煤矿开采技术创新与应用研究

王连振

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714085

摘要：煤炭资源是国家发展经济的必需资源，现阶段各行业仍无法摆脱对煤炭资源的依赖。煤炭资源不断减少及可持续发展战略的提出给煤矿开采提出了更高的要求。在煤矿开采过程中如何减少对环境的污染、保证开采人员的安全并有效提高煤炭的回收率成为当今煤矿开采的关键。想要实现这三面的有机结合，必须对煤矿开采技术进行创新，并结合实际情况加以应用。

关键词：煤矿开采技术；创新；应用

科学技术的进步使人们已经能够开发出如风能、核能、太阳能、水能等多种新型能源，从而减少对传统能源的利用。受到开发成本较高、供能方式不稳定、能量密度低等限制，新型能源仍无法取代传统的煤、石油等资源。地下煤炭资源减少、煤炭质量下降、开采难度增加等问题对大规模的煤矿开采造成严重阻碍。同时，随着人们对地下环境保护意识的逐渐增强，煤矿开采门槛进一步升高。面对日益严峻的煤炭开采形势，必须与时俱进，采用新型煤矿开采技术。在保证安全生产的前提下，提高煤矿开采的回煤率与煤炭质量，减少煤矿开采成本，促进经济效益最大化。与此同时，还需要将煤炭挖掘对环境的污染降到最低。煤矿开采技术创新需要结合实际生产特点，在现有技术上进行大力创新。

1 煤矿开采技术创新方向

根据煤矿开采的所产生的问题，提出以下三个煤矿开采技术创新的方向。

（1）安全预防。煤矿开采属于高危行业，在煤炭开采过程中常因瓦斯突出，煤层透水导致重大安全事故，对煤矿开采人员及煤矿开采企业造成无法估量的损失。煤矿开采以地下开采为主，环境相对复杂多变，需要对矿井中的压强、氧气通风系统、瓦斯流向及密度等多个方面进行检测以及对采煤设备的及时维护。然而，部分中小煤矿开采企业不能满足此类安全要求，出现事故征兆时，不能及时发现并排除风险，导致安全事故频发。

（2）环境保护。随着可持续发展观念的深入人心，各行业的生产越发注重对环境进行保护。煤矿开采过程对环境有着较大的破坏。国内常用的长壁采煤法会对摧毁地表植被，不利于开采区域的自然生态的和谐发展。随着煤层开采深度的增加，地下岩层结构逐渐变得不稳定，容易造成地表塌陷和沉降。

（3）高效开采。浅层煤炭资源的枯竭使人们将开采重心转向煤炭储量更大的困难煤层。但受到技术及经济水平限制，煤矿开采无法实现高效生产。一些困难煤层无法采用常规煤炭开采工艺及设备，导致开采效率低，且花费成本较高，远不能满足实际生产需求。

2 煤矿开采技术创新

2.1 深矿井开采技术

深矿井开采技术的技术优势是能够有效降低煤层中的瓦斯含量。在对煤层进行切割时，能够使煤层的厚度减至2cm～3cm，从而有效保证了煤层的均匀性。为了将煤矿开采过程中的杂质气体排出，其采用一进多出的通风形式，通过进风巷、回风巷、尾巷相结合使空气有序流通，从而满足现场施工对地下通风的要求。开采过程中所产的瓦斯通过抽采钻孔及倾斜抽采巷进行回收，既能够对瓦斯浓度指标进行控制，又能够对保证回收的瓦斯具有较高的纯度。另外，深矿井开采技术采用工业控制计算机进行控制，对各工作面的泵站压力进行实时监督控制，当测控压力及温度超标后能够及时发出警报，便于工作人员对泵站工作参数做出相应调整。瓦斯浓度及通风得到合理控制，矿井开采的安全性便能够得到保障。

2.2 薄煤层急倾斜开采技术

薄煤层急倾斜开采技术的出现，解决了1.3m以下且倾斜角度超过45°浅煤层的开采难题。受煤层所处空间小，倾斜角度大的限制，该开采技术采用伪斜走向长壁的方法设置煤炭开采工作面，从而减小了工作面的实际倾斜角度。运用刨运机对煤层进行切割，回落。由于倾斜煤层能够实现自溜运煤，但煤层坡度较小时，需要采用刮板运输机配合运煤。为了移架方便且对刨运机进行导向，采用菱形柔性液压支架支撑顶板，并依据全跨落的方法处理工作面的顶板及底板。工作面的液压支架需要根据煤层走势进行平行布置，各支架间需要保持1.8m的安全距离，每组液压支架中采用千斤顶与刨运机横梁。在采煤过程中千斤顶负责将刨运机压入煤层，开采至底板时，则依靠千斤顶完成支架的迁移，实现下一轮采煤的循环。采用薄煤层急倾斜开采技术能够形成平行四边形采煤工作面，能够扩大通风面积、提升操作空間，能极大提升采煤效率及资源利用率。另外，整个采煤过程所需人工操作较少，为实现煤矿机械化开采提供了可行性。

2.3 硬顶板、厚煤层开采技术

硬顶板、厚煤层技术是煤矿开采高效化的重要实施途径。硬顶板开采技术适用于埋深浅、地压小的开采环境。通过岩層定向水力压裂或倾斜深孔爆破的形式对顶板进行处理，当顶板有煤冒出时可随时进行挖采，从而提高顶层回煤率，并且煤层下落的跨落规律且均匀，有助于煤层的破碎及工作面安全的预防。厚煤层开采技术适用于埋深浅，且岩层支撑压力较小开采环境，利用高压水注或深孔预爆破的方法进行煤层压裂，使煤层按照既定要求跨落，从而提高其回收率。硬顶板与厚煤层的弱化处理方式相同，均可采用三角形爆破孔，需要注意的是爆破孔水平距离应控制在2m以上，垂直距离应控制在1m以上。另外，回收煤时采用双向割煤，单向放煤的方式。各生产设备应满足快速移动、支护、放煤等功能配合，从而实现煤炭回收率的提高。

3 总结

想要实现煤炭回收率的全面提高，就必须对煤矿开采技术进行创新。以现有煤矿开采技术为基础重点朝安全、环保、高效三个方向发展，并遵循从可持续发展、以人为本、自主创新等原则。同时，所提出的创新技术需要紧密结合实践，并与计算机等先进技术相结合，使开煤矿开采技术具有较强的可实施性与科学性。

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