邊江

（冀中能源井陘礦業(yè)集團(tuán)有限公司，石家莊050100）

1 引言

對于煤礦企業(yè)來說，煤礦井下開采技術(shù)是重要的競爭指標(biāo)，各煤礦企業(yè)都十分重視對煤礦開采技術(shù)的研發(fā)與更新，同時，也進(jìn)行了采煤工藝的完善工作，并且隨著我國的煤礦井下開采技術(shù)與采煤工藝的逐漸成熟，我國煤礦的開采效率和開采質(zhì)量也得到了大幅度提升。在此背景下，加強(qiáng)對煤礦井下開采技術(shù)與采煤工藝選擇的研究，對于幫助煤礦企業(yè)更好地發(fā)展有著積極的促進(jìn)意義。

2 煤礦井下開采技術(shù)分析

2.1 長臂開采技術(shù)

該技術(shù)常用于傾斜度較小的薄煤層，并且該技術(shù)所使用的機(jī)械設(shè)備的體積和功率都比較大。這是因為，傾斜度較小的薄煤層一般都具有煤層薄、厚度小、采高低以及煤質(zhì)硬的特征。在實際開采過程中，該技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠有效保證煤礦開采效率的穩(wěn)定性，還能有效提升煤礦井下采煤的安全性，是煤礦井下煤礦開采的核心技術(shù)之一[1]。

2.2 放頂煤開采技術(shù)

該技術(shù)主要用于輔助煤礦開采工作的進(jìn)度控制，其合理、有效應(yīng)用可以對煤礦井下開采作業(yè)工序進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而能夠提高煤礦開采質(zhì)量、開采安全和開采效率，因此，放頂煤也是重要的井下煤礦開采技術(shù)之一。需要注意的是，該技術(shù)的使用有著諸多限制條件，具體來說，以下情況均不可使用放頂煤開采技術(shù)：①煤層平均厚度小于4m；②采放比大于1：3；③采區(qū)及工作面的回采率不滿足礦井相關(guān)規(guī)范要求；④存在嚴(yán)重的瓦斯危險；⑤水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，尤其是采放后存在強(qiáng)含水層、地表水與老窯積水的情況[2]。

2.3 硬頂板控制技術(shù)

該技術(shù)主要用于處理掩埋在地下的硬頂板。在實際作業(yè)過程中，硬頂板控制采集技術(shù)的應(yīng)用可利用來自巖層的壓力和定向水力進(jìn)行壓裂和爆破，進(jìn)而能夠有效提升煤炭的回收利用率。該技術(shù)在應(yīng)用時，采煤布局設(shè)置的科學(xué)性和合理性不僅能夠有效幫助頂部煤炭回收工作的進(jìn)行，還能有效提升井下煤礦開采作業(yè)的安全性，也是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的煤礦井下開采技術(shù)之一[1]。

2.4 硬厚頂煤控制技術(shù)

硬厚頂煤控制技術(shù)常用于開采埋深淺且支撐壓力偏小的硬厚頂煤煤層，具有靈活性強(qiáng)、處理速度快等優(yōu)勢。其合理應(yīng)用，不僅能夠有效做到隨采隨冒，還能有效提高煤炭資源的回收率，對于煤礦井下煤礦開采工作的進(jìn)行有著積極的促進(jìn)作用[2]。

3 礦井采煤工藝分析

3.1 普通機(jī)械化采煤工藝

普采即應(yīng)用傳統(tǒng)的機(jī)械采煤方法來進(jìn)行破煤、裝煤、運(yùn)煤以及支護(hù)等作業(yè)工序的工藝，在煤礦井下開采作業(yè)中占據(jù)著關(guān)鍵的基礎(chǔ)地位。在實際應(yīng)用中，為確保上述作業(yè)工序的連續(xù)性展開，技術(shù)人員需要首先對井下開采環(huán)境有一個全面了解，然后對各采煤工序進(jìn)行合理安排，進(jìn)而能夠有效提升煤礦的開采效率。普采工藝所使用的機(jī)械設(shè)備一般有兩種，即單滾筒采煤機(jī)和雙滾筒采煤機(jī)，其中，單滾筒采煤機(jī)一般設(shè)置在工作面下側(cè)，而雙滾筒采煤機(jī)設(shè)置在工作面的兩端，以此來縮短采煤工作面的長度，提高采煤效率及裝煤效果[3]。

3.2 綜合機(jī)械化采煤工藝

以往煤礦井下開采作業(yè)所涉及的內(nèi)容通常包括破煤、裝煤、運(yùn)煤、支柱支護(hù)以及采空區(qū)處理等，這些作業(yè)內(nèi)容雖在一定程度上實現(xiàn)了機(jī)械化，但依然無法脫離人工而獨立進(jìn)行，不僅作業(yè)效率極低，安全事故也頻頻發(fā)生。而綜合機(jī)械化采煤工藝的研究與應(yīng)用，不僅有效突破了傳統(tǒng)煤礦井下開采技術(shù)的桎梏，還有效提升了采煤作業(yè)效率和作業(yè)安全，為井下煤礦開采的機(jī)械化、自動化發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，是當(dāng)前較為先進(jìn)的采煤工藝之一[4]。

