【摘要】采煤方法和工藝的進步和完善始終是采礦學(xué)科發(fā)展的主題和中心。采煤工藝的發(fā)展將帶動煤礦開采各環(huán)節(jié)的變革，現(xiàn)代采煤工藝正在向高產(chǎn)、高效、高安全性和高可靠性方向發(fā)展，基本途徑是使采煤技術(shù)與現(xiàn)代高新技術(shù)相結(jié)合。本文分析了當前煤礦開采中開采技術(shù)的重要性，探討礦井開采的關(guān)鍵技術(shù)問題以及對礦井開采技術(shù)的發(fā)展方向進行了展望。

【關(guān)鍵詞】煤礦；開采技術(shù)；發(fā)展趨勢

0.前言

煤礦開采方法及技術(shù)對煤礦的安全生產(chǎn)、采煤設(shè)備能力的發(fā)揮、生產(chǎn)成本、經(jīng)濟效益具有十分重要的作用。一個煤礦的生產(chǎn)經(jīng)營狀況，除了自然地質(zhì)條件和管理水平外，主要取決于開采方法的先進性和適應(yīng)性。我國從炮采—普通機械化采煤—高檔普采—綜合機械化采煤—綜采放頂煤—強力綜采技術(shù)的發(fā)展，使采煤工作面的年單產(chǎn)由幾萬噸、幾十萬噸、幾百萬噸到上千萬噸。事實充分證明了煤礦開采技術(shù)的發(fā)展對煤礦產(chǎn)量、經(jīng)濟效益的重要作用。同時，煤礦開采是一個傳統(tǒng)的工業(yè)，高新技術(shù)的含量較低，如何適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在競爭中求生存與發(fā)展，煤礦的開采技術(shù)正是其核心問題。因此，從戰(zhàn)略上確定好開采技術(shù)的創(chuàng)新方向，從戰(zhàn)術(shù)上搞好開采技術(shù)創(chuàng)新，對煤炭工業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展具有重要意義。

1.開采技術(shù)發(fā)展的方向

在當今科技經(jīng)濟發(fā)展的新形勢下，煤炭開采技術(shù)的研究必須面向國內(nèi)國外兩個市場、面向經(jīng)濟建設(shè)主戰(zhàn)場，立足于煤炭開采技術(shù)的前沿，立足于中國煤炭發(fā)展戰(zhàn)略所必要的技術(shù)儲備，立足于煤炭工業(yè)中長期發(fā)展戰(zhàn)略所必須的關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，立足于煤炭工業(yè)工程實際問題的解決，重點從事中長期研究開發(fā)和技術(shù)儲備，跟蹤產(chǎn)業(yè)科技前沿，開發(fā)有自主知識產(chǎn)權(quán)的以煤礦開采技術(shù)及配套裝備為主導(dǎo)的核新技術(shù)。采煤方法和工藝的進步和完善始終是采礦學(xué)科發(fā)展的主題和中心。采煤工藝的發(fā)展將帶動煤礦開采各環(huán)節(jié)的變革，現(xiàn)代采煤工藝正在向高產(chǎn)、高效、高安全性和高可靠性方向發(fā)展，基本途徑是使采煤技術(shù)與現(xiàn)代高新技術(shù)相結(jié)合。研制和使用強力、高效、可靠、耐用及智能化的采煤設(shè)備及監(jiān)控系統(tǒng)，改進和完善采煤工藝在發(fā)展現(xiàn)代采煤工藝的同時，繼續(xù)發(fā)展，改進多層次、多樣化的采煤工藝，通過科學(xué)總結(jié)實踐經(jīng)驗，建立我國系統(tǒng)的采煤工藝理論。

