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摘要:本文通过分析我国煤矿井下开采技术现状,存在的问题,探讨井下开采技术发展的对策。加快推进井下采煤技术的发展,实现煤炭工业持续健康发展。
关键词:煤矿井下;开采技术;探究
我国的煤矿资源丰富,且种类齐全。以我国现有的煤矿井下采煤技术,并合理选择和利用这些技术,在保障井下煤矿开采安全的前提下,促进我国煤矿开采顺利发展,达到效率与安全兼收的目的。
一、煤矿井下开采技术现状
随着我国经济与技术的发展,我国的煤矿井下开采从原来的落后技术工艺到普通机械化,再到现在全新的综合性的井下采煤机械化,井下采煤技术水平在不断地提高。
(一)采煤方法与工艺
与工艺的不断完善是采矿发展的主题,采煤方法和工艺的发展带动了煤炭开采各环节的变革。如今,长壁开采在全球得到普遍应用,这是一种最新的最经济的井下采煤方法,对提高采煤效率至关重要。
在长壁采煤工艺中,针对煤矿井下的缓倾斜、倾斜煤层,目前采用的采煤方法与工艺有很多。主要有缓倾斜薄煤层及中厚煤层单一长壁综采;缓倾斜厚煤层倾斜分层长壁综采;缓倾斜厚煤层一次采全高长壁综采;缓倾斜厚煤层放顶煤长壁综采等等方法。
如今在发展现代采煤工艺的同时,继续发展多层次、多样化的采煤工艺。在我国长壁采煤方法已趋成熟,放顶煤采煤的应用在不断扩展,应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高。急倾斜、不稳定、地质构造复杂等难采煤层,采煤方法和工艺的研究有很大空间。主要方向是需要改善作业条件,提高单产和机械化水平。
(二)煤矿高效集约化生产技术
以提高效率和经济效益为目标,提高工作面单产和生产集中化为核心,需要建设生产高度集中、可靠性高的高产高效矿井开采技术。这就需要研究开发各种条件下的高效能、可靠性高的采煤装备和工艺。在生产过程中,建立监控与管理相互配套的成套开采技术,发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化,进一步改进工艺和装备,以提高应用水平和扩大应用范围,提高采煤机械化的程度和水平。
在我国,开发高产高效现代采煤成套技术,一般要解决以下技术难题。硬顶板控制技术,研究埋深浅、地压小的硬厚顶板控制技术。硬厚顶煤控制技术,研究开发埋深浅、支承压力小、硬厚顶煤的快速处理技术。两硬条件下放顶煤开采快速推进技术,研究合适的综放开采回采工艺,优化工序,缩短放煤时间,提高工作面的推进度,实现高产高效。
二、煤矿井工开采技术存在的问题
(一)采煤技术较低
采煤技术水平仍然较低,技术装备较差,采煤机制造技术落后。与国外同行业相比,在机电一体化、智能化、自动化的控制技术,产品可靠性技术,数字集成技术与计算机辅助设计技术,仍然存在较大差距。中、小型矿井落煤方式还以炮采为主,不仅工作效率过低,安全性也要差一些,而且在工作面走向长度也过短。
(二)采煤机械化利用率较低
在采煤机械化系统,运输系统、采场围岩控制系统、巷道准备系统和辅助运输系统技术装备较差,功率及生产能力较小,机械化程度和工效普遍不高。在我国有很小煤矿采取的仍然是那种最初级的方式,靠工人扛,拉一点。不仅工作效率低,安全问题也非常突出。
(三)国外先进设备利用率较低
引进消化的国外先进设备方面不够,在井下自救系统,避灾系统、个人防护装备水平仍然很低。对瓦斯等重大灾害预测预报的仪器、仪表还不能完全达到要求。对安全事故的防治技术,及装备不能充分有效防治灾害,或最大限度减轻灾害。
(四)安全问题日益突出
