王云峰

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院;河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北唐山 063004)

煤礦開(kāi)采技術(shù)方法的應(yīng)用

王云峰

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院;河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北唐山 063004)

分析了當(dāng)前煤礦開(kāi)采中開(kāi)采技術(shù)的重要性，探討礦井開(kāi)采的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題以及對(duì)礦井開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

煤礦開(kāi)采技術(shù);應(yīng)用

1.前言

煤礦開(kāi)采方法及技術(shù)對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)、采煤設(shè)備能力的發(fā)揮、生產(chǎn)成本、經(jīng)濟(jì)效益具有十分重要的作用。一個(gè)煤礦的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)狀況，除了自然地質(zhì)條件和管理水平外，主要取決于開(kāi)采方法的先進(jìn)性和適應(yīng)性。我國(guó)從炮采—普通機(jī)械化采煤—高檔普采—綜合機(jī)械化采煤—綜采放頂煤—強(qiáng)力綜采技術(shù)的發(fā)展，使采煤工作面的年單產(chǎn)由幾萬(wàn)噸、幾十萬(wàn)噸、幾百萬(wàn)噸到上千萬(wàn)噸。事實(shí)充分證明了煤礦開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展對(duì)煤礦產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益的重要作用。同時(shí)，煤礦開(kāi)采是一個(gè)傳統(tǒng)的工業(yè)，高新技術(shù)的含量較低，如何適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在競(jìng)爭(zhēng)中求生存與發(fā)展，煤礦的開(kāi)采技術(shù)正是其核心問(wèn)題。

因此，從戰(zhàn)略上確定好開(kāi)采技術(shù)的創(chuàng)新方向，從戰(zhàn)術(shù)上搞好開(kāi)采技術(shù)創(chuàng)新，對(duì)煤炭工業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展具有重要意義。

2.開(kāi)采技術(shù)發(fā)展的方向

在當(dāng)今科技經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新形勢(shì)下，煤炭開(kāi)采技術(shù)的研究必須面向國(guó)內(nèi)國(guó)外兩個(gè)市場(chǎng)、面向經(jīng)濟(jì)建設(shè)主戰(zhàn)場(chǎng)，立足于煤炭開(kāi)采技術(shù)的前沿，立足于中國(guó)煤炭發(fā)展戰(zhàn)略所必要的技術(shù)儲(chǔ)備，立足于煤炭工業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略所必須的關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，立足于煤炭工業(yè)工程實(shí)際問(wèn)題的解決，重點(diǎn)從事中長(zhǎng)期研究開(kāi)發(fā)和技術(shù)儲(chǔ)備，跟蹤產(chǎn)業(yè)科技前沿，開(kāi)發(fā)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的以煤礦開(kāi)采技術(shù)及配套裝備為主導(dǎo)的核心技術(shù)，占領(lǐng)技術(shù)制高點(diǎn)。

2.1 采煤方法和工藝

采煤方法和工藝的進(jìn)步和完善始終是采礦學(xué)科發(fā)展的主題和中心。采煤工藝的發(fā)展將帶動(dòng)煤礦開(kāi)采各環(huán)節(jié)的變革，現(xiàn)代采煤工藝正在向高產(chǎn)、高效、高安全性和高可靠性方向發(fā)展，基本途徑是使采煤技術(shù)與現(xiàn)代高新技術(shù)相結(jié)合。研制和使用強(qiáng)力、高效、可靠、耐用及智能化的采煤設(shè)備及監(jiān)控系統(tǒng)，改進(jìn)和完善采煤工藝在發(fā)展現(xiàn)代采煤工藝的同時(shí)，繼續(xù)發(fā)展，改進(jìn)多層次、多樣化的采煤工藝，通過(guò)科學(xué)總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建立我國(guó)系統(tǒng)的采煤工藝?yán)碚摗?/p>

徐礦集團(tuán)韓橋礦使用我國(guó)自行研制生產(chǎn)的第一臺(tái)螺旋鉆采煤機(jī)，實(shí)現(xiàn)了薄煤層工作面無(wú)支護(hù)、無(wú)人采煤新工藝。該設(shè)備操作簡(jiǎn)單，檢修方便，安全性能較好，工作面無(wú)需支護(hù)，減少材料消耗，降低職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。且采出煤炭質(zhì)量好，含矸量低，資源回收率較高，十分適合極薄煤層的有效開(kāi)采。

