煤炭矿井开采技术研究

应用技术　Ｉ■　煤炭矿井开采技术研究　姚秋成　（开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司河北唐山０６３０００）　［摘要］由于煤层的自然条件和采用的机械不同，完成回采工作各工序的方法也就不同，并且在进行的顺序、时间和空间上必须有规律地加以安排和配合。　这种在采煤工作面内按照一定顺序完成各项工序的方法及其配合，称为采煤工艺。在一定时间内，按照一定的顺序完成回采工作各项工序的过程，称为采煤工艺过　程。　［关键词］开发技术煤炭工艺煤炭　中豳分类号：ＴＤ８２３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９～９１４Ｘ（２０１３）０４—０２３０—０１　一　煤炭开采的主要形式　（一）井下采煤　井下采煤的顺序。对于倾角ｌ０。以上的煤层一般分水平开采，每一水平又分　为若干采区，先在第一水平依次开采各采区煤层，采完后再转移至下一水平　开　采近水平煤层时，先将煤层划分为几个盘区，立井于井田中心到达煤层后，先采　靠近井筒的盘区，再采较远的盘区。如有两层或两层以上煤层，先采第一水平最　上面煤层，再自上而下采另外煤层，采完后向第二水平转移。　按落煤技术方法，地下采煤有机械落煤、爆破落煤和水力落煤三种，前二者　称为旱采，后者称为水采，我国水采矿井仅占１．５７％。旱采包括壁式采煤法和柱　式采煤法，以前者为主。壁式采煤法工作面长，一般ｌ【ｘ】～２００７ｍ，可以容纳功率　大，生产能力高的采煤机械，因而产量大，效率高。柱式采煤法工作面短，一般　６～３０７ｍ，由于工作面短，顶板易维护，从而减少了支护费用，主要缺点是回采　率低。　（二）露天采煤　移走煤层上覆的岩石及覆盖物，使煤敞露地表而进行开采称为露天开采，　其中移去土岩的过程称为剥离，采出煤炭的过程称为采煤。露天采煤通常将井　田划分为若干水平分层，自上而下逐层开采，在空间上形成阶梯状。　其主要生产环节：首先用穿孔爆破并用机械将岩煤预先松动破碎，然后用　采掘设备将岩煤由整体中采出，并装入运输设备，运往指定地点，将运输设备中　的剥离物按程序排放于堆放场；将煤炭卸在洗煤厂或其他卸矿点。　主要优缺点　优点为生产空间不受限制，可采用大型机械设备，矿山规模大，劳动效率　高，生产成本低，建设速度快。另外，资源回采率可达９０％以上，资源利用合理，　而且劳动条件好，安全有保证，死亡率仅为地下采煤的１／３０￣右。　主要缺点是占用土地多，会造成～定的环境污染，而且生产过程需受地形　及气候条件的制约。在资源方面，对煤赋存条件要求较严，只宜在埋藏浅，煤层　厚度大的矿区采用。　二　采煤方法与工艺　在发展现代采煤工艺的同时，继续发展多层次、多样化的采煤工艺，建立具　有中国特色的采煤工艺理论。我国长壁采煤方法已趋成熟，放顶煤采煤的应用　在不断扩展，应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高，急倾斜、不稳　定、地质构造复杂等难采煤层采煤方法和工艺的研究有很大空间，主要方向是　改善作业？条件，提高单产和机械化水平。　（一）开采技术　开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效　矿井开采技术。以？提高工作面单产和生产集中化为核心，以提高效率和经济效　益为目标，研究开发各种条件下？的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺，简单、　高效、可靠的生产系统和开采布置，生产过？程监控与科学管理等相互配套的成　套开采技术，发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化，进一步改进工艺和装备，　提高应用水平和扩大应用范围，提高采煤机械化的程度和水平。　（二）解决难题　开发“浅埋深、硬顶板、硬煤层高产高效现代开采成套技术”，主要解决以下　技术难题。　硬顶板控制技术，研究埋深浅、地压小的硬厚顶板控制技术，主要通过岩层　定向水力？