探究井下采煤技术和工艺的选择及应用
时间：2022-10-21 08:08:32
摘 要：我国幅员辽阔，拥有富的煤炭资源，煤炭在日常的工业和经济建设中发挥着重要的作用。近年来，随着我国新型采煤设备的研发，采煤技术和采煤工艺也有了明显的提高，煤产量也日益增加。但是不同地形和地理位置的的煤矿对采煤技术和工艺的要求也不同，目前在许多煤矿企业中都存在着对实际地形考虑不够或者对一些采煤工艺了解不够的问题，这就导致存在一些安全隐患。文章以南方地区为例，会分析我国的采煤技术的现状，阐述南方地区采煤工艺，并对选择采煤技术的原则和方法进行探讨。
中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）15-0170-02
开采技术和工艺的选择和使用对井下的采煤质量和安全有着重要影响。而近年来，随着我国科技的进步，采煤技术和工艺也有了很大程度的改进，许多重大的煤矿项目实行大型化矿井，并引进先进的技术设备，实行绿色生态开采。在实际的采煤中，可以运用已经掌握的各种采煤原理，结合实际的开采情况进行一些完善和改革，从而提高工作效率。我国由于地域和地质情况的差异，煤层的构造也大不相同，所以在采煤时要从具体的煤层构造入手，结合实际情况进行考虑，选择最优的采煤方案。
1 我国采煤技术发展的现状
根据2014年国家统计局的统计，截止到2013年我国的煤炭产量达到了37亿t，约占世界煤炭产量的一半，除了高产量以外，我国煤炭的质量也较高。根据中国产业信息网的《2013～2020年中国煤炭行业市场研究与投资前景评估报告》可以看出，低灰、低硫是我国烟煤目前最大的特点之一，绝大多数的原煤中灰分的成分不超过15%，硫分的成分则低于1%。
例如神府、东胜煤田之类的优质煤田，原煤的灰分含量仅有3%～5%，这些原煤也就被誉为天然精煤。烟煤的另一个特点是煤岩组分中丝质组含量高，大多数会在40%以上，按这些标准来算，中国烟煤大多为优质动力煤。根据目前对我国煤炭资源的存储量的探测，2012年探明的煤炭资源储量相比上一年增长了1 320亿t，存储的数目总量在世界前列，况且我国煤炭资源的种类多样，这也是我国采煤技术和采煤工艺蓬勃发展的基础。
目前，我国许多煤矿在普遍采用普通机械化的采煤工艺的同时，也开始引进和采用综合机械化的采煤设备以及采煤工艺，并对传统意义上落后的回采工艺技术进行革新，进展良好，取得了不少成绩，推动了我国采煤技术和工艺的不断发展。我国的煤炭资源在目前主要有露天煤矿和井下煤矿两种，露天煤矿开采难度小，数量随着开采的增加急剧减少，目前国类主要趋势的是井下开采。目前在井下应用较多的采煤技术主要有综采技术、普采技术、炮采技术以及连采技术等，这些不同的技术在不同的煤层开采中发挥了巨大的作用。由于我国煤炭资源分布地域的不均匀，所以煤矿的分布也呈现出差异，最为集中的是陕西、山西、内蒙古、淮南和淮北等地区，而这些地区由于地理条件和煤矿规模的差异，在实际的煤矿开采中所应用的技术也大不相同，例如国有重点煤矿会以综采为主，地方煤矿会采取普采和炮采的方式，而一些乡镇的煤矿则多选用炮采。我国南方地区的煤炭资源则主要分布在西南地区和中南地区，据调查数据显示，西南地区的煤炭储量占全国的8.64%，而中南地区的煤炭储量仅占全国煤炭储量的3.06%，总的来说，南方地区煤炭资源较少，且由于地理和地质的原因，南方地区的煤矿开采规模普遍较小，在井下作业的时候，也通常会采用炮采技术来进行煤炭开采。
2 我国南方井下采煤工艺的选择和应用