煤矿重大科技攻关课题难以实现,重大安全技术问题难以解决。目前我国煤矿在"一通三防",防治水、矿井深部地压、冲击地压、高温害和支护等方面存在许多技术难题,严重威胁着煤矿安全生产。这些涉及行业技术发展共性基础性和前瞻性的重大科技工作课题,国家支持范围和力度与过去相比大大减少。重点煤炭企业下放后,受单个企业和科研院所经济实力限制,难以开展技术攻关。煤炭地下气化技术和煤炭地下液化技术受经济成本等因素影响未能有效推广应用。
三、我国煤矿开采井下采煤技术
(一)综合性机械化采煤技术
在煤矿开采过程中,井下采煤的全部生产过程都是机械化、连续性、系统性作业。能够很大程度上降低人的劳动强度,提高采煤的工作效率,能较好的保障井下作业人员的人身安全。具体有割煤、运煤、工作面支护和采空区处理的工序,所有工序均实现了机械化作业。其中割煤包括破煤与装煤,其设备有滚筒式采煤机和刨煤机采煤机两种。再次,运煤用的设备有是刮板输送机、桥式转载机和可伸缩带式输送机,其输送能力相匹配于采煤机的生产能力。最后工作面支护用的设备是液压支架,该支架用的原理是在高压液体作用下,自动支护、护帮、前移工作面。有及时支护和滞后支护两种支护方式,接着的工序是采空区处理方法。一般是全部垮落法,这种方法简单又成本低。综合性机械化采煤技术,是我国煤矿开采井下采煤技术的一个重要发展方向。
(二)普通机械化井下采煤技术
普通机械化井下采煤技术就是我们通常所说的"普采"。所用的设备是采煤机械,与综合性机械化,采煤技术处理过程中的工序相似,但是所用的采煤机有所不同。普采只用滚筒式采煤机而不使用刨煤式采煤机。滚筒式采煤机又分为单滚筒型的采煤机,和双滚筒型的采煤机,这两种采煤机工作原理与作用不同。其中双滚筒型采煤机可以通过单向进行割煤,也可以双向割煤。滚筒式采煤机具有装煤效果较好、顶板的稳定性较好的优势。
(三)爆破采煤技术
爆破采煤技术,是指在长壁工作面用爆破方法破煤和装煤、人工装煤、输送机运煤和单体支柱支护的采煤工艺。具体分打眼和落煤两个步骤,根据各地方的煤矿所具有的特点来选择炸药和雷管,同时在爆破前要精确计算出打眼爆破参数、装炸药与雷管的数量、炮眼布置与数量等等,以保证满足落煤的要求。接下来利用人力资源进行装煤,一般采用SGW-40型可弯曲刮板输送机运煤,但是输送机需要装上挡煤板和铲煤板,有利于爆破装煤与运煤,同时工人的体力劳动得到减轻。工作面支护。一般是用单体支柱,这种支柱具有防炮崩的功能,能较好地控制工作空间,与综合性机械化采煤技术和普通机械化井下采煤技术有所不同。
(四)水力采煤技术
水力采煤法用水射流进行落煤运煤,人员无需进入工作面,从而发展了柱式采煤法的优点,消除了工作面支护、顶板管理和装运作业工序。使采煤作业工序简化。同时,水力运、提可使矿井装、运、提升作业实现集中化,简化矿井生产环节。水采技术的机械化程度较高且较易于自动化,空气的含尘量低,生产比较安全可靠,事故率和伤亡率较旱采矿井低。一套生产系统的能力较大,其成本和效率指标也较旱采为优,对地质构造的适应能力较强,和地面洗煤系统配套生产,效果较好。
总之,发展现代化井下采煤技术是重点发展方向。运用现代高新技术改造传统的煤炭开采技术,推动我国高产高效矿井朝着矿井大型化方向发展。利用智能化的采煤设备和监控生产系统,提高单产和机械化水平。同时要研究开发多层次、多样化的采煤技术。提高不稳定的地质和地质构造复杂的采煤层的机械化水平。研究先进的机械装备,提高生产能力,安全指数,利用煤炭这一资源,真正实现我国经济又好又快地发展。
参考文献:
[1]李良林.近距离煤层开采矿压显现[J].煤炭技术,2004,(11).
[2]刘梅芳.依据自然条件,改革采煤技术[J].政府法制,2005,(5).
[3]王红梅.浅析煤矿安全事故多发的原因及对策建议[J].山西焦炭科技,2010,(7).
