煤礦開采中常見采煤工藝的適用條件分析

＊王利強

（晉能控股煤業集團挖金灣虎龍溝煤業公司 山西 038300）

引言

在采煤行業持續發展的基礎上，衍生出了多種采煤工藝，可以適用于大部分采煤工況，為采煤行業的整體發展奠定了良好的基礎。在煤礦開采的過程中，如何實現對采煤工藝的合理選擇是需要關注的重點問題。目前的煤礦開采工作已經趨于機械化和標準化發展，但所面臨的采煤工況卻愈發復雜，這為采煤工藝的選擇帶來了一定的難度，為能促進采煤效率的提升，對采煤工藝的適用條件展開研究十分必要。

1.煤礦開采中常見的采煤工藝類型

(1)綜采工藝

綜采工藝指的是集采煤、運輸和采空區處理為一體的系統化采煤工藝（綜采工作面見圖1）。相對于其他采煤工藝來說，其優勢表現為開采效率更高，且作業強度較低，具備安全作業的優勢。目前來講綜采工藝是煤礦開采中的首選采煤工藝，其主要作業內容包括割煤、運煤和采空區處理。其中的割煤工序又可細分為破煤作業和裝煤作業，常用的割煤機械為滾筒式采煤機，最初是采用單滾筒或者雙滾筒采煤機，在不斷發展中，為了適應更為復雜的采煤工況，研發出了可調節的雙滾筒采煤機進行割煤作業，適用性更高且作業效率也有了明顯的提升。完成破煤操作后，借助結構相對簡單的包煤機進行裝煤作業，之后采用刮板式輸送機達成運煤目的，主要是由于其與雙滾筒采煤機的作業效率相匹配可以實現破煤、運煤工序的有效銜接[1]。最后借助液壓支架實現對采空區域的安全處理，提升采煤作業的安全性和可靠性。

圖1 綜采工藝工作面立面示意圖

(2)連采工藝

連采工藝具備機械化程度高的特性，為了實現各個采煤環節的有效銜接，通常需要借助連續采煤機來完成破煤以及裝煤作業，此外還需利用可伸縮的運煤機、錨桿支護結構以及鏟車進行物料搬運與工作面清理，借助多種機械化設備實現了機械化生產的目標。在我國由于受到科技水平的限制，連采工藝還未實現普及應用，僅有一些大型的采煤公司采用該種采煤工藝，因其可以實現掘進和采煤作業的同時推進，有效提升了采煤的效率，同時也可減少勞動資源的投入，可增強采煤的效益。

(3)爆破采煤工藝

采取爆破工藝時，主要作業內容包括爆破、裝煤、運煤、支護以及采空區域處理等，同樣屬于一項系統性工程。在爆破工藝中，每個作業工序均單獨存在，需要各個工序相互配合才能實現高效開采的目標。該類采煤工藝的特點為所需設備簡單，在一些較為復雜的工況中也可適用。爆破采煤工藝中的工作重點為，對爆破位置的合理選擇和對炸藥用量的合理控制，具體作業中需要根據礦區的地質結構和特點來明確炸藥用量，在保障不破壞支柱、頂板以及輸送機的前提下，合理安排爆破位置，這既可減少炸藥和雷管的使用量，還可保障爆破效果，使煤塊相對均勻。

為此，在針對特定的礦區采取爆破采煤工藝之前，首先應對煤層的頂板穩定度以及煤層厚度、地質結構硬度等參數進行分別考察[2]。在此基礎上確定爆破位置，合理設計鉆孔位置，并使用電鉆進行打孔操作，放置適量的雷管與炸藥。近些年來，隨著煤礦開采率的提升，爆破采煤工藝也逐漸趨于成熟，不論是出塊率還是開采效率均有了很大程度的提升。在爆破采煤過程中，只有從工作面落下的煤塊能跟隨輸送機輸送至指定位置，其余煤塊均需人工裝載，在煤礦產量較大的礦井內也可借助裝載機完成煤塊的裝載作業。