2.2 深礦井開(kāi)采技術(shù)

隨著社會(huì)對(duì)煤炭需求量的日益增加，開(kāi)采能力不斷提高，開(kāi)采深度不斷增加是煤礦開(kāi)采技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。我國(guó)采礦工作者一般把采深等于及大于800m的礦井稱(chēng)深井。深部礦井開(kāi)采是我國(guó)煤礦開(kāi)采面臨的重大技術(shù)課題之一。深礦井開(kāi)采的關(guān)鍵技術(shù)是：煤層開(kāi)采的礦壓控制、沖擊礦壓防治、瓦斯和熱害治理及深井通風(fēng)、井巷布置等。

徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司自2004年6月起，應(yīng)用“深井開(kāi)采煤層注水技術(shù)”對(duì)31個(gè)采煤工作面全部實(shí)施了注水，其中2個(gè)工作面有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)、2個(gè)工作面有沖擊地壓危險(xiǎn)，注水后煤層全水分均超過(guò)4%，杜絕了瓦斯、煤塵、煤與瓦斯突出、沖擊地壓事故，煤層注水后工作面粉塵濃度及溫度均有不同程度地下降，取得明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，僅江蘇徐州礦務(wù)集團(tuán)三河尖、張集、義安、夾河礦就取得安全經(jīng)濟(jì)效益(安全創(chuàng)造正效益與安全減少負(fù)效益之和)13474萬(wàn)元。證明了煤層注水技術(shù)對(duì)防治煤塵、瓦斯、沖擊地壓等自然災(zāi)害是有效的、經(jīng)濟(jì)的、可行的。

2.3.優(yōu)化巷道布里，減少矸石排放的開(kāi)采技術(shù)

改進(jìn)、完善現(xiàn)有采煤方法和開(kāi)采布置，以實(shí)現(xiàn)開(kāi)采效益最大化為目標(biāo)，研究開(kāi)發(fā)煤礦地質(zhì)條件開(kāi)采巷道布置及工藝技術(shù)評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)開(kāi)采方法、開(kāi)采布置與煤層地質(zhì)條件的最優(yōu)匹配。重點(diǎn)研究高產(chǎn)高效礦井開(kāi)拓部署與巷道布置系統(tǒng)的優(yōu)化，簡(jiǎn)化巷道布置，優(yōu)化采區(qū)及工作面參數(shù)，研究單一煤層集中開(kāi)拓，集中準(zhǔn)備、集中回采的關(guān)鍵技術(shù)，大幅度降低巖巷掘進(jìn)率;多開(kāi)煤巷，減少出矸率;研究矸石在井下直接處理，作為充填材料的技術(shù)。

濟(jì)三煤礦“全煤巷”開(kāi)拓布局沿煤層布置傾斜大巷，取消了采區(qū)巖石集中巷，使礦井初期投產(chǎn)工程大大減少，作為年設(shè)計(jì)能力500萬(wàn)t的特大型礦井，其初期井巷工程量?jī)H為43200m，建井工期68個(gè)月，體現(xiàn)了以最快的速度投產(chǎn)、投資效益最大化的現(xiàn)代建井理念。礦井的三條開(kāi)拓大巷沿煤層傾斜方向布置，輔助運(yùn)輸大巷、回風(fēng)大巷布置在煤層中，膠帶運(yùn)輸大巷布置在煤層底板巖石中。輔助運(yùn)輸大巷、回風(fēng)大巷直接(或通過(guò)聯(lián)絡(luò)巷)與輔助順槽、膠帶順槽溝通形成工作面通風(fēng)及輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，膠帶運(yùn)輸大巷直接(或通過(guò)溜煤眼)與膠帶順槽溝通形成工作面的煤流運(yùn)輸系統(tǒng)。采區(qū)巷道布置基本實(shí)現(xiàn)了“全煤巷”無(wú)極開(kāi)拓布置方式，采區(qū)巖巷工程量大大減少。

