煤矿开采技术方法的应用

王云峰

(中国矿业大学矿业工程学院;河北能源职业技术学院，河北唐山 063004)

煤矿开采技术方法的应用

王云峰

(中国矿业大学矿业工程学院;河北能源职业技术学院，河北唐山 063004)

分析了当前煤矿开采中开采技术的重要性，探讨矿井开采的关键技术问题以及对矿井开采技术的发展方向进行了展望。

煤矿开采技术;应用

1.前言

煤矿开采方法及技术对煤矿的安全生产、采煤设备能力的发挥、生产成本、经济效益具有十分重要的作用。一个煤矿的生产经营状况，除了自然地质条件和管理水平外，主要取决于开采方法的先进性和适应性。我国从炮采—普通机械化采煤—高档普采—综合机械化采煤—综采放顶煤—强力综采技术的发展，使采煤工作面的年单产由几万吨、几十万吨、几百万吨到上千万吨。事实充分证明了煤矿开采技术的发展对煤矿产量、经济效益的重要作用。同时，煤矿开采是一个传统的工业，高新技术的含量较低，如何适应科学技术的发展，在竞争中求生存与发展，煤矿的开采技术正是其核心问题。

因此，从战略上确定好开采技术的创新方向，从战术上搞好开采技术创新，对煤炭工业的持续健康发展具有重要意义。

2.开采技术发展的方向

在当今科技经济发展的新形势下，煤炭开采技术的研究必须面向国内国外两个市场、面向经济建设主战场，立足于煤炭开采技术的前沿，立足于中国煤炭发展战略所必要的技术储备，立足于煤炭工业中长期发展战略所必须的关键技术的攻关，立足于煤炭工业工程实际问题的解决，重点从事中长期研究开发和技术储备，跟踪产业科技前沿，开发有自主知识产权的以煤矿开采技术及配套装备为主导的核心技术，占领技术制高点。

2.1 采煤方法和工艺

采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题和中心。采煤工艺的发展将带动煤矿开采各环节的变革，现代采煤工艺正在向高产、高效、高安全性和高可靠性方向发展，基本途径是使采煤技术与现代高新技术相结合。研制和使用强力、高效、可靠、耐用及智能化的采煤设备及监控系统，改进和完善采煤工艺在发展现代采煤工艺的同时，继续发展，改进多层次、多样化的采煤工艺，通过科学总结实践经验，建立我国系统的采煤工艺理论。

徐矿集团韩桥矿使用我国自行研制生产的第一台螺旋钻采煤机，实现了薄煤层工作面无支护、无人采煤新工艺。该设备操作简单，检修方便，安全性能较好，工作面无需支护，减少材料消耗，降低职工的劳动强度。且采出煤炭质量好，含矸量低，资源回收率较高，十分适合极薄煤层的有效开采。

2.2 深矿井开采技术

随着社会对煤炭需求量的日益增加，开采能力不断提高，开采深度不断增加是煤矿开采技术发展的必然趋势。我国采矿工作者一般把采深等于及大于800m的矿井称深井。深部矿井开采是我国煤矿开采面临的重大技术课题之一。深矿井开采的关键技术是：煤层开采的矿压控制、冲击矿压防治、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置等。

徐州矿务集团有限公司自2004年6月起，应用“深井开采煤层注水技术”对31个采煤工作面全部实施了注水，其中2个工作面有煤与瓦斯突出危险、2个工作面有冲击地压危险，注水后煤层全水分均超过4%，杜绝了瓦斯、煤尘、煤与瓦斯突出、冲击地压事故，煤层注水后工作面粉尘浓度及温度均有不同程度地下降，取得明显的社会经济效益，仅江苏徐州矿务集团三河尖、张集、义安、夹河矿就取得安全经济效益(安全创造正效益与安全减少负效益之和)13474万元。证明了煤层注水技术对防治煤尘、瓦斯、冲击地压等自然灾害是有效的、经济的、可行的。

