煤矿开采中采煤技术的研究与应用

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  [摘 要]我国煤矿类型多种多样,大中小型煤矿并存,煤层赋存条件均有不同。基于不同的煤矿条件,结合具体的煤矿因素,应当采用不同的采煤技术。我国的采煤技术一般有综采技术、普采技术、炮采技术等,它们具有不同的特点,适用不同的条件和因素。现代采煤技术的不断完善和发展,利用现代高新技术,配备高效耐用智能的采煤设备,有利于实现高产、高效、高安全性、高可靠性的目标,有利于提高煤矿企业效益和保障生产的安全。
  [关键词]煤矿开采 采煤技术 综采
  中图分类号:TD525 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)10-0272-01
  我国经济的不断发展,对能源的消耗量不断增加,特别是对煤炭资源的消耗。但是我国煤炭资源的开采面临着开采率低,回收率低,矿难频繁发生的问题,这就需要在煤矿开采中进一步加强对采煤技术的研究,解决煤矿开采中遇到的各种难题。另一方面,在激烈的市场竞争中,煤矿企业为了实现经济效益的提高就必须采用先进合理的采煤技术,根据不同的地质条件和煤矿自身的条件选用合适的采煤技术,减少资源的浪费,提高单产和机械化水平,最大限度的增加采煤的效益。
  1.我国目前煤矿开拓的特点
  我国煤炭资源丰富,煤矿分布在广袤中华大地的不同区域,由于各区域不同的地质特征,使得我国的煤矿开拓技术具有如下几方面的特征。
  1.1 各具特色的矿井开拓技术
  从我国煤矿赋存现状来看,在矿井开采中,因为不同的煤层赋存条件,使得矿井开拓存在着多种多样的特征。由于不同地区的煤层赋存各有特点,由此形成的开拓方式和开拓系统也较为特殊。简单的说,针对特殊地形的煤层赋存条件采用特殊的开拓方式,在多数地形中都采用开拓系统。在煤炭开拓的技术工艺方面,针对不同的矿井开拓也应当采用不同的技术工艺。
  1.2 煤矿开拓的方式多种多样
  由于我国煤层赋存条件的不同,煤矿开拓方式多种多样成为我国煤矿开拓的主要特征之一。在我国的煤矿开拓中,主要以主井、副井的井简型式作为分类标志的基本形式,一般包括立井开拓、综合开拓、斜井开拓和平硐开拓等方面。①立井开拓被广泛的应用于煤层埋藏较深且含有流砂层、表土层较厚、倾角较大的井田,这是由于它比较简单的生产系统并具有较强的生产能力所致。②综合开拓主要是伴随着不断延伸的矿井而被广泛应用与技术改造方面。③斜井开拓较多的被中小型矿井采用,同时还被广泛应用在某些无流砂层、表土层不厚、煤层倾角较小的中大型或特大型矿井。④由于易受到包括地质、地貌、地形等构造在内的地质因素条件的限制,平硐开拓在矿井开拓中应用较少。
  1.3 大、中、小型矿井并存,其中小矿井数量最多
  就目前而言,我国煤矿工业结构的现状是大、中、小型矿井,小矿井数量最多。其中井田几何尺寸相差很大,既有受地质变动影响和破坏较大的有限煤田,也存在着破坏较轻、受地质变动影响小的无限煤田。同时由于多种所有制和矿井开采技术水平的差异,造成我国矿井大中小型矿井并存的局面。在我国,地方国有煤矿主要以中小型矿井为主,国家国有煤矿则以大中型矿井为主,还存在一部分特大型、大型矿井。同时井田的几何尺寸也由于井型的差异而有很大差别。
  2.采煤技术的研究与分析
  地质构造、煤层结构、煤层赋存状况、煤层厚度及硬度等是影响采煤技术的主要因素。在我国已渐趋成熟和以普遍采用的采煤方法主要是放顶采煤方法和长臂采煤方法。炮采、普采、综合工艺是目前主要的采煤工艺。在煤矿开采中主要选择哪种采煤技术,应坚持安全、经济、回采率高的原则,减少资源的浪费。以下具体分析各采煤工艺及适用条件
  2.1 综采工艺及适用条件
