煤矿开采中常见采煤工艺的适用条件分析

＊王利强

（晋能控股煤业集团挖金湾虎龙沟煤业公司 山西 038300）

引言

在采煤行业持续发展的基础上，衍生出了多种采煤工艺，可以适用于大部分采煤工况，为采煤行业的整体发展奠定了良好的基础。在煤矿开采的过程中，如何实现对采煤工艺的合理选择是需要关注的重点问题。目前的煤矿开采工作已经趋于机械化和标准化发展，但所面临的采煤工况却愈发复杂，这为采煤工艺的选择带来了一定的难度，为能促进采煤效率的提升，对采煤工艺的适用条件展开研究十分必要。

1.煤矿开采中常见的采煤工艺类型

(1)综采工艺

综采工艺指的是集采煤、运输和采空区处理为一体的系统化采煤工艺（综采工作面见图1）。相对于其他采煤工艺来说，其优势表现为开采效率更高，且作业强度较低，具备安全作业的优势。目前来讲综采工艺是煤矿开采中的首选采煤工艺，其主要作业内容包括割煤、运煤和采空区处理。其中的割煤工序又可细分为破煤作业和装煤作业，常用的割煤机械为滚筒式采煤机，最初是采用单滚筒或者双滚筒采煤机，在不断发展中，为了适应更为复杂的采煤工况，研发出了可调节的双滚筒采煤机进行割煤作业，适用性更高且作业效率也有了明显的提升。完成破煤操作后，借助结构相对简单的包煤机进行装煤作业，之后采用刮板式输送机达成运煤目的，主要是由于其与双滚筒采煤机的作业效率相匹配可以实现破煤、运煤工序的有效衔接[1]。最后借助液压支架实现对采空区域的安全处理，提升采煤作业的安全性和可靠性。

图1 综采工艺工作面立面示意图

(2)连采工艺

连采工艺具备机械化程度高的特性，为了实现各个采煤环节的有效衔接，通常需要借助连续采煤机来完成破煤以及装煤作业，此外还需利用可伸缩的运煤机、锚杆支护结构以及铲车进行物料搬运与工作面清理，借助多种机械化设备实现了机械化生产的目标。在我国由于受到科技水平的限制，连采工艺还未实现普及应用，仅有一些大型的采煤公司采用该种采煤工艺，因其可以实现掘进和采煤作业的同时推进，有效提升了采煤的效率，同时也可减少劳动资源的投入，可增强采煤的效益。

(3)爆破采煤工艺

采取爆破工艺时，主要作业内容包括爆破、装煤、运煤、支护以及采空区域处理等，同样属于一项系统性工程。在爆破工艺中，每个作业工序均单独存在，需要各个工序相互配合才能实现高效开采的目标。该类采煤工艺的特点为所需设备简单，在一些较为复杂的工况中也可适用。爆破采煤工艺中的工作重点为，对爆破位置的合理选择和对炸药用量的合理控制，具体作业中需要根据矿区的地质结构和特点来明确炸药用量，在保障不破坏支柱、顶板以及输送机的前提下，合理安排爆破位置，这既可减少炸药和雷管的使用量，还可保障爆破效果，使煤块相对均匀。

为此，在针对特定的矿区采取爆破采煤工艺之前，首先应对煤层的顶板稳定度以及煤层厚度、地质结构硬度等参数进行分别考察[2]。在此基础上确定爆破位置，合理设计钻孔位置，并使用电钻进行打孔操作，放置适量的雷管与炸药。近些年来，随着煤矿开采率的提升，爆破采煤工艺也逐渐趋于成熟，不论是出块率还是开采效率均有了很大程度的提升。在爆破采煤过程中，只有从工作面落下的煤块能跟随输送机输送至指定位置，其余煤块均需人工装载，在煤矿产量较大的矿井内也可借助装载机完成煤块的装载作业。

