浅析煤层开采技术及采煤工艺

摘要：煤层开采技术和采煤工艺发展的趋势是高产、高效和高安全性，文章阐述了煤层开采方法和采煤工艺的主要类型，并探讨了各采煤工艺的应用特点以及选择开采方法时应考虑的主要因素，以期为煤炭行业的发展提供一定的借鉴。

关键词：煤层；开采技术；采煤工艺；壁式体系；柱式体系

中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）30-0110-02

1 概述

煤炭是我国的主要能源，煤炭工业的发展直接制约着国民经济的发展和人民群众生活水平的提高。加快煤炭工业现代化建设步伐，全面推进煤炭工业科技进步，不断满足国民经济建设和人民生活需要，是煤炭工业发展的紧迫任务。受构造运动的影响，我国煤层的赋存条件千差万别，矿井的地质条件各不相同，从而决定了我国煤矿建设、生产和管理具有明显的地域差异性，不同地区煤矿的生产规模、开采技术和装备设施也存在一定的差异。在倡导可持续发展的现代经济体制下，安全、高效、绿色是煤层开采的必然趋势，为此，煤炭企业则必须实现煤层开采技术和采煤工艺的进一步集约化、机械化和自动化。

2 煤层开采方法的主要类型及其选择依据

2.1 壁式体系采煤法

壁式体系采煤法一般以长壁工作面采煤为主要特征，是目前我国应用最普遍的一种采煤方法，其主要特点如下：在采煤工作面两端各布置至少一条巷道，构成完整的生产系统；采煤工序可分为破、装、运、支、处五个步骤，其中破煤和装煤可分别采用爆破、滚筒式采煤机或刨煤机，运煤采用与工作面煤壁平行铺设的可弯曲刮板输送机，工作面工作空间的支护可采用自移式液压支架或单体液压支架，采空区处理则通常采用全部垮落法、全部充填或局部充填法；随着采煤工作面

推进，顶板暴露面积增大，矿山压力显现较为强烈。

2.2 柱式体系采煤法

柱式体系采煤法有房式采煤法、房柱式采煤法和巷柱式采煤法三种类型。房式采煤法的特点是只采煤房不回收煤柱，用房间煤柱支撑上覆岩层，根据煤柱尺寸和形状可分为长条式、切块式等多种形式；房柱式采煤法的特点是房间留设不同形状的煤柱，采完煤房后有计划地回收这些煤柱；巷柱式采煤法的特点是在采区范围内，预先掘进大量巷道，将煤层切割成6×6～20×20m2的方形煤柱，然后有计

划地回采这些煤柱，采空地带顶板任其自由垮落。

柱式体系采煤法的优点是设备投资少，采掘可实现合一，建设期短，出煤快；设备运转灵活，搬迁快；巷道压力小，便于维护，支护简单，可用锚杆支护顶板；由于大部分为煤层巷道，故矸石量很少；矸石可在井下处理不外运，有利于环境保护；当地面要保护农田水利设施和建筑物时，采用房式采煤法有时可使总的吨煤成本降低。

2.3 选择采煤方法的主要依据

在选择和设计采煤方法时，必须充分考虑到以下因素的影响：

2.3.1 煤层地质条件。地质因素是制约采煤方法选择的最重要的因素，其主要包括煤层倾角、煤层厚度、顶底板特征、煤层瓦斯含量等。在近水平和缓倾斜的煤层，通常采用倾斜长壁采煤法，以使巷道系统简单可靠；在倾角较大的煤层中，则一般采用走向长壁采煤法，以确保采煤系统更加安全。

2.3.2 技术发展和装备水平。改革开放以来，我国的煤层开采技术在创新中得到不断的发展，厚煤层综采放顶煤、大采高一次采全高、急倾斜煤层伪斜柔性支架采煤等得到广泛的应用。不同的采煤方法所涉及的开采技术以及装备设施差别较大，因此在选择采煤方法时必须结合本矿井的生产指标，充分考虑采煤方法与矿井运输系统、通风系统等生产环节的适应性，并留有适当的发展余地。

2.3.3 矿井管理水平。矿井的管理水平直接决定了采煤方法能否实现安全高效的生产，对于厚煤层综采放顶煤、大采高一次采全高等较先进的采煤方法，其生产组织复杂、技术要求较高，如果矿井管理水平不到位而盲目选择这些采煤方法，不但不能充分发挥其高效开采的特性，还可能引发意外事故。

2.3.4 矿井经济效益。选择合理的采煤方法必须以经济效益为基础，充分考虑矿井生产的投入和产出关系。因此要先提出几种拟采用的方案，进行全面的经济、技术和设备比较，确保采煤方法适应

企业的生产规模和发展需求，提高企业的经济效益。

3 采煤工艺的主要类型及其应用特点

3.1 爆破采煤工艺

爆破采煤工艺即采用放炮破煤、人工装煤的较原始的采煤工艺，具有适应性强、装备简单、操作容易等优点，虽然其生产效率低、劳动条件差，但在某些特殊条件下，如回收边角煤、工作面端头撕帮等作业，仍普遍采用普采工艺。为了确保工作面生产的安全，我国正在逐步将适于机采的炮采面改造成为普采面。在炮采工艺方式上，应积极推广应用新技术、新设备、新材料，尽量提高装煤机械化水平，减小劳动强度。

3.2 普通机械化采煤工艺

普通机械化采煤工艺是在炮采的基础上采用采煤机或刨煤机进行破煤和装煤，从而大大提高了工作面的单产能力。相比综采设备而言，普采设备价格较为便宜，建设普采工作面的投资只相当于综采工作面的25%左右，但日产量却能达到综采工作面的30%～50%。此外，普采工艺受煤层地质变化的影响较小，在回采形状不规则、小断层较多或褶曲较发育等地质条件较差的工作面时，综采工艺难以发挥其高产高效的优势，而普采工艺可以得到很好的应用。

3.3 综合机械化采煤工艺

3.4 综合机械化放顶煤采煤工艺

中、低位放顶煤优点突出，使用广泛，是放顶煤开采的主要方向。综放工作面能普遍实现安全高效，与同等条件下综采分层工作面相比，绝大多数综放工作面的产量和效率都可提高1～3倍，而工作面直接成本可降低30%～50%。因此，布置综放工作面可以减少和简化生产环节，有利于矿井实现集中生产。但在实现高效安全的同时，综放工作面增加了资源的浪费。

4 结语

我国煤炭工业正在迅猛发展，煤矿开拓与开采技术正在不断进步，经过广大煤矿职工的努力，一定能够高效发展现代化的煤炭工业，从而进一步改变煤矿生产技术面貌，使我国煤层开采技术加速达到国际先进水平，为全面建设现代化强国提供充足的能源保障。

参考文献

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[2] 宫炫耀.浅谈采煤技术与采煤方法的选择[J].煤矿天地，2007，（24）：578.

[3] 陈合华.论我国采煤技术及采煤方法[J].民营科技，2010，（6）：5.

作者简介：王永刚（1980-），供职于山西高平科兴高良煤业有限公司。

（责任编辑：刘 晶）