1.1開發(fā)煤礦高效集約化生產(chǎn)技術(shù)、建設(shè)生產(chǎn)高度集中、高可靠性的高產(chǎn)高效礦井開采技術(shù)。

1.2開發(fā)“淺埋深、硬頂板、硬煤層高產(chǎn)高效現(xiàn)代開采成套技術(shù)”，主要解決以下技術(shù)難題。硬頂板控制技術(shù)，研究埋深淺、地壓小的硬厚頂板控制技術(shù)，主要通過巖層定向水力壓裂、傾斜深孔爆破等頂板快速處理技術(shù)，使直接頂能隨采隨冒，提高頂煤回收率，且基本頂能按一定步距垮落，既有利于頂煤破碎，又保證工作面的安全生產(chǎn)。兩硬條件下放頂煤開采快速推進技術(shù)，研究合適的綜放開采回采工藝，優(yōu)化工序，縮短放煤時間，提高工作面的推進度，實現(xiàn)高產(chǎn)高效。

1.3緩傾斜薄煤層長壁開采。主要研究開發(fā)：體積小、功率大、高可靠性的薄煤層采煤機、刨煤機；研制適合刨煤機綜采的液壓支架；究開發(fā)薄煤層工作面的總體配套技術(shù)和高效開采技術(shù)。

1.4緩傾斜厚煤層一次采全厚大采高長壁綜采。應(yīng)進一步加強完善支架結(jié)構(gòu)及強度，加強支架防倒、防滑、防止頂梁焊縫開裂和四連桿變形、防止嚴重損壞千斤頂措施等的研究，提高支架的可靠性，縮小其與中厚煤層高產(chǎn)高效指標的差距。

2.深礦井開采技術(shù)

深礦井開采的關(guān)鍵技術(shù)是：煤層開采的礦壓控制、沖擊地壓防治、瓦斯和熱害治理及深井通風、井巷布置等；需要攻關(guān)研究的是：深井圍巖狀態(tài)和應(yīng)力場及分布狀態(tài)的特征；深井作業(yè)場所工作環(huán)境的變化；深井巷道快速掘進與支護技術(shù)與裝備；深井沖擊地壓防治技術(shù)與監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)；深礦井高產(chǎn)高效開采有關(guān)配套技術(shù)；深礦井開采熱害治理技術(shù)與裝備。

3.“三下”采煤技術(shù)

提高數(shù)值模擬計算和相似材料模擬等，深入研究開采上覆巖層運動和地表沉陷規(guī)律，研究滿足地表、建筑物、地下水資源保護需要的合理的開采系統(tǒng)和優(yōu)化參數(shù)，發(fā)展沉降控制理論和關(guān)鍵技術(shù)，包括用地表廢料向垮落法工作面采空區(qū)充填的系統(tǒng)；研究與應(yīng)用各種充填技術(shù)和組合充填技術(shù)，村莊房屋加固改造重建技術(shù)，適于村莊保護的開采技術(shù)；研究近水體開采的開采設(shè)計、工藝參數(shù)優(yōu)化和裝備，提出煤炭開采與煤礦城市和諧統(tǒng)一的開采沉陷控制、開采村莊下壓煤、土地復(fù)墾和礦井水資源化等關(guān)鍵技術(shù)。

4.優(yōu)化巷道布置，減少矸石排放的開采技術(shù)

改進、完善現(xiàn)有采煤方法和開采布置，以實現(xiàn)開采效益最大化為目標，研究開發(fā)煤礦地質(zhì)條件開采巷道布置及工藝技術(shù)評價體系專家系統(tǒng)，實現(xiàn)開采方法、開采布置與煤層地質(zhì)條件的最優(yōu)匹配。重點研究高產(chǎn)高效礦井開拓部署與巷道布置系統(tǒng)的優(yōu)化，簡化巷道布置，優(yōu)化采區(qū)及工作面參數(shù)，研究單一煤層集中開拓，集中準備、集中回采的關(guān)鍵技術(shù)，大幅度降低巖巷掘進率，多開煤巷，減少出矸率；研究矸石在井下直接處理、作為充填材料的技術(shù)。

5.采場圍巖控制技術(shù)