我国目前常用的采煤技术主要有综采技术、普采技术、炮采技术，以及连采技术等四种。综采技术即综合机械化技术，整个作业过程实现机械化，是在工作面上运用机械设备进行连续作业的一种采煤技术。在井下开采中有掘井和运输的环节，工作量较大而且具有一定的危险性；普采技术是指普通机械化长壁采煤技术，通过机械方法进行破煤和装煤，输送机运煤和单体柱支护的采煤工艺；连采技术是运用连续采煤机进行的连续的开采，通常会利用梭车和伸缩机来完成运煤，并用铲车清理工作面。由于综采、普采、连采都要应用到机械，而南方地区的煤矿规模和地形条件也都不便大规模使用机械，所以在南方井下常用的采煤技术就是炮采。炮采技术是指用爆破的方法破煤，人工装煤和单体柱支护的采煤技术。爆破采技术首先要做好打眼和放炮，在放炮之前，要考察实际情况并做好放炮的参数，如炮眼数量、眼深、排列角度等。爆破采有对柱、单柱和密集支柱等三种布置方式。在实际作业时，要对煤层的厚度。顶板特征以及地表的保护进行仔细考虑。
3 我国南方井下采煤工艺的操作应用
炮采工艺操作简单，生产方便，投资消耗低。所以目前南方许多矿井都采用炮采。在进行炮采时，要注意一些具体的操作细节。完整的炮采工艺过程包括破煤、装煤、运煤以及支护与放顶等五大工艺。这些工艺大部分都需要人力参与。炮采工作面的装备比较简单，钻眼工具用煤电钻；运煤设备一般情况下使用轻型刮板输送机；支护用坑木、摩擦式金属支柱与金属铰接顶梁或单体液压支柱与金属铰接顶梁配套支护顶板。
破煤时关键的一点就是设置炮眼。在设置炮眼时要将炮眼与煤壁在水平面上的角度（水平角）控制65 ？{～75 ？{的范围之内，具体的角度则依煤质的软硬来定，软时取大值，硬时择取小值。在爆破时，炮眼都是在一个自由面的条件下，所以炮眼的水平角要控制好，如果水平角太大，会降低炮眼利用率，煤体也得不到充分的爆破；水平角太小也会造成爆破时将大量的煤块抛向采空区，易崩倒工作面支架，使煤炭资源遭受损失，同时也危及工作人员的人身安全。此外，可以根据煤的硬度和块度来决定炮眼的深度和间距。在放炮时，也要确保放炮前的准备工作是否做好，认真对采煤工作面工具是否收拾好、瓦斯的浓度、是否有煤尘爆炸危险、工作面的通风状况以及放炮的母线的长度等进行检查，确保无误后才能进行放炮。
装煤时，放炮崩落的煤一部分因爆破直接崩入刮板输送，剩下的煤则通过人工进行装载。人工装煤主要装载输送机与新煤壁之间松散煤安息角线以下的煤和崩落到输送机采空区侧的煤。在装载前要对端面空顶范围和煤壁进行仔细的检查，一旦发现问题要及时处理。劳动强度大、效率低是人工装载很突出的一个缺点，所以在装载时要尽量设法增加爆破装煤的比例或在输送机煤壁侧装上铲煤板。
运煤时，要根据落煤方式及煤层倾角来确定采煤工作面的运输方式。炮采工作面运煤时通常会采用SGW―17、30型可弯曲刮板输送机来运送。
支护方面，在炮采工作面经常会采用的支护是单体柱和π型梁。在使用支柱时，要考虑支柱的使用范围，注意事项以及相关的影响因素。
回柱放顶是采煤工作面生产中的一道重要工序，它关系到采煤工作面的安全。在回放顶柱时，要保证足够的工作空间，同时减小放顶步距。此外，作业人员的退路畅通，顶板情况配有专人观察也都是要注意的事项。
4 结 语
目前，我国煤炭行业的采煤工艺机械化水平得到不断提高，综合性的采煤机械化工艺也不断得到更新，这些都极大地丰富和提高了我国的采煤技术水平，此外，炮采工艺也因为其独有的优点在目前煤矿开采中应用广泛。煤矿应该合理利用各种工艺，实现节约型、友好型的生产加工，提高矿井产量，不断建设生产高度集中的矿井，促进我国煤炭产业的工艺更好更全面地发展。
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