摘要：在煤礦開(kāi)采中，分為露天開(kāi)采和井下開(kāi)采兩種形式，考慮我國(guó)煤層的貯藏深度較大，井下采煤最為常見(jiàn)。煤礦井下開(kāi)采存在很多的影響因素，要求工作人員能夠?qū)Σ擅汗に嚪椒ㄟM(jìn)行合理選擇，以此來(lái)保證采煤的效率和安全。本文從采煤工藝的發(fā)展情況出發(fā)，就井下采煤工藝方法的選擇進(jìn)行了分析和討論，希望能夠?yàn)槊旱V開(kāi)采提供參考，確保煤礦生產(chǎn)的順利實(shí)施。

Abstract： In coal mining， there are two forms of open-pit mining and underground mining. Considering the storage depth of coal seams in China， underground coal mining is the most common. There are many influencing factors in underground coal mining， and workers are required to make a reasonable choice of coal mining technology to ensure the efficiency and safety of coal mining. Starting from the development of coal mining technology， this article analyzes and discusses the selection of underground coal mining technology， hoping to provide a reference for coal mining and ensure the smooth implementation of coal production.

關(guān)鍵詞：井下采煤;工藝;方法;選擇

Key words： underground coal mining;technology;method;selection

中圖分類(lèi)號(hào)：TD823 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）30-0143-02

0 ?引言

煤炭資源在推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮著不容忽視的作用，新時(shí)期，隨著我國(guó)國(guó)民基尼發(fā)展速度的加快，社會(huì)對(duì)于煤炭資源的需求量不斷增長(zhǎng)，為了能夠更好的滿足煤炭需求，煤礦企業(yè)開(kāi)始積極引入先進(jìn)的采煤工藝方法，帶動(dòng)了煤礦井下開(kāi)采方式的轉(zhuǎn)變，提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，也為煤礦井下作業(yè)的安全提供了良好保障。

1 ?我國(guó)采煤工藝的發(fā)展情況

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

以工業(yè)化發(fā)展為支撐，我國(guó)的采煤工藝技術(shù)開(kāi)始逐漸從傳統(tǒng)的勞動(dòng)密集型朝著資金密集型和技術(shù)密集型的方向轉(zhuǎn)變。在煤礦開(kāi)采中，自動(dòng)化設(shè)備的引入，使得機(jī)械化開(kāi)采得以實(shí)現(xiàn)，而專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的參與，推動(dòng)了專(zhuān)家系統(tǒng)和自動(dòng)化設(shè)備的一體化，極大地提高了煤礦開(kāi)采的效率，降低了開(kāi)采過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。從煤炭企業(yè)的角度分析，新的發(fā)展環(huán)境下，企業(yè)經(jīng)營(yíng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，經(jīng)營(yíng)項(xiàng)目不斷增多，煤炭開(kāi)采管理系統(tǒng)以及再利用恢復(fù)管理系統(tǒng)得到了完善，自動(dòng)化預(yù)警系統(tǒng)、實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)等的應(yīng)用，更是為各項(xiàng)工作的有序展開(kāi)提供了良好保障。從煤礦工作人員的角度，自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用使得人員的分配變得更加自由靈活，帶動(dòng)了勞動(dòng)力市場(chǎng)的活躍。當(dāng)然，在采煤工藝發(fā)展中，同樣存在不少問(wèn)題，如機(jī)械操作不當(dāng)引發(fā)的生產(chǎn)成本增加問(wèn)題，工作面擴(kuò)大帶來(lái)的不同系統(tǒng)的協(xié)調(diào)調(diào)度問(wèn)題等。