作者简介:冯伯颖(1983.11-),男,河北人,开滦范各庄矿掘进三区安全副区长,本科学历,专业:采矿工程,研究方向:煤矿开采。
关键词:煤矿井下;开采技术;探究
我国的煤矿资源丰富,且种类齐全。以我国现有的煤矿井下采煤技术,并合理选择和利用这些技术,在保障井下煤矿开采安全的前提下,促进我国煤矿开采顺利发展,达到效率与安全兼收的目的。
一、煤矿井下开采技术现状
随着我国经济与技术的发展,我国的煤矿井下开采从原来的落后技术工艺到普通机械化,再到现在全新的综合性的井下采煤机械化,井下采煤技术水平在不断地提高。
(一)采煤方法与工艺
与工艺的不断完善是采矿发展的主题,采煤方法和工艺的发展带动了煤炭开采各环节的变革。如今,长壁开采在全球得到普遍应用,这是一种最新的最经济的井下采煤方法,对提高采煤效率至关重要。
在长壁采煤工艺中,针对煤矿井下的缓倾斜、倾斜煤层,目前采用的采煤方法与工艺有很多。主要有缓倾斜薄煤层及中厚煤层单一长壁综采;缓倾斜厚煤层倾斜分层长壁综采;缓倾斜厚煤层一次采全高长壁综采;缓倾斜厚煤层放顶煤长壁综采等等方法。
如今在发展现代采煤工艺的同时,继续发展多层次、多样化的采煤工艺。在我国长壁采煤方法已趋成熟,放顶煤采煤的应用在不断扩展,应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高。急倾斜、不稳定、地质构造复杂等难采煤层,采煤方法和工艺的研究有很大空间。主要方向是需要改善作业条件,提高单产和机械化水平。
(二)煤矿高效集约化生产技术
以提高效率和经济效益为目标,提高工作面单产和生产集中化为核心,需要建设生产高度集中、可靠性高的高产高效矿井开采技术。这就需要研究开发各种条件下的高效能、可靠性高的采煤装备和工艺。在生产过程中,建立监控与管理相互配套的成套开采技术,发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化,进一步改进工艺和装备,以提高应用水平和扩大应用范围,提高采煤机械化的程度和水平。
在我国,开发高产高效现代采煤成套技术,一般要解决以下技术难题。硬顶板控制技术,研究埋深浅、地压小的硬厚顶板控制技术。硬厚顶煤控制技术,研究开发埋深浅、支承压力小、硬厚顶煤的快速处理技术。两硬条件下放顶煤开采快速推进技术,研究合适的综放开采回采工艺,优化工序,缩短放煤时间,提高工作面的推进度,实现高产高效。
二、煤矿井工开采技术存在的问题
(一)采煤技术较低
采煤技术水平仍然较低,技术装备较差,采煤机制造技术落后。与国外同行业相比,在机电一体化、智能化、自动化的控制技术,产品可靠性技术,数字集成技术与计算机辅助设计技术,仍然存在较大差距。中、小型矿井落煤方式还以炮采为主,不仅工作效率过低,安全性也要差一些,而且在工作面走向长度也过短。
(二)采煤机械化利用率较低
在采煤机械化系统,运输系统、采场围岩控制系统、巷道准备系统和辅助运输系统技术装备较差,功率及生产能力较小,机械化程度和工效普遍不高。在我国有很小煤矿采取的仍然是那种最初级的方式,靠工人扛,拉一点。不仅工作效率低,安全问题也非常突出。
(三)国外先进设备利用率较低
引进消化的国外先进设备方面不够,在井下自救系统,避灾系统、个人防护装备水平仍然很低。对瓦斯等重大灾害预测预报的仪器、仪表还不能完全达到要求。对安全事故的防治技术,及装备不能充分有效防治灾害,或最大限度减轻灾害。
(四)安全问题日益突出
煤矿重大科技攻关课题难以实现,重大安全技术问题难以解决。目前我国煤矿在"一通三防",防治水、矿井深部地压、冲击地压、高温害和支护等方面存在许多技术难题,严重威胁着煤矿安全生产。这些涉及行业技术发展共性基础性和前瞻性的重大科技工作课题,国家支持范围和力度与过去相比大大减少。重点煤炭企业下放后,受单个企业和科研院所经济实力限制,难以开展技术攻关。煤炭地下气化技术和煤炭地下液化技术受经济成本等因素影响未能有效推广应用。