5.1進一步完善采場圍巖控制理論。以科學(xué)合理、優(yōu)化高效的巖層控制技術(shù)來保證開采活動的安全、高效、低成本為目標，深入總結(jié)我國幾十年的礦山壓力研究成果，以理論分析（解析法）、現(xiàn)代數(shù)學(xué)力學(xué)和實測法相結(jié)合運用先進的計算機技術(shù)，深入研究各種煤層地質(zhì)及開采條件，不斷完善采場圍巖控制技術(shù)。

5.2研究堅硬頂板與破碎頂板條件下應(yīng)用高技術(shù)低成本巖層控制技術(shù)。目前，由于應(yīng)用高壓注水、深孔預(yù)裂爆破處理堅硬頂板和應(yīng)用化學(xué)加固技術(shù)存在工藝復(fù)雜、成本高的問題，因而需進一步研究開發(fā)新技術(shù)、新工藝、新材料來解決這些問題。

5.3放頂煤開采巖層和支架—圍巖相互作用機理。研究放頂煤開采力學(xué)模型、圍巖應(yīng)力、頂煤破碎機理、支架—頂煤—直接頂—基本頂相互作用關(guān)系；運用離散元等方法研究頂煤放落規(guī)律，提出放煤優(yōu)化準則和提高頂煤回收率的途徑。

5.4支護質(zhì)量與頂板動態(tài)監(jiān)測技術(shù)。在總結(jié)緩傾斜中厚長壁工作面開展支護質(zhì)量與頂板動態(tài)監(jiān)測方面，應(yīng)進一步在堅硬頂板、破碎頂板、急傾斜、放頂煤工作面開展支護質(zhì)量與頂板動態(tài)監(jiān)測，同時應(yīng)不斷完善現(xiàn)有的監(jiān)測技術(shù)，發(fā)展智能化監(jiān)測系統(tǒng)，改進監(jiān)測儀表，使監(jiān)測儀表向直觀、輕便、小型化方向發(fā)展。

5.5沖擊地壓的預(yù)測和防治。通過計算機模擬研究沖擊性礦壓顯現(xiàn)發(fā)生的機理；進一步完善沖擊性礦壓顯現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)，發(fā)展遙控測量和預(yù)報技術(shù)，完善沖擊性礦壓綜合防治措施的優(yōu)化選擇專家系統(tǒng)。

5.6研究開發(fā)新型的支護設(shè)備。研究硬煤層、硬頂板放頂煤液壓支架，完善液壓支架性能和快速移架系統(tǒng)，開發(fā)耐炮崩、輕型化單體液壓支柱和厚煤層巷道錨索和可伸縮錨桿。

6.煤炭地下氣化技術(shù)

煤炭地下氣化技術(shù)是將處于地下的煤炭進行有控制的燃燒，通過對煤的熱化學(xué)作用而產(chǎn)生可燃氣體的過程。煤炭地下氣化技術(shù)屬于一種特殊的采煤方法，它屬國際首創(chuàng)。煤炭地下氣化技術(shù)具有投資少、工期短、見效快、用人少、效率高、成本低、效益好等優(yōu)（下轉(zhuǎn)第303頁）（上接第270頁）點，尤其適合我國煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜、劣質(zhì)煤比例高“、三下”壓煤嚴重的具體國情，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。應(yīng)繼續(xù)研究完善“長通道、大斷面、兩階段”和“礦井式氣化”兩種典型煤炭地下氣化工藝，進行較大規(guī)模的地下氣化試驗研究，摸索實現(xiàn)“兩個控制、三個穩(wěn)定”的技術(shù)途徑，并實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)探索應(yīng)用的途徑。

7.結(jié)論

應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)理論新方法與高新技術(shù)，研究解決采礦問題，探求采礦規(guī)律；采礦科學(xué)與其它科學(xué)的相互結(jié)合，豐富和擴展了煤礦開采技術(shù)，是當今煤礦開采技術(shù)的發(fā)展方向。

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