1.2 發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)階段，我國(guó)采煤工藝的發(fā)展呈現(xiàn)出了幾個(gè)比較顯著的趨勢(shì)：一是集約化開(kāi)拓和布置技術(shù)。就目前而言，多數(shù)煤礦已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化生產(chǎn)，不過(guò)因?yàn)槊旱V開(kāi)采中存在大量的不可控因素，很容易出現(xiàn)生產(chǎn)浪費(fèi)和資源浪費(fèi)的問(wèn)題，對(duì)此，可以在煤礦開(kāi)采環(huán)節(jié)引入集約化生產(chǎn)模式，如果地質(zhì)條件不允許，則可以采用多井生產(chǎn)、一井出煤模式，減少空間和設(shè)備占用的同時(shí)，能夠?qū)ιa(chǎn)流程進(jìn)行簡(jiǎn)化，降低采煤成本;二是機(jī)電一體化設(shè)備的應(yīng)用。煤礦開(kāi)采難度大，管理工作復(fù)雜，對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行有著相當(dāng)嚴(yán)格的要求，基于此，煤炭企業(yè)應(yīng)該積極引入先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，做好系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)工作，對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行嚴(yán)格控制。傳感檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制技術(shù)以及電力電子驅(qū)動(dòng)技術(shù)等的應(yīng)用，使得機(jī)電一體化設(shè)備在煤礦生產(chǎn)中得到了普及，為系統(tǒng)管理提供了便利。

2 ?常見(jiàn)的井下采煤工藝方法

2.1 普通采煤工藝

普通采煤工藝也稱普通機(jī)械化采煤工藝，雖然使用了機(jī)械化采煤設(shè)備，不過(guò)支護(hù)工作需要由人工實(shí)現(xiàn)，其他工藝則可以借助機(jī)械實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。相比綜合采煤工藝，普通采煤工藝中的設(shè)備功率更低，開(kāi)采效率略有不如。在對(duì)井下工作面進(jìn)行支護(hù)的過(guò)程中，如果沒(méi)有特殊要求，采用的多是錯(cuò)梁直線柱體支護(hù)的方式，以金屬梁頂為支護(hù)材料，配合單體液壓支柱完成支撐，如果必要，可以使用能夠自由移動(dòng)的支架。工作面中每一個(gè)支護(hù)柱體的距離應(yīng)該控制在0.6-0.8m，支護(hù)排柱的距離則應(yīng)該控制在0.8-1.2m之間。

2.2 綜合采煤工藝

綜合采煤工藝指在煤礦井下開(kāi)采中，工作面的所有工作都通過(guò)機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)，包括破煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)以及掘進(jìn)等。對(duì)于傳統(tǒng)采煤工藝和普通機(jī)械化采煤工藝，綜合采煤工藝能夠最大限度的降低煤礦工人的工作負(fù)擔(dān)，保障設(shè)備和人員安全，有著良好的發(fā)展前景。在綜合采煤工藝中，不同環(huán)節(jié)需要用到不同的設(shè)備，例如，破煤和裝煤環(huán)節(jié)，使用的機(jī)械設(shè)備包括了刨煤機(jī)和滾筒式采煤機(jī)，刨煤機(jī)適用于煤層厚度不超過(guò)2m，沒(méi)有堅(jiān)硬巖層且頂板相對(duì)穩(wěn)固的工作面，滾筒式采煤機(jī)一般都是雙滾筒結(jié)構(gòu)，可以自由調(diào)節(jié)，前面的滾筒可以對(duì)頂煤進(jìn)行切割，后面的滾筒主要負(fù)責(zé)底煤，割下的煤炭會(huì)經(jīng)由安裝在滾筒上的螺旋葉片，進(jìn)入到運(yùn)輸機(jī);采煤環(huán)節(jié)，可以通過(guò)安裝自動(dòng)灑水降塵設(shè)備的方式，對(duì)煤塵的危害進(jìn)行控制（見(jiàn)圖1）;在煤炭運(yùn)輸環(huán)節(jié)，可以使用伸縮帶式運(yùn)輸機(jī)來(lái)提升運(yùn)輸效率，這里需要注意，運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸能力必須超過(guò)采煤機(jī)和刨煤機(jī)的生產(chǎn)能力;在工作面支護(hù)環(huán)節(jié)，可以選擇液壓支護(hù)，通過(guò)頂板、護(hù)幫、切頂?shù)鹊闹蝸?lái)保證工作面的穩(wěn)定和安全。采煤結(jié)束后，采空區(qū)處理可以采用全部跨落法，保證處理效率的同時(shí)，能夠最大限度的節(jié)約成本。