三、我国煤矿开采井下采煤技术
(一)综合性机械化采煤技术
在煤矿开采过程中,井下采煤的全部生产过程都是机械化、连续性、系统性作业。能够很大程度上降低人的劳动强度,提高采煤的工作效率,能较好的保障井下作业人员的人身安全。具体有割煤、运煤、工作面支护和采空区处理的工序,所有工序均实现了机械化作业。其中割煤包括破煤与装煤,其设备有滚筒式采煤机和刨煤机采煤机两种。再次,运煤用的设备有是刮板输送机、桥式转载机和可伸缩带式输送机,其输送能力相匹配于采煤机的生产能力。最后工作面支护用的设备是液压支架,该支架用的原理是在高压液体作用下,自动支护、护帮、前移工作面。有及时支护和滞后支护两种支护方式,接着的工序是采空区处理方法。一般是全部垮落法,这种方法简单又成本低。综合性机械化采煤技术,是我国煤矿开采井下采煤技术的一个重要发展方向。
(二)普通机械化井下采煤技术
普通机械化井下采煤技术就是我们通常所说的"普采"。所用的设备是采煤机械,与综合性机械化,采煤技术处理过程中的工序相似,但是所用的采煤机有所不同。普采只用滚筒式采煤机而不使用刨煤式采煤机。滚筒式采煤机又分为单滚筒型的采煤机,和双滚筒型的采煤机,这两种采煤机工作原理与作用不同。其中双滚筒型采煤机可以通过单向进行割煤,也可以双向割煤。滚筒式采煤机具有装煤效果较好、顶板的稳定性较好的优势。
(三)爆破采煤技术
爆破采煤技术,是指在长壁工作面用爆破方法破煤和装煤、人工装煤、输送机运煤和单体支柱支护的采煤工艺。具体分打眼和落煤两个步骤,根据各地方的煤矿所具有的特点来选择炸药和雷管,同时在爆破前要精确计算出打眼爆破参数、装炸药与雷管的数量、炮眼布置与数量等等,以保证满足落煤的要求。接下来利用人力资源进行装煤,一般采用SGW-40型可弯曲刮板输送机运煤,但是输送机需要装上挡煤板和铲煤板,有利于爆破装煤与运煤,同时工人的体力劳动得到减轻。工作面支护。一般是用单体支柱,这种支柱具有防炮崩的功能,能较好地控制工作空间,与综合性机械化采煤技术和普通机械化井下采煤技术有所不同。
(四)水力采煤技术
水力采煤法用水射流进行落煤运煤,人员无需进入工作面,从而发展了柱式采煤法的优点,消除了工作面支护、顶板管理和装运作业工序。使采煤作业工序简化。同时,水力运、提可使矿井装、运、提升作业实现集中化,简化矿井生产环节。水采技术的机械化程度较高且较易于自动化,空气的含尘量低,生产比较安全可靠,事故率和伤亡率较旱采矿井低。一套生产系统的能力较大,其成本和效率指标也较旱采为优,对地质构造的适应能力较强,和地面洗煤系统配套生产,效果较好。
总之,发展现代化井下采煤技术是重点发展方向。运用现代高新技术改造传统的煤炭开采技术,推动我国高产高效矿井朝着矿井大型化方向发展。利用智能化的采煤设备和监控生产系统,提高单产和机械化水平。同时要研究开发多层次、多样化的采煤技术。提高不稳定的地质和地质构造复杂的采煤层的机械化水平。研究先进的机械装备,提高生产能力,安全指数,利用煤炭这一资源,真正实现我国经济又好又快地发展。
参考文献:
[1]李良林.近距离煤层开采矿压显现[J].煤炭技术,2004,(11).
[2]刘梅芳.依据自然条件,改革采煤技术[J].政府法制,2005,(5).
[3]王红梅.浅析煤矿安全事故多发的原因及对策建议[J].山西焦炭科技,2010,(7).
作者简介:冯伯颖(1983.11-),男,河北人,开滦范各庄矿掘进三区安全副区长,本科学历,专业:采矿工程,研究方向:煤矿开采。