2.3.优化巷道布里，减少矸石排放的开采技术

改进、完善现有采煤方法和开采布置，以实现开采效益最大化为目标，研究开发煤矿地质条件开采巷道布置及工艺技术评价体系，实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配。重点研究高产高效矿井开拓部署与巷道布置系统的优化，简化巷道布置，优化采区及工作面参数，研究单一煤层集中开拓，集中准备、集中回采的关键技术，大幅度降低岩巷掘进率;多开煤巷，减少出矸率;研究矸石在井下直接处理，作为充填材料的技术。

济三煤矿“全煤巷”开拓布局沿煤层布置倾斜大巷，取消了采区岩石集中巷，使矿井初期投产工程大大减少，作为年设计能力500万t的特大型矿井，其初期井巷工程量仅为43200m，建井工期68个月，体现了以最快的速度投产、投资效益最大化的现代建井理念。矿井的三条开拓大巷沿煤层倾斜方向布置，辅助运输大巷、回风大巷布置在煤层中，胶带运输大巷布置在煤层底板岩石中。辅助运输大巷、回风大巷直接(或通过联络巷)与辅助顺槽、胶带顺槽沟通形成工作面通风及辅助运输系统，胶带运输大巷直接(或通过溜煤眼)与胶带顺槽沟通形成工作面的煤流运输系统。采区巷道布置基本实现了“全煤巷”无极开拓布置方式，采区岩巷工程量大大减少。

2.4.矿山压力控制

寻求矿山压力控制实际问题的完好解决与科学解答仍是采矿学科的基本任务。对于性质不同、类型繁多的矿山压力显现与控制问题，通过研制和改进测试仪器、完善监测手段、掌握不同条件下的矿山压力显现规律，并据此研究、改进控制的手段和方法，采取恰当的技术与安全措施，实现矿山压力的适时有效控制。因此我们需要继续研究的问题有：(1)进一步完善来场围岩控制理论;(2)研究坚硬顶板与破碎顶板条件下应用高技术低成本岩层拉制技术;(3)放顶煤开采岩层和支架—围岩相互作用机理;(4)支护质量与顶板动态监测技术;(5)冲击矿压的预测和防治;(6)研究开发新型的支护设备。

潞安王庄煤矿4236综放工作面的长度为270m，工作面长度的加长，不仅支架数量的增加和输送机长度的加长，而且工作面顶板来压在工作面方向出现不同步特征，老顶断裂步距较一般工作面小。在采取如下措施后：(1)保持支架的完好;(2)追机及时支护，封闭工作面端面顶板，加快工作面推进速度，减轻工作面矿压显现程度，缩短控顶距，及时护顶;(3)确保泵站压力，采用双回路供液，提高支架初撑力;超长综放工作面创造了日产1.8229万t的全国最高纪录，月产35.2947万t的全国先进水平。

2.5.煤炭地下气化技术

煤炭地下气化是实现高效安全开采的一项新工艺，属于一种特殊的采煤方法，它集建井、采煤、气化3种工艺为一体，取消了庞大笨重的井下采煤设备和地面气化设备，变传统的物理采煤为化学采煤，是多学科开发洁净能源和化工原料的高新技术。它克服了现有井工采煤的安全问题等弊端，也趁免了传统采煤和地面气化过程中的废气、废水、废渣等的污染，其关键技术是实现气化生产的连续、稳定(煤气量、煤气成份、煤气热值的稳定)和充分就地监测、控制。

新汶矿业集团已有三座气化站投入运营，总投资约2100万元，日产中热值煤气约10万m3，生产成本约0.15元/m3，售价0.35元/m3，年创利税约730万元。

3.结论

应用现代科学理论新方法与高新技术，研究解决采矿问题，探求采矿规律;采矿科学与其它科学(计算机科学、材料科学等)的相互结合，丰富和扩展了煤矿开采技术，是当今煤矿开采技术的发展方向。

［1］杨晋渊.21世纪初煤矿开采技术的发展及对策［J］.山西焦煤科技，2001，21(2)

［2］李全生.我国井工煤矿开采技术现状和成展展望［J］.煤矿开采，2002，7(3)

［3］曹胜根，缪协兴.超长综放工作面采场矿山压力控制［J］.煤炭学报，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">文献标识码：A

A

1671－3974(2011)03－0069－02

2011－03－21

王云峰(1960－)男，大学，河北能源职业技术学院副院长，副教授。研究方向：矿山开采。