2.3 連續(xù)采煤工藝

連續(xù)采煤工藝的基本原理，是將采煤區(qū)域劃分為若干長(zhǎng)方體，也就是通常所說(shuō)的“煤房”，每一個(gè)煤房的長(zhǎng)度在5-7m左右，在不同煤房之間進(jìn)行交替采煤作業(yè)，采煤前需要對(duì)煤層頂部進(jìn)行可靠支護(hù)。每一個(gè)煤房中都有著與自身長(zhǎng)度相當(dāng)?shù)拿褐褐膶挾缺容^靈活，需要開(kāi)采人員依照采煤區(qū)的煤層分布范圍確定。在進(jìn)行煤炭開(kāi)采的過(guò)程中，通過(guò)掘進(jìn)和開(kāi)采工序的融合，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)開(kāi)采，必須在至少三個(gè)煤房之間交替進(jìn)行。煤房中的煤炭開(kāi)采完之后，可以對(duì)煤柱進(jìn)行回收，之后頂板會(huì)因?yàn)槭ブ味詣?dòng)塌陷，能夠節(jié)約回填成本。

2.4 爆破采煤工藝

爆破采煤工藝也稱炮采工藝，主要是通過(guò)在煤層適當(dāng)位置打孔，填充炸藥，然后爆破落煤，配合人工裝煤，其余環(huán)節(jié)的工藝與綜采工藝相同。在進(jìn)行爆破的過(guò)程中，為了避免工作面坍塌等危害，需要對(duì)爆破點(diǎn)的位置進(jìn)行合理選擇，工作人員必須對(duì)煤層厚度、煤層硬度和工作面穩(wěn)定性等進(jìn)行觀察，確定好爆破參數(shù)，在減少炸藥用量的同時(shí)，保證落煤效果。落煤后需要對(duì)工作面進(jìn)行檢查，確認(rèn)安全后，才能安排工作人員進(jìn)入礦區(qū)進(jìn)行裝煤。

3 ?井下采煤工藝方法的選擇

在對(duì)井下采煤工藝方法進(jìn)行選擇時(shí)，需要將煤礦地質(zhì)條件、工作面穩(wěn)定性、技術(shù)條件、工作效率等全部考慮在內(nèi)，做好不同工藝方法的綜合對(duì)比分析，找出適用性最好的工藝方法，確保煤礦井下開(kāi)采工作的順利實(shí)施。

3.1 普采工藝方法的選擇

普采工藝方法的成本不高，對(duì)于煤層賦存條件沒(méi)有很高的要求，工作面遷移難度小，因此在推進(jìn)距離相對(duì)較短、形狀多變的不規(guī)則工作面中有著良好的應(yīng)用，而且相關(guān)工藝的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作項(xiàng)目的推進(jìn)方便，這也使得其在中小型煤礦井下開(kāi)采中有著比較廣泛的應(yīng)用，是一種十分有效的井下采煤工藝方法。

