采用手工方式裝煤及采用皮帶機運煤，支護通常采用單體液壓支柱。這項工藝的效率一方面取決于煤層鉆眼的速度，另一方面還與工作面支護速度有關。這項工藝的工作面布置簡單，能適用于各種條件下煤層的開采。但由于工人勞動強度大，作業安全性很差，且工作面粉塵難以控制，這項采煤工藝被國家列入被淘汰的采煤工藝的名單。只在某些邊角煤回收中或煤層中含有鐵礦石的情況下，才應用此項工藝。

2.2普通機械化采煤工藝

普通機械化采煤工藝與炮采工藝最大的不同在于破煤時采用了采煤機，裝煤時采用了刮板機。這項工藝最大的特點在于實現了煤層開采的半機械化，極大地提高了煤層開采效率。它的主要優點在于對煤層的地質條件具有很強的適用性，是目前中小型礦井開采還在使用的方法;缺點在于采煤機割煤的時間短，支護頂板的時間長，極大地限制了煤層開采效率。同時，由于采用單體液壓支柱支護頂板，有發生冒頂事故的風險。

2.3綜合機械化采煤工藝

綜合機械化采煤工藝與普采采煤工藝最大的不同在于支護時采用了液壓支架，實現了煤層開采的完全機械化。可以說綜采工藝的發展是煤礦開采史上的一次技術革命，極大地提高了采煤效率，使礦井產量由原來的年產幾十萬噸提高到年產千萬噸。綜采工藝經過多年發展，衍生出了大采高一次采全厚和放頂煤2種適用于厚煤層及特厚煤層的開采工藝，極大地豐富了采煤工藝的內涵。這項工藝的缺點在于設備前期投資大，對準備巷道的斷面尺寸要求較高，對煤層賦存條件適用性非常差，且工作面搬家耗時長。此外，在煤層回采過程中，還會留下大量邊角煤。

現在很多礦井都已經采用了綜采工藝，其應用主要取決于煤層的厚度和傾角。當煤層厚度小于1.5 m時，普通的綜采工藝不能適用，需采用適用于薄煤層開采的綜采工藝。而對于傾角大于25°的煤層，不能采用綜采工藝。

3.結語

煤礦井下開采時，采煤技術和采煤工藝的選擇對于煤層開采的效率和安全性有著重要影響。常見的井下采煤技術有長壁式、房柱式及充填式三類。長壁式采煤技術是中國目前使用最為普遍的采煤技術，其主要優點在于井下工作面巷道布置較為簡單，通風管理比較容易，適用于各種條件下煤層的開采。目前井下采煤工藝主要有炮采工藝、普通機械化采煤工藝及綜合機械化采煤工藝。綜采工藝的發展是煤礦開采史上的一次技術革命，極大地提高了采煤效率，使礦井產量由年產幾十萬噸提高到年產千萬噸。

參考文獻

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