压裂、倾斜深孔爆破等顶板快速处理技术，使直接顶能随采随冒，提　高顶煤回收率，且基本？顶能按一定步距垮落，既有利于顶煤破碎，又保证工作　面的安全生产。　硬厚顶煤控制技术，研究开发埋深浅、支承压力小条件硬厚顶煤的快速处　２３０　科技博览　理技术，包括高压？注水压裂技术和顶煤深孔预爆破处理技术，使顶煤体能随采　随冒，提高其回收率。　两硬条件下放顶煤开采快速推进技术，研究合适的综放开采回采工艺，优　化工序，缩短放煤？时间，提高工作面的推进度，实现高产高效。５～５．５ｍ宽煤巷　锚杆支护技术，通过宽煤巷锚？杆支护技术的研究开发和应用，有利于综采配套　设备的大功率和重型化，有助于连续采煤机？的应用，促进工作面的高产高效。　（三）缓倾斜薄煤层长壁开采　主要研究开发：体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤机？、刨煤机；研制　适合刨煤机综采的液压支架；研究开发薄煤层工作面的总体配套技术和高效开　采技术。　（四）缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采　应进一步加强完善支架结构及强度，加？强？支架防倒、防滑、防止顶粱焊缝　开裂和四连杆变形、防止严重损坏千斤顶措施等的研究，提高支架的可靠性，缩　小其与中厚煤层（采高３ｍ左右）高产高效指标的差距。　（五）各种综采高产高效综采设备保障系统　要实现高产高效，就要提高开机率，对“支架一围岩”系统、采运设备进行监　控。今后研究的重点是：通过电液控制阀组操纵支架和改善“支架一围岩”系统　控制，进一步完善液压信息、支架位态、顶板状态、支护质量信息的自动采集系　统；乳化液泵站及液压系统运行状态的检测诊断；采煤机在线与离线相结合的　“油ｎ＿磨屑”监测和温度、电信号的监测；带式输送机、刮板输送机全面状态监　控。　三　主要的开采技术　（一）深矿井开采技术　深矿井开采的关键技术是：煤层开采的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯和热　害治理及深井通风、井巷布置等；需要攻关研究的是：深井围岩状态和应力场及　分布状态的特征；深井作业场所工作环境的变化；深井巷道（特别是软岩巷道）　快速掘进与支护技术与装备；深井冲击地压防治技术与监测监控技术；深矿井　高产高效开采有关配套技术；深矿井开采热害治理技术与装备。　（二）“三下”采煤技术　提高数值模拟计算和相似材料模拟等，深入研究开果上覆岩层运动和地表　下陷规律，研究满足地表、建筑物、地下水资源保护需要的合理的开采系统和优　化参数，发展沉降控制理念和关键技术，包括用地表废料向垮落法工作面采空　区充填的系统；研究与应用各种充填技术和组合充填技术，村庄房屋加固改造　重建技术，适于村庄保护的开采技术；研究近水体开采的开采设计，工艺参数优　化和装备，提出煤炭开采与煤炭城市和谐统一的开采沉陷控制、开采村庄下压　煤、土地复垦和矿井水资源化等关键技术。　（三）优化巷道布置，减少矸石排放的开采技术　改进、完善现有采煤方法和开采布置，以实现开采效益最大化为目标，研究　开发煤矿地质条件开采巷道布置及工艺技术评价体系专家系统，实现开采方　法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配。　采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。采煤工艺的发　展将带动煤炭开采各环节的变革，现代采煤工艺的发展方向是高产、高效、高安　全性和高可靠性，基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合，研究开发强　力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采？煤设备和生产监控系统，改进和完善采　煤工艺。　参考文献　．　［１】石平五．我国科学采煤发展研究现状Ⅲ．陕西煤炭．２００８（１）．