3.2 綜采工藝方法的選擇

對(duì)比普采工藝，綜采工藝最為顯著的優(yōu)勢(shì)，就是具備極高的生產(chǎn)效率，通過(guò)各種自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用，能夠顯著提升井下采煤工作的穩(wěn)定性和安全性，不過(guò)相對(duì)而言，綜采工藝需要煤礦企業(yè)投入大量的資金進(jìn)行設(shè)備的采購(gòu)，因此成本較高。在綜采工藝中使用的機(jī)械設(shè)備較多，不同設(shè)備有著不同的參數(shù)和性能，對(duì)于管理工作要求較高，而且如果將其應(yīng)用到結(jié)構(gòu)復(fù)雜的煤層中，會(huì)導(dǎo)致開(kāi)采難度的增大，缺乏針對(duì)性，作業(yè)的效率也無(wú)法保障?；诖?，在對(duì)井下采煤工藝方法進(jìn)行選擇的過(guò)程中，必須充分考慮煤層的賦存特點(diǎn)以及穩(wěn)定性、傾角等，必須確保各方面的要求都能夠滿足工藝方法的硬性需求，才能夠選擇使用綜采工藝方法。

3.3 連采工藝方法的選擇

連采工藝的優(yōu)勢(shì)在于成本相對(duì)較低，對(duì)于不同開(kāi)采環(huán)境有著很強(qiáng)的適應(yīng)性，而且機(jī)械化水平高，在開(kāi)采工作中能夠切實(shí)保障安全。需要注意的是連采工藝中煤房本身的透氣性較差，控制質(zhì)量無(wú)法保障，在采煤完成后，會(huì)留下大量的不可回收的煤渣，導(dǎo)致了嚴(yán)重的浪費(fèi)問(wèn)題，僅適用于結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，煤層賦存條件簡(jiǎn)單，埋藏深度淺，而且傾角不超過(guò)15°的煤層。連采工藝對(duì)于工作人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)有著比較嚴(yán)格的要求，一般作為輔助工藝，配合其他工藝方法來(lái)保證井下采煤的效果。

3.4 炮采工藝方法的選擇

炮采工藝的成本低，采用的是人工裝載方式，因此不需要采購(gòu)裝載機(jī)等大型設(shè)備，操作簡(jiǎn)單，能夠以最少的投入獲得最大的收益，不過(guò)生產(chǎn)效率較低，并不能很好的適應(yīng)新時(shí)期煤炭開(kāi)采規(guī)?；蜋C(jī)械化作業(yè)的需求，就目前而言，炮采工藝一般只會(huì)被應(yīng)用到地質(zhì)條件差的復(fù)雜煤層開(kāi)采中。

對(duì)比上述幾種井下采煤工藝方法，可以明確，不同工藝存在一定的差異性，有著各自的優(yōu)勢(shì)、缺陷和適用條件，這也要求煤礦企業(yè)技術(shù)人員能夠從煤礦中煤層的賦存條件等因素出發(fā)，做好工藝方法的合理選擇，將其優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)。必須明確，井下采煤工藝方法的選擇需要綜合考慮多方面的因素，做出科學(xué)合理的判斷，在關(guān)注技術(shù)先進(jìn)性的同時(shí)，也應(yīng)該明確相應(yīng)的成本造價(jià)以及生產(chǎn)安全等問(wèn)題，提升工藝方法的針對(duì)性。

4 ?結(jié)語(yǔ)

總而言之，新的發(fā)展環(huán)境下，社會(huì)對(duì)于煤炭資源的需求持續(xù)增長(zhǎng)，我國(guó)的采煤技術(shù)和采煤工藝得到了發(fā)展創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了從人工采煤到機(jī)械化采煤的轉(zhuǎn)變，降低人工成本的同時(shí)，促進(jìn)了工作效率和安全性的提高。在煤礦井下開(kāi)采中，比較常用的工藝方法包括普采、綜采、連采和炮采四種，需要技術(shù)人員結(jié)合煤礦所處的地理位置、工作面的穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件等，做好采煤工藝方法的合理選擇，在保證采煤工作順利實(shí)施的同時(shí)，將煤礦開(kāi)采對(duì)于自然生態(tài)環(huán)境的破壞降到最低，以適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的要求。

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作者簡(jiǎn)介：王勝（1984-），男，內(nèi)蒙古包頭人，研究方向?yàn)椴傻V工程。