煤矿采煤技术优化及适用条件探究

＊段志旭

（晋能控股煤业集团挖金湾虎龙沟煤业公司 山西 038300）

引言

较为复杂的煤矿采煤技术需要充足的人力、机械设备和资金投入，同时离不开科学的开采技术。科学的开采技术不但能够使资源回收率大大提高，还能有效提升煤矿企业的经济效益并将煤矿采煤环境恶劣的问题有效解决。在采煤期间应当根据实际的环境状况仔细考察地质，将技术型难题解决后有针对性的选用合适的采煤工艺，才能确保采煤技术应用的有效性。本文针对煤矿采煤技术优化的措施及适用条件进行探究。

1.我国煤矿采煤存在的问题

某些中小煤矿企业为了节约成本往往会使用安全性能低且质量差的开采设备，从而给煤矿开采作业带来极大的安全隐患，并使开采人员时刻面临着严重的生命威胁。虽然某些煤矿企业采用了新型的开采设备，但无法及时更新的开采技术面对先进的硬件和软件设施无法应用，导致企业依然处在落后状态。

2.煤矿采煤技术的优化措施

(1)地面技术

煤矿采煤期间所使用的地面技术是为了对采煤过程中可能出现的地质灾害进行有效控制[1]，因此需要对危岩地面和建筑物给予有效的保护措施。使用该项技术时，应当先仔细分析煤矿矿区的实际地质状况，从而将可靠的参考数据提供给该技术应用。

煤矿采掘期间矿区的建筑物极容易受到倾斜墙壁塌落和走向等问题的影响，而各种损害严重时甚至会出现滑坡和危岩崩塌情况，因此使用地面技术采煤时一定要严格按照矿区建筑构造的特点给予有效的保护措施。如果建筑物存在明显的风化裂缝，砖混构造的危岩长时间裸露在外，可以将圈梁或柱加设构造在顶底。注意使用该技术时不能制约对采煤工作的开展，施工人员为了计算岩体重量并将岩体范围明确需要使用预应力锚固技术，危岩裂缝则可借助混凝土灌浆处理，这样可防止片岩和碎石滚落的状况在煤矿采掘期间出现，能够有效的提升采煤工作的安全性。

(2)条带开采

由于条带开采在煤矿作业中较为特殊，因此一定要明确其设计原则，一是开采完各层煤炭后为了有效避免土地变形和移动情况出现，应当确保遗留的条带柱拥有足够的强度和稳定性支撑覆岩层[2]。二是为了确保土地表层的下沉不会出现波浪状情况并且沉降出现时是单一平缓的下沉，条带的尺寸和宽度一定要合理的设计。另外还要采用科学的开采方法，第一条开采完后留下相邻的第二条，然后开采第三条将第四条留下，按照这个顺序依次进行。总之为了避免地表发生移动或变形状况，覆岩由留下的部分负责支撑，虽然这种开采方式能够确保煤矿作业的安全，但无法获取最高的煤炭能源回收率。

另外条带开采过程中一定要确定采出留宽，将采出宽度明确后进行严格的模拟实验。通常应将采出宽度控制在煤层宽度1/8～1/4范围内，然后将保留条带确定。注意应当根据工作经验和矿区的实际状况组织专业人员认真研讨，而不能盲目的计算获取相关数据，最后科学确定保留条带。煤矿企业可以积极借鉴国外先进的条带开采法，将开采和保留的宽度记作A与B，开采宽度一旦出现变化则土地的下沉带也会随之出现变化，因此只有对A的数值认真计算才能确保开采地保持稳定，使用这种开采方式还要保护好煤矿区范围的土壤。

(3)使用离层注浆工艺

开采技术不合理极容易出现地下空洞甚至破坏建筑物，出现道路受损、地面塌陷的情况。离层注浆技术是在煤炭开采位置上方识别岩石层，然后将适当的压力注入至岩石层中[3]，借助设备将温度较高的浆液注入于中间层，在注入液脱水后形成拥有一定强度的与岩石相类似的结构体便可合理填充岩层中的空隙，从而更好的支护覆盖层，提高煤炭开采区域的稳定性并确保开采层的顶部稳固及生产设备和工作人员的安全。

该技术的合理运用能够有效防止环境破坏的问题出现，因此使用该技术前一定要先对离层带位置和运动曲线之间的关系准确掌握，制定科学的施工方案后在地面上注浆和打孔，利用钻孔的高压将煤炭粉和水根据一定比例融合配置为浆液，然后将这些浆液灌注在采空区，才能对环境破坏问题的出现和地表沉淀的速度及程度，有效避免与防治。相较于煤炭开采区域充填该技术与其存在的差异较大，不会影响正在进行的煤炭开采作业，也不需要在矿井中作业，煤炭开采成本不会受到过大的影响且支出的作业设备成本较低，能够使煤炭采收率有效提高。

(4)长壁采煤和放顶煤采煤技术

长壁采煤技术主要分为综采、普采和炮采三种方式，其中普采与炮采工艺技术相接近，负责安全处理顶板支护和采空区域，输送煤炭资源，借助开采机械设备将装煤和落煤作业完成；综采是当前很多煤矿企业采用的先进的采煤工艺技术，可确保整个煤炭开采流程均能实现自动化与机械化；炮采则是利用人工方式将爆炸作业后落下的煤炭装入运输机械中，使用这种方式需要对炮眼的位置深度和尺寸进行科学设计，根据设计方案进行循环开采作业。

放顶煤采煤技术又分为预采顶分层、全厚放顶煤和倾斜分段三种，使用该技术如果煤层较厚，需要将高2～4m的采煤作业面设置于开采区间或煤层底板中[4]。借助矿山压力利用综合机械回采或使用爆破方法，将破碎的煤炭散体在后方煤炭输出口或支架部位的上方清理出来。对于较厚的地表煤层部位煤矿企业应当合理使用放顶技术展开作业，出现松动的地质区域则应当将支护和固定工作落实到位，为了防止破损的煤层顶部出现松动可使用支撑架加固，完成修复后继续开采和深挖煤炭资源，这样即可确保工作人员的安全又能够将煤炭开采效率有效提高。

(5)机电一体化应用和网络化的监控系统

煤矿采煤工作利用电器和机械实现采煤自动化的目的，能够使采煤效率大大提高，相较于只有动力驱动的普通设备，机电一体化设备（如图1）拥有更高的效率和精度及较强的编程适应性。增加了人工智能机械的机电一体化设备可将普通设备无法完成的任务完成，煤矿采煤期间过多的机电设备会使管理工作的难度增加，而机电一体化应用可将设备性能自动检测控制的目的实现。借助计算机网络技术（如图2）将同一的监控网络建立起来，确保采煤安全的同时可提高采煤效益[5]，同时为煤矿企业的经济效益提供有力保障。开采期间借助计算机网络技术监控煤矿开采区域可将开采过程全面掌控，对设备故障自动化诊断，防止出现安全问题。

图1 全机械化的采煤工作面

图2 智能化时代远程遥控完成煤矿开采

3.结语

综上所述，煤矿行业对国民经济的发展起着极为重要的作用，作为不可再生资源的煤炭如果无法使用科学的开采技术则会浪费大量资源。为了加强煤炭企业的竞争力并提高煤矿开采的效率和质量，一定要对煤炭开采技术不断优化和完善，不断深化研究采煤工艺并使用新型的设备，才能切实保障煤矿开采工作的安全性和效能性，促进煤矿产业实现可持续发展。