3.3 連續(xù)采煤工藝

連采即應(yīng)用成套的采煤設(shè)備進(jìn)行煤礦井下開采作業(yè)的采煤工藝，其應(yīng)用優(yōu)勢十分明顯，較高的安全性、較低的投資以及較強(qiáng)的適應(yīng)性使其成為當(dāng)前實用性較強(qiáng)的采煤工藝之一。但是，連采工藝的缺陷也較為突出，主要表現(xiàn)為通風(fēng)性差和煤炭資源的回收率低。其實際作業(yè)過程如下：首先應(yīng)用連續(xù)采煤機(jī)在煤房進(jìn)行破煤及裝煤作業(yè)；然后開采出來的煤炭資源會由可伸縮的輸送機(jī)運(yùn)出；最后，利用錨桿支護(hù)技術(shù)來開展支護(hù)工作。

3.4 爆破采煤工藝

炮采，即爆破采煤工藝，其應(yīng)用過程如下：第一，爆破落煤。應(yīng)用爆破采煤工藝進(jìn)行破煤時，為確保煤層頂板、支柱以及運(yùn)輸機(jī)不被破壞，技術(shù)人員應(yīng)對雷管數(shù)量和炸藥量進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保爆破的精準(zhǔn)性，最大限度保障煤礦破碎的均勻性以及工作面平直；第二，裝煤及運(yùn)煤。炮采裝煤與運(yùn)煤的方式同普采類似，需要注意的是，爆破作業(yè)完成后，炮采工作面上會遺留一定數(shù)量的原煤，因此普遍采用運(yùn)輸機(jī)結(jié)合人工的方式來進(jìn)行裝煤作業(yè)；第三，工作面支護(hù)及采空區(qū)處理。當(dāng)前炮采工作面常用的支護(hù)方式主要為單體液壓支柱與金屬摩擦支柱支護(hù)方式，而采空區(qū)的處理則主要應(yīng)用的是垮落法。

4 采煤工藝選擇

4.1 普采工藝的選擇

普采工藝應(yīng)用的核心在于能夠?qū)⑵泼?、采煤以及裝煤等工序的作業(yè)時間控制在一定范圍內(nèi)，以確保機(jī)械化運(yùn)煤的作業(yè)效率。該工藝雖然沒有較高的機(jī)械化水平，但是，其成本優(yōu)勢十分突出，是部分地形較簡單且煤炭質(zhì)量不高煤礦的首選。需要注意的是，該工藝在應(yīng)用時，需要技術(shù)人員根據(jù)煤礦井下具體條件進(jìn)行工藝流程規(guī)劃、設(shè)備選擇以及人員配置等工作，確保煤礦開采效率和開采安全[3]。

4.2 綜采工藝的選擇

較普采而言，綜采工藝不僅煤礦開采效率較高，對能源的消耗也相對較少，但是，該工藝所使用的機(jī)械設(shè)備較為昂貴，因此，即使該采煤工藝的應(yīng)用可以有效提高煤礦井下開采作業(yè)的安全性，在實際應(yīng)用中還是受到了一定的限制。一般來說，礦井生產(chǎn)系統(tǒng)良好、煤層比較穩(wěn)定并且頂板條件也良好的情況下都可以應(yīng)用綜合機(jī)械化采煤工藝。

4.3 連采工藝的選擇

連采工藝的應(yīng)用對煤層的地質(zhì)條件要求較高，只有滿足煤層厚薄適中、深度適中并且煤層結(jié)構(gòu)較為簡單的條件的煤層才能應(yīng)用連采工藝進(jìn)行作業(yè)。此外，連采工藝不能應(yīng)用于距離比較近的煤層群，必須保證一定的距離。因此，連采工藝常用于大型煤礦井下開采作業(yè)，并且多用于輔助其他煤礦開采工藝的開采作業(yè)。

4.4 炮采工藝的選擇

炮采工藝具有適應(yīng)性強(qiáng)，技術(shù)裝備投資小，操作工藝易掌握，易管理等優(yōu)點，其缺點主要為生產(chǎn)效率低、單產(chǎn)低，作業(yè)條件差等。據(jù)我國煤礦開采相關(guān)技術(shù)政策規(guī)定，應(yīng)優(yōu)先選用機(jī)采工藝采煤，對于一些不適合采用機(jī)采工藝采煤的煤層，也可選用炮采工藝采煤。當(dāng)前，國內(nèi)部分地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜煤層與部分急傾斜煤層，較適合應(yīng)用炮采工藝進(jìn)行采煤作業(yè)[5]。

5 結(jié)語

我國煤礦的賦存條件，總體來說是較為復(fù)雜的，并且煤層的賦存條件不同，煤炭的井下開采環(huán)境也存在較大的差異，因此，面對多樣化發(fā)展的開采技術(shù)與采煤工藝，各煤炭企業(yè)需要具體情況具體分析，根據(jù)煤層的具體賦存條件，結(jié)合各種采煤工藝的適用條件進(jìn)行綜合考慮，能夠在切實保障煤礦開采安全的同時，最大限度提高開采效率，并進(jìn)一步促進(jìn)煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。