2.依据采煤工艺特点分析其适用条件

(1)综采工艺特点及其适用条件

综采工艺因具备产煤量高，施工效益明显和安全系数高等优势备受采煤行业的关注。但由于其设备成本偏高很难实现大范围应用，且综采工艺技术对于矿区生产环境也提出了较高的要求，其煤层赋存条件必须满足综采工艺的应用要求才能充分发挥综采工艺的优势，保障产煤效率和产煤质量。如图2的综采工艺顺槽运输机的价格在7-10万不等。与此同时，应用该项采煤工艺时，还对相关操作人员的专业能力和管理能力提出了较高的要求，受到生产成本以及生产人员技术水平的影响，综采工艺很难在我国进行大范围应用。纵观前期的综采工艺应用案例可以总结出，综采工艺的适用条件如下：

图2 综采工艺顺槽运输机

第一，煤层构造应相对简单；第二，煤层赋存应相对稳定；第三，顶板和底板条件要满足综采作业需求；第四，煤层的倾斜角度在55°以下为宜。矿区生产条件全面满足上述要求后才能考虑采用综采工艺，以此来保障采煤效益[3]。

(2)连采工艺特点及其适用条件

连采工艺的特点表现为成本投入较低、出煤速度快，且机械化程度较高，有效减少了煤矿开采工作中的劳动力投入。与此同时，借助机械化生产也可提高采煤作业的安全性。除此之外，该种采煤工艺也存在一定的弊端，即作业空间内的通风条件较差，作业环境较为恶劣，也可能产生一定的资源浪费，使部分煤炭资源难以有效回收。连采工艺的工艺特点决定了其对煤矿区域的地质条件提出了一定的要求，在一些浅层煤矿开采工作中较为适用，总结前期的煤矿开采经验，其适用条件包括如下几点：

第一，要求煤层深度不宜过大；第二，煤层结构不宜过于复杂；第三，煤质应以硬质和中硬质煤质为主；第四，煤层的倾斜角度应处于15°以下，越接近水平的煤层越适合采取连采工艺。与综采工艺相比，连采工艺的出煤率相对较低，且适用性不强。

(3)爆破采煤工艺特点及其适用条件

爆破采煤工艺的特点表现为机械设备的用量较少，技术要求不高，但对于炸药以及雷管的用量需要相对准确，同时保障对爆破位置的合理选择，在满足上述要求后，方能保障煤矿开采的效率。该种采煤工艺的优势在对于采煤工况没有较为明确的要求，在我国的采煤技术政策中指出，对于无法采取机采措施的煤层均可选用爆破工艺。目前来讲，一些浅层和益于开采的煤矿越来越少，工况复杂且地质构造复杂的煤层开采需求较高。因此，现阶段爆破采煤工艺属于较为常用的采煤工艺。尤其是对于一些倾斜角度较大的煤层和地质构造复杂的煤层，爆破采煤工艺的作用更为明显，已经成为我国煤矿开采工作中必不可少的采煤工艺之一。特别是在煤炭资源需求较大的今天，更应加强对爆破采煤工艺的重视，通过技术改造与升级来改善爆破开采中存在的不足，尽可能提升其单产产量和开采效益。

3.结语

综上所述，煤矿开采的过程中，对于采煤工艺的科学选择是保障煤矿开采效率和煤炭资源产量的关键性工作内容。本文中针对常见的采煤工艺及其特点做出了具体的分析，并且结合前期的采煤经验对于采煤工艺的适用条件做出了总结。证实了，在煤矿开采的过程中，应综合考虑煤矿区域的煤层赋存状况以及地质结构等因素，方能保障对采煤工艺的合理选择。此外，应该明确的是在选择采煤工艺时，还需要考虑到经济性因素、安全性因素和生产效益方面的因素，对矿区工况以及采煤条件作出具体分析后，再选择适宜的采煤工艺方能保障煤矿开采的效益，促进采煤行业的整体进步与发展，为社会生产提供充足的煤炭资源。