李 勁

(山西汾西礦業(yè)集團(tuán)正令煤業(yè)公司，山西孝義032300)

0 引言

我國是煤炭資源大國，因此煤炭的開采利用是國家的重要經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)之一。目前，對采煤工藝和采煤技術(shù)的不斷發(fā)展，煤炭資源在開采方面更加合理科學(xué)，降低了浪費(fèi)，提高了經(jīng)濟(jì)利用率和經(jīng)濟(jì)效益。本文從我國目前的采煤工藝的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行討論，詳細(xì)介紹采煤工藝和采煤技術(shù)的發(fā)展研究成果。

1 采煤工藝分類

我國的煤炭資源分布不均勻，加上開采條件和煤礦所有制的差異等因素，主要的工藝分為3 種，分別是國有煤礦的綜采工藝、地方煤礦的普通機(jī)械采煤工藝、鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦的爆破采煤工藝。

1.1 綜合機(jī)械化采煤工藝

綜合機(jī)械化采煤工藝簡稱綜采工藝。該種工藝在采煤的整個(gè)過程中全部的生產(chǎn)程序都是由機(jī)械設(shè)備來完成的，因此大大減少了工人的勞動強(qiáng)度，相應(yīng)的施工的安全系數(shù)也明顯得到提高，是目前我國綜采工藝中最為先進(jìn)的工藝技術(shù)。通過使用高科技設(shè)備比如雙滾筒采煤機(jī)的使用，在割煤工序中由于煤層的高低起伏變化，工人只需要將采煤機(jī)進(jìn)行調(diào)整就可適應(yīng)煤層的高低變化，運(yùn)用單雙向的割煤技術(shù)將頂煤和底煤割掉，而割取完成之后采煤的滾筒運(yùn)用投擲功能將煤直接投擲到運(yùn)輸機(jī)上。炮煤機(jī)的結(jié)構(gòu)非常簡單，檢修方便、自控能力非常強(qiáng)，對于煤層厚度在2 m 以下的薄煤層開采和割煤非常方便，如果煤層厚度超過2 m，刨煤機(jī)的使用會受到一定的影響。原煤被投擲到運(yùn)輸機(jī)之后，再由工人運(yùn)用橋式轉(zhuǎn)載機(jī)和帶式運(yùn)輸機(jī)將煤運(yùn)出即可。機(jī)械操作省時(shí)省力安全可靠才，采煤優(yōu)勢非常明顯。

1.2 爆破式采煤法

爆破式采煤方法最適宜于地質(zhì)環(huán)境比較復(fù)雜的煤層，一般是鄉(xiāng)鎮(zhèn)私人煤礦企業(yè)的采煤工藝的首選。該種方法相對比較落后，但是獨(dú)特的爆破式采煤工藝設(shè)備非常簡單，因此采煤的成本相對較低，對于地質(zhì)地形的適應(yīng)能力比較強(qiáng);其缺點(diǎn)是勞動強(qiáng)度比較大，另外工人在應(yīng)用爆破方式時(shí)首先要詳細(xì)分析煤層的硬度、厚度和分布屬性，然后根據(jù)所得信息來確定爆破參數(shù)。爆破參數(shù)包括煤塊的破碎度等，在爆破的過程中要注意煤壁、頂板、支柱以及最后運(yùn)輸?shù)陌踩?。在保證爆破強(qiáng)度的情況下，盡量減少雷管等爆破物的使用，以防止造成更大的財(cái)產(chǎn)損壞?，F(xiàn)今在爆破采煤工藝技術(shù)上也有所改進(jìn)，大部分煤礦企業(yè)均使用毫秒爆破技術(shù)，從而不僅保證了爆破效果，同時(shí)還極大地提高了原煤的生產(chǎn)效率。原煤在運(yùn)輸過程中大多都是由爆破效應(yīng)來完成，只有部分是依靠勞動力來完成，和原始的采煤工藝相比明顯降低勞動強(qiáng)度。

1.3 普通機(jī)械采煤工藝

普通機(jī)械采煤工藝是爆破采煤工藝的有效補(bǔ)充。一般來說在采煤工程中，落煤和裝煤等工序均是靠采煤機(jī)械來完成，但是原煤的運(yùn)輸、支護(hù)和采空區(qū)的處理方面，基本上和爆破采煤工藝一致。普通機(jī)械采煤工藝顧名思義還是要利用機(jī)械來完成采煤的一系列工序。與綜采工藝相同，其采煤機(jī)也分為兩種，分別是單雙滾筒采煤機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)單向和雙向切割技術(shù)。該種工藝最適合用于煤層厚度在1.5 m 以下，煤層的形狀高低起伏等變化比較怪異，同時(shí)掘進(jìn)距離比較短的工作面。

2 不同采煤方法的優(yōu)缺點(diǎn)

我國地域廣闊，東西南北的跨度都比較大，因此地質(zhì)條件和煤層情況均有明顯的差異，這就要求在采煤技術(shù)的選擇上比較多樣化。在我國采煤方法主要包括柱式體系采煤法、急斜煤層采煤法、長壁放頂煤采煤法、傾斜長度采煤法、長壁采煤法等。其中實(shí)用性最強(qiáng)、技術(shù)最成熟、應(yīng)用最為廣泛的采煤方法就是長臂采煤法。傾斜長臂采煤方法的優(yōu)點(diǎn)是布置比較簡單，巷道的掘進(jìn)和維護(hù)費(fèi)用較低，投產(chǎn)也非常快。由于運(yùn)輸系統(tǒng)相對比較簡單，所以運(yùn)輸費(fèi)用也相應(yīng)降低，該種方法在開采過程中不會受到斷層的影響，因此掘進(jìn)工作面的連續(xù)性能夠得到保證。其缺點(diǎn)是下行通風(fēng)問題得不到有效的解決，因此導(dǎo)致無法長距離地進(jìn)行掘進(jìn)和運(yùn)輸，甚至連行人都異常困難。