2.依據采煤工藝特點分析其適用條件

(1)綜采工藝特點及其適用條件

綜采工藝因具備產煤量高，施工效益明顯和安全系數高等優勢備受采煤行業的關注。但由于其設備成本偏高很難實現大范圍應用，且綜采工藝技術對于礦區生產環境也提出了較高的要求，其煤層賦存條件必須滿足綜采工藝的應用要求才能充分發揮綜采工藝的優勢，保障產煤效率和產煤質量。如圖2的綜采工藝順槽運輸機的價格在7-10萬不等。與此同時，應用該項采煤工藝時，還對相關操作人員的專業能力和管理能力提出了較高的要求，受到生產成本以及生產人員技術水平的影響，綜采工藝很難在我國進行大范圍應用。縱觀前期的綜采工藝應用案例可以總結出，綜采工藝的適用條件如下：

圖2 綜采工藝順槽運輸機

第一，煤層構造應相對簡單；第二，煤層賦存應相對穩定；第三，頂板和底板條件要滿足綜采作業需求；第四，煤層的傾斜角度在55°以下為宜。礦區生產條件全面滿足上述要求后才能考慮采用綜采工藝，以此來保障采煤效益[3]。

(2)連采工藝特點及其適用條件

連采工藝的特點表現為成本投入較低、出煤速度快，且機械化程度較高，有效減少了煤礦開采工作中的勞動力投入。與此同時，借助機械化生產也可提高采煤作業的安全性。除此之外，該種采煤工藝也存在一定的弊端，即作業空間內的通風條件較差，作業環境較為惡劣，也可能產生一定的資源浪費，使部分煤炭資源難以有效回收。連采工藝的工藝特點決定了其對煤礦區域的地質條件提出了一定的要求，在一些淺層煤礦開采工作中較為適用，總結前期的煤礦開采經驗，其適用條件包括如下幾點：

第一，要求煤層深度不宜過大；第二，煤層結構不宜過于復雜；第三，煤質應以硬質和中硬質煤質為主；第四，煤層的傾斜角度應處于15°以下，越接近水平的煤層越適合采取連采工藝。與綜采工藝相比，連采工藝的出煤率相對較低，且適用性不強。

(3)爆破采煤工藝特點及其適用條件

爆破采煤工藝的特點表現為機械設備的用量較少，技術要求不高，但對于炸藥以及雷管的用量需要相對準確，同時保障對爆破位置的合理選擇，在滿足上述要求后，方能保障煤礦開采的效率。該種采煤工藝的優勢在對于采煤工況沒有較為明確的要求，在我國的采煤技術政策中指出，對于無法采取機采措施的煤層均可選用爆破工藝。目前來講，一些淺層和益于開采的煤礦越來越少，工況復雜且地質構造復雜的煤層開采需求較高。因此，現階段爆破采煤工藝屬于較為常用的采煤工藝。尤其是對于一些傾斜角度較大的煤層和地質構造復雜的煤層，爆破采煤工藝的作用更為明顯，已經成為我國煤礦開采工作中必不可少的采煤工藝之一。特別是在煤炭資源需求較大的今天，更應加強對爆破采煤工藝的重視，通過技術改造與升級來改善爆破開采中存在的不足，盡可能提升其單產產量和開采效益。

3.結語

綜上所述，煤礦開采的過程中，對于采煤工藝的科學選擇是保障煤礦開采效率和煤炭資源產量的關鍵性工作內容。本文中針對常見的采煤工藝及其特點做出了具體的分析，并且結合前期的采煤經驗對于采煤工藝的適用條件做出了總結。證實了，在煤礦開采的過程中，應綜合考慮煤礦區域的煤層賦存狀況以及地質結構等因素，方能保障對采煤工藝的合理選擇。此外，應該明確的是在選擇采煤工藝時，還需要考慮到經濟性因素、安全性因素和生產效益方面的因素，對礦區工況以及采煤條件作出具體分析后，再選擇適宜的采煤工藝方能保障煤礦開采的效益，促進采煤行業的整體進步與發展，為社會生產提供充足的煤炭資源。