浅析煤矿开采技术条件与采掘工艺

浅析煤矿开采技术条件与采掘工艺

李春刚

中煤昔阳能源有限责任公司，山西省昔阳县 045300

摘 要：众所周知，经济的快速发展增长以工业的生产发展为支撑，煤炭、石油和天然气都是我们所熟知的三大化石燃料，我们对其的使用都要靠对其的开采来完成。而相对于石油和天然气的开采，我们对煤矿的开采无论是在环境上还是安全程度上都是更加恶劣的。我们对煤矿的开采往往要面对矿井顶板冒顶、瓦斯或煤尘爆炸和人员伤亡等问题。煤矿资源就是我国非常重要的发展资源，科学、合理的开发和有效利用煤矿资源可以帮助国家改善资源，推动我国经济的不断发展。煤矿开采过程会严重破坏地下水，垮落式回采工艺还容易引发地面沉降问题，此外，矿山的废水未经安全处理就随意排放出来，地表的水资源被严重的污染，使得土壤逐渐变硬堵住了河床，这对农作物的生长有很大影响。因此，我国制定了可持续发展战略，对能源消耗利用提出了进一步要求，相关工作人员必须要进行技术创新，尤其是消耗占比较大、污染较为严重的煤矿采掘行业，更要努力提升采掘工艺方法水平，积极响应国家号召。想对煤矿加以运用就需要对其进行开采，就是我们俗称的采矿。但是采矿的工艺不一样会影响我们对煤矿的利用程度和采矿时的安全程度。本文就主要探讨煤矿开采工作的重要性，开采技术条件与采掘工艺有关内容。

关键词：煤矿；开采；技术条件；采掘工艺

1 煤矿开采的重要性

（1）日常生活中的需求：我们在日常生活中对煤炭的使用大部分都是用来取暖的。虽然现在随着保护绿色环境以及可持续发展等观念的提出，我们已经基本不会使用燃烧煤炭来进行大规模的供暖，但是现如今很多北方的农村村民在自己家中还都会使用煤炉来进行取暖。

（2）工业生产的使用：我们在工业生产中使用煤炭的数量是很大的。在早期的工业生产的车间之中，我们经常可以看到煤炭的使用，在冶炼一些东西、或者需要对一些东西进行加热时我们就经常会用到煤炭来进行作为燃料。煤炭具有燃烧时间长和价格不高的优势，所以很多工厂都愿意应用煤炭来作为燃料[1]。除此之外，以前的那种旧式的火车也是以煤炭作为燃料来提供动力的，虽然当下我们的火车都不用煤炭作为燃料，但是这些也足以体现了开采煤矿对我们的重要性了。

2 煤矿采掘工艺及开采技术条件

2.1 综采工艺

综采工艺指的是集采煤、运输和采空区处理为一体的系统化采煤工艺。相对于其他采煤工艺来说，其优势表现为开采效率更高，且作业强度较低，具备安全作业的优势。目前来讲综采工艺是煤矿开采中的首选采煤工艺，其主要作业内容包括割煤、运煤和采空区处理。其中的割煤工序又可细分为破煤作业和装煤作业，常用的割煤机械为滚筒式采煤机，最初是采用单滚筒或者双滚筒采煤机，在不断发展中，为了适应更为复杂的采煤工况，研发出了可调节的双滚筒采煤机进行割煤作业，适用性更高且作业效率也有了明显的提升[2]。

综采工艺因具备产煤量高，施工效益明显和安全系数高等优势备受采煤行业的关注。但由于其设备成本偏高很难实现大范围应用，且综采工艺技术对于矿区生产环境也提出了较高的要求，其煤层赋存条件必须满足综采工艺的应用要求才能充分发挥综采工艺的优势，保障产煤效率和产煤质量。与此同时，应用该项采煤工艺时，还对相关操作人员的专业能力和管理能力提出了较高的要求，受到生产成本以及生产人员技术水平的影响，综采工艺很难在我国进行大范围应用。纵观前期的综采工艺应用案例可以总结出，综采工艺的适用条件如下：

第一，煤层构造应相对简单；第二，煤层赋存应相对稳定；第三，顶板和底板条件要满足综采作业需求；第四，煤层的倾斜角度在55°以下为宜。矿区生产条件全面满足上述要求后才能考虑采用综采工艺，以此来保障采煤效益。

2.2 连采工艺

连采工艺具备机械化程度高的特性，为了实现各个采煤环节的有效衔接，通常需要借助连续采煤机来完成破煤以及装煤作业，此外还需利用可伸缩的运煤机、锚杆支护结构以及铲车进行物料搬运与工作面清理，借助多种机械化设备实现了机械化生产的目标。在我国由于受到科技水平的限制，连采工艺还未实现普及应用，仅有一些大型的采煤公司采用该种采煤工艺，因其可以实现掘进和采煤作业的同时推进，有效提升了采煤的效率，同时也可减少劳动资源的投入，可增强采煤的效益。