2.4.礦山壓力控制

尋求礦山壓力控制實(shí)際問(wèn)題的完好解決與科學(xué)解答仍是采礦學(xué)科的基本任務(wù)。對(duì)于性質(zhì)不同、類(lèi)型繁多的礦山壓力顯現(xiàn)與控制問(wèn)題，通過(guò)研制和改進(jìn)測(cè)試儀器、完善監(jiān)測(cè)手段、掌握不同條件下的礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律，并據(jù)此研究、改進(jìn)控制的手段和方法，采取恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)與安全措施，實(shí)現(xiàn)礦山壓力的適時(shí)有效控制。因此我們需要繼續(xù)研究的問(wèn)題有：(1)進(jìn)一步完善來(lái)場(chǎng)圍巖控制理論;(2)研究堅(jiān)硬頂板與破碎頂板條件下應(yīng)用高技術(shù)低成本巖層拉制技術(shù);(3)放頂煤開(kāi)采巖層和支架—圍巖相互作用機(jī)理;(4)支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù);(5)沖擊礦壓的預(yù)測(cè)和防治;(6)研究開(kāi)發(fā)新型的支護(hù)設(shè)備。

潞安王莊煤礦4236綜放工作面的長(zhǎng)度為270m，工作面長(zhǎng)度的加長(zhǎng)，不僅支架數(shù)量的增加和輸送機(jī)長(zhǎng)度的加長(zhǎng)，而且工作面頂板來(lái)壓在工作面方向出現(xiàn)不同步特征，老頂斷裂步距較一般工作面小。在采取如下措施后：(1)保持支架的完好;(2)追機(jī)及時(shí)支護(hù)，封閉工作面端面頂板，加快工作面推進(jìn)速度，減輕工作面礦壓顯現(xiàn)程度，縮短控頂距，及時(shí)護(hù)頂;(3)確保泵站壓力，采用雙回路供液，提高支架初撐力;超長(zhǎng)綜放工作面創(chuàng)造了日產(chǎn)1.8229萬(wàn)t的全國(guó)最高紀(jì)錄，月產(chǎn)35.2947萬(wàn)t的全國(guó)先進(jìn)水平。

2.5.煤炭地下氣化技術(shù)

煤炭地下氣化是實(shí)現(xiàn)高效安全開(kāi)采的一項(xiàng)新工藝，屬于一種特殊的采煤方法，它集建井、采煤、氣化3種工藝為一體，取消了龐大笨重的井下采煤設(shè)備和地面氣化設(shè)備，變傳統(tǒng)的物理采煤為化學(xué)采煤，是多學(xué)科開(kāi)發(fā)潔凈能源和化工原料的高新技術(shù)。它克服了現(xiàn)有井工采煤的安全問(wèn)題等弊端，也趁免了傳統(tǒng)采煤和地面氣化過(guò)程中的廢氣、廢水、廢渣等的污染，其關(guān)鍵技術(shù)是實(shí)現(xiàn)氣化生產(chǎn)的連續(xù)、穩(wěn)定(煤氣量、煤氣成份、煤氣熱值的穩(wěn)定)和充分就地監(jiān)測(cè)、控制。

新汶礦業(yè)集團(tuán)已有三座氣化站投入運(yùn)營(yíng)，總投資約2100萬(wàn)元，日產(chǎn)中熱值煤氣約10萬(wàn)m3，生產(chǎn)成本約0.15元/m3，售價(jià)0.35元/m3，年創(chuàng)利稅約730萬(wàn)元。

3.結(jié)論

應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)理論新方法與高新技術(shù)，研究解決采礦問(wèn)題，探求采礦規(guī)律;采礦科學(xué)與其它科學(xué)(計(jì)算機(jī)科學(xué)、材料科學(xué)等)的相互結(jié)合，豐富和擴(kuò)展了煤礦開(kāi)采技術(shù)，是當(dāng)今煤礦開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展方向。

［1］楊晉淵.21世紀(jì)初煤礦開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展及對(duì)策［J］.山西焦煤科技，2001，21(2)

［2］李全生.我國(guó)井工煤礦開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)狀和成展展望［J］.煤礦開(kāi)采，2002，7(3)

［3］曹勝根，繆協(xié)興.超長(zhǎng)綜放工作面采場(chǎng)礦山壓力控制［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2001，26(6)

Coal M ining Technology App lication

WANG Yun－feng

(Hebei Energy Institute of Vocation and Technology;China University of Mining and Technology，Tangshan 063004，China)

This paper analyzes the importance of coal mining technology，discusses coal mining key technical problems and coal mining technology development prospects.

coal mining technology;application

TD821 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

A

1671－3974(2011)03－0069－02

2011－03－21

王云峰(1960－)男，大學(xué)，河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院副院長(zhǎng)，副教授。研究方向：礦山開(kāi)采。