在中斜度煤層、近水平煤層和緩斜度煤層的開采過程中，由于在采空區(qū)域的處理和頂板支護(hù)的處理上，傾斜分層下行垮落采煤法可以通過鋪設(shè)假頂?shù)姆绞酵昝澜鉀Q，并且在保證安全生產(chǎn)的前提下提升煤礦的采出率。但是該種方法的生產(chǎn)組織以及生產(chǎn)管理工作比較復(fù)雜，因此在認(rèn)識到不足的同時(shí)，科研人員不斷進(jìn)行實(shí)踐研究，煤礦開采技術(shù)已逐步取代了分層開采方式。

長壁放頂煤采煤法在巷道的掘進(jìn)率上比較低，非常的高產(chǎn)和高效，其優(yōu)點(diǎn)是工作面搬遷的情況非常少，對于煤層的賦存條件和地質(zhì)條件的適應(yīng)性比較強(qiáng)。急傾斜煤層是典型的分布較廣但是產(chǎn)量較少的類型，在急傾斜煤層中的中厚和厚煤層采煤方法的使用中，偽斜柔性掩護(hù)支架應(yīng)用起到了較好的經(jīng)濟(jì)效果。隨著采煤技術(shù)的不斷精進(jìn)，巷道簡化布置和側(cè)向放煤技術(shù)的應(yīng)用使得急傾斜煤層的開采更加高效和安全。

3 地下采煤工藝的基本條件

我國的地形分布和地質(zhì)結(jié)構(gòu)均比較復(fù)雜，因此各個(gè)地區(qū)的煤炭資源在開采時(shí)都要根據(jù)地理環(huán)境制定相應(yīng)的開采方法，地質(zhì)條件存在差異，對于設(shè)備、技術(shù)等的要求均會有所不同。綜合考量之后，選擇比較適宜的采煤工藝，從而保證高效和高產(chǎn)。

綜采工藝的適宜條件。綜采工藝由于機(jī)械化程度比較高，因此大大提升生產(chǎn)效率，同時(shí)能夠兼顧生產(chǎn)施工人員的安全，對于勞動力比較缺乏的地區(qū)比較適宜;其缺點(diǎn)是對于煤層的要求相對比較高，因?yàn)槭侨珯C(jī)械化生產(chǎn)，所以生產(chǎn)成本比較高，再加上機(jī)械設(shè)備的操作需要專業(yè)的操作人員做技術(shù)支撐，因此對于技術(shù)的要求也比較高?？紤]到這些因素，綜采工藝的開采條件是煤層的結(jié)構(gòu)比較簡單，煤層的地層和頂層的條件都非常好，煤層的傾斜角度和賦存值波動范圍均比較小，其中對于傾斜角度的要求在55°以下。

普通的機(jī)械化采煤工藝較綜采工藝其機(jī)械化程度明顯較低，相應(yīng)的生產(chǎn)成本也明顯較低，但是生產(chǎn)效率也只能占到綜采工藝的一半;但是其優(yōu)點(diǎn)也非常明顯，比如對于煤層的地質(zhì)要求較低，能夠應(yīng)對比較復(fù)雜的煤層結(jié)構(gòu)，和爆破采煤工藝相比，其操作更加簡便，能夠很好地適應(yīng)地質(zhì)結(jié)構(gòu)小、巷道的推進(jìn)距離較短等煤層的開采施工。

4 采煤準(zhǔn)備與開拓方式

4.1 準(zhǔn)備方式

目前，在我國應(yīng)用最為廣泛的采煤準(zhǔn)備方式包括帶區(qū)式、采區(qū)式以及盤區(qū)式三種形式，而最為常用的準(zhǔn)備方式是采區(qū)方式，主要是因?yàn)閹^(qū)式和盤區(qū)式兩種準(zhǔn)備方法會因?yàn)槊簩拥膬A斜角度而受到影響。①帶區(qū)式:該種準(zhǔn)備方式的巷道布置比較簡單，但是對于煤層的傾角有一定的要求，一般的煤層傾角要小于12°坡度比較緩的煤層，坡度較緩特別是坡度趨近于水平的煤層，開采準(zhǔn)備工作時(shí)經(jīng)濟(jì)效益異常顯著。主要的準(zhǔn)備方式可以細(xì)分為兩種，分別是:單一煤層相鄰兩分帶工作面和煤層群相鄰兩分帶工作面帶區(qū)的準(zhǔn)備工作。②采區(qū)式有上下山聯(lián)合準(zhǔn)備方式、煤層群分組集中采取聯(lián)合方式。③盤區(qū)式。主要包括上山盤區(qū)單層、聯(lián)合準(zhǔn)備方式，盤區(qū)石門集中平巷聯(lián)合準(zhǔn)備方式等。

4.2 開拓方式

目前，在我國最常用的開拓方式包括:多井筒分區(qū)域開拓、平硐開拓、斜井開拓、立井開拓和綜合開拓方式。

5 結(jié)語

我國工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，促使采煤工藝技術(shù)也得到了迅速提高。作為煤炭資源開發(fā)工作者，一定要不斷鉆研先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，使采煤工藝技術(shù)更加智能化、機(jī)械化，順應(yīng)市場的需求，促使煤炭資源在國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起到更大的作用。

［1］趙杰.目前我國采煤工藝技術(shù)現(xiàn)狀及其研究［J］.山東煤炭科技，2010(1).

［2］孫永奎.采煤工藝技術(shù)發(fā)展的研究［J］.煤，2013(15).