连采工艺的特点表现为成本投入较低、出煤速度快，且机械化程度较高，有效减少了煤矿开采工作中的劳动力投入。与此同时，借助机械化生产也可提高采煤作业的安全性。除此之外，该种采煤工艺也存在一定的弊端，即作业空间内的通风条件较差，作业环境较为恶劣，也可能产生一定的资源浪费，使部分煤炭资源难以有效回收。连采工艺的工艺特点决定了其对煤矿区域的地质条件提出了一定的要求，在一些浅层煤矿开采工作中较为适用，总结前期的煤矿开采经验，其适用条件包括如下几点：

第一，要求煤层深度不宜过大；第二，煤层结构不宜过于复杂；第三，煤质应以硬质和中硬质煤质为主；第四，煤层的倾斜角度应处于15°以下，越接近水平的煤层越适合采取连采工艺。与综采工艺相比，连采工艺的出煤率相对较低，且适用性不强[3]。

2.3 爆破工艺

煤炭破碎机通常用于切割，在煤炭破碎机上安装凿子，这样可以非常有效的增加破碎程度，产生较强的破坏力，提高破碎机的工作效率。破碎机在工作中会消耗极少的一部分能量，非常安全和可靠，而且没有过高的生产成本，操作起来非常简单、方便。喷煤也是比较常用的一种方法。借助炸药爆炸的一瞬间产生的较大压力，喷出一些高温气体，高温气体也有很强的破坏力。不过也存在一些缺点，就是破坏力太强，而且时间太短，是非常危险的。因此，在炸药爆破应用中，有必要详细了解炸药消耗量，爆破角度，爆炸顺序，爆破力，合理间距等因素[4]。

爆破采煤工艺的优势在对于采煤工况没有较为明确的要求，在我国的采煤技术政策中指出，对于无法采取机采措施的煤层均可选用爆破工艺。目前来讲，一些浅层和易于开采的煤矿越来越少，工况复杂且地质构造复杂的煤层开采需求较高。因此，现阶段爆破采煤工艺属于较为常用的采煤工艺。尤其是对于一些倾斜角度较大的煤层和地质构造复杂的煤层，爆破采煤工艺的作用更为明显，已经成为我国煤矿开采工作中必不可少的采煤工艺之一。特别是在煤炭资源需求较大的今天，更应加强对爆破采煤工艺的重视，通过技术改造与升级来改善爆破开采中存在的不足，尽可能提升其单产产量和开采效益。

2.4 综掘工艺

虽然爆破法掘进有着很强的适用性，但是难以实现岩巷掘进的机械化。因此，发展了岩巷综掘法。岩巷综掘法有带式输送机、掘进机、锚杆机等整套设备，容易实现整个掘进流程的平行作业。综掘法破岩采用的是悬臂掘进机，破岩效率非常高，且成型的断面更加平整。由于掘进机质量较大，在施工时对岩层的扰动较小，这降低了巷道的支护难度。综掘机破碎的岩体可通过皮带输送机直接进行运输，装岩非常方便。可采用锚杆对巷道进行支护，施工起来十分方便。

综掘法一般对于大断面（断面大于16m²）巷道掘进的效率较高。而对于断面较小的岩巷，采用综掘法效率并不高。值得注意的是，岩石普氏系数大于8时，采用综掘机进行破岩效率也不高。此外，这项工艺对岩层地质条件有着较高的要求，掘进区域不能有断层、陷落柱等地质构造。

结束语

综上所述，随着我国煤矿事业的不断发展，满足了人们对于煤炭资源的需求。近年来，煤炭资源需求量不断增多，也为煤矿开采工作带来了巨大的考验。煤矿采矿方法、掘进工艺的选择需要充分结合开采区域实际条件环境，因此，必须科学选择采矿方法和掘进工艺，严格遵守煤矿开采原则，做好煤矿采区的监督与管理，保障采煤工作顺利推进，避免安全事故的发展，促进我国采煤事业的健康发展。

参考文献

[1]李向军.煤矿井下作业面支护技术与安全高效开采[J].能源与节能，2020(02):149-150.

[2]鲍衍胜.煤矿地下开采工艺的现状分析及发展趋势[J].化工管理，2020(06):183-184.

[3]刘世明.煤矿综采工作面回采效率的提升措施研究[J].石化技术，2019，26(12):171+173.

[4]王云飞.煤矿机掘工作面除尘工艺技术研究[J].机械管理开发，2019，34(07):258-259.