  综采工艺是现代采煤工艺的主要发展方向,是采煤综合机械化的简称。它很大程度上提高了单产和安全性。降低了劳动幅度,在整个采煤工作的生产工序中实现了机械化连续作业。其要点有割煤、工作面支护和采空区处理。①割煤中的主要工序有破煤和装煤,刨煤机和滚筒式采煤机是在割煤工序中主要使用的采煤机。②及时支护和滞后支护是工作面支护的两种方式。在稳定性好和周期压力较大的顶板区主要适用滞后支护的方式。由于全部跨落法费用低、简单可靠,以至于它是采空区采用的主要处理方式。
  尽管综采工艺效率高、产量高、安全低耗、劳动强度较小,但由于其高昂的成本使得它的适用条件比较苛刻。其适用条件要求煤层倾角在53度以下,煤层赋存条件好,矿井有较好的生产系统,操作管理水平要高,构造简单且顶底条件良好。
  2.2 炮采工艺及适用条件
  炮采就是采用爆破落煤的方式,人工装煤、机械化运煤。该技术曾在上世纪八十年代得到一定程度的更新。一般适应于复制条件复杂、断层多的煤层赋存条件。
  由于炮采工艺产量不高,机械化程度低,人工因素較大,在实际采煤中正逐步被淘汰。当前我国相关部门强行推广综采技术并规定只有不适用机采的煤层才使用炮采技术。但由于它适应性强、搬家灵活,使其在云贵川等地质条件非常复杂的矿井仍将长期大量存在。
  2.3 普采工艺及使用条件
  普采是指普通炮采采煤工艺,若采用单体液压支柱配合采煤机进行割煤装煤,刮板输送机运煤,称之为高档普采。其应用在目前比较广泛。在较薄及中厚煤层中运用较多。其缺点主要是相比于综采,产量稍低、支护管理上较差。
  3.采煤技术的应用与发展
  为了适应激烈的市场竞争,在对采煤技术进行研究的基础上,各煤矿应当创造条件,配备先进的采煤设备,引进和学习新的采煤技术,根据煤矿的不同煤层赋存条件,应用不同的开采方式,以实现高效率、高安全的目标。现代采煤技术在不断的向前发展,长壁采煤技术应用的极为广泛并日臻成熟,放顶煤采煤方法的应用日益广泛和拓展,随着煤矿开采业的继续发展,煤矿资源日益减少,煤矿开采的难度逐渐增大,对采煤技术应用的要求也在不断提高。采煤技术的发展方向是“四高”,即高产、高效、高安全性和高可靠性。采煤技术发展的要求是将采煤技术与现代高新科技结合起来,不断研发具备高效性、安全性、耐用性、智能化的采煤设备,建立对采煤程序的监控系统,不断改进和完善采煤工艺。针对煤矿煤层的不同条件应当提出不同的发展要求。
  针对缓倾斜薄煤层,应当不断发展长壁开采技术,建立开发薄煤层工作面的总体配套技术。薄煤层开采机、刨煤机应当具备体积小、功率大、高可靠性的条件,同时配备与之相适应的液压支架;针对侧倾斜厚煤层,应当提高支架的可靠性,加强完善支架的结构和强度,防止支架滑倒,防止顶梁焊缝开裂,研究高可靠性千斤顶,缩小与中厚煤层高产高效指标的差距;针对埋深浅、地压小的硬厚顶煤层,应当进一步研究岩层定向水力压裂、倾斜深孔爆破等顶板快速处理技术,包括高压注水压裂技术和顶煤深孔预爆破处理技术,以求实现顶煤破碎和工作面安全的双重目标,提高回收率;针对硬顶板硬煤层的双硬条件的煤层,应当进一步完善放顶煤开采快速推进技术,采用合适的综放开采回采公益,缩短放煤的时间,优化工序,提高工作面的推进度,从而实现高效高产的目标。
  4.结语
  煤矿开采技术的研究与发展有利于提高煤矿企业的经济效益和煤矿职工的安全。面对我国煤层多样性现实状况,不同地区不同条件的矿井应当采取不同的工艺技术。为促进我国煤矿产业的进一步发展,解决我国煤资源短缺的问题。应当提高采煤技术的应用水平和研究的深度与广度,进一步研究急倾斜、不稳定、地质构造复杂等难采煤层的采煤技术,提高采煤机械化的程度和水平,实现煤矿开采的高效集约高可靠性。
  参考文献
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