煤矿地下开采工艺的现状分析及发展趋势

＊方民新

（阳煤集团寿阳开元矿业有限责任公司 山西 045000）

引言

在我国现代科技的推动下，促进了各行各业的飞速发展，同时也有效提升了各个领域的生产效益。我国煤矿企业在煤矿开采工作中引入了先进的技术，起到了良好的施工效果，一定程度的降低了采矿工程的难度，提高了煤矿开采的工作效率，并且有效地提升煤矿开采工作的安全性。就目前我国的自然资源储备量来看，煤矿的储备量稳居世界第三名，因此，积极探索先进的煤矿开采工艺具有重要意义。

1.煤矿地下开采工艺种类

(1)煤矿综采技术

我国地域辽阔，在广阔的国土面积中蕴含着丰富的煤炭资源，但是由于我国煤矿资源分布在各个地区，不同地区的环境具有较大的差异，因此，对煤矿开采也带来了巨大的考验，我们只有选择适合的煤矿地下开采工艺，才能实现更好的开采作业，促进煤矿事业的稳定发展。从20世纪70年代开始，我国煤矿开采事业实现了大幅度上升，并在煤矿地下开采工艺发展中，最常用的方式为长臂综合机械开采，经过了几十年的实践与应用，综采技术也得到了优化与完善。基于我国煤矿开采范围不断扩张，更好地展现出了“一矿一面”的开采方式，并引入了集约式煤矿开采模式。

另外，煤矿地下开采工艺的不断优化，也使综采能够适应更多环境下的开采作业，特别是在厚煤层的煤炭开采中，通过综采技术中的顶煤弱化技术可以有效地解决以往厚煤层开采中存在的问题，实现良好的深层煤矿开采效果。对提高煤矿开采的回采率具有良好的效果，同时，也有效地避免了开采过程中的煤矿损耗，具有节约煤矿资源的优势。顶煤弱化技术的应用原理主要是在厚煤层的开采过程中，为了更好地提高放顶煤的开采效率，利用弱化技术对顶煤进行弱化，具体操作方法是首先根据放顶煤的技术特点以及基本规律作为基础，在支护施工开展前，需要利用爆破技术对顶煤进行破坏，改变厚煤层的地质结构，通过爆破技术的应用，使顶煤的强度遭到破坏，从而应力下降，顶煤的传递范围变大，从而提高了放顶煤的开采效率。

(2)液压支架技术

随着传统综采工艺技术的全面推进，我国相关设备生产水平也不断提升，大部分设备都逐步实现了国产化，而在我国机械制造领域的不断研发中心，也进一步带动了机械煤矿开采领域的发展。而液压支架技术就是典型的煤机装置，在我国煤矿地下开采作业中发挥着重要的作用，同时液压支架技术相比于传统综采技术具有更高的可靠性。据调查显示，我国液压支架产出量已经超过了3万架，相比于发达国家来说，液压支架产量名列前茅，同时液压支架品类众多，能够使用各类复杂条件的操作。首先，我国煤矿资源开采作业主要以薄煤层为主，然而在针对薄煤层开采时，可以通过刨煤机或者滚筒机进行作业，刨煤机能够对于厚度为0.8-1.6m的薄煤层进行开采，而滚筒采煤机可以对1m以上的薄煤层进行开采。然而对于超过6m的厚煤层开采作业来说，必须通过一次采全高的方式进行开采。另外，液压支架技术在我国煤矿地下开采作业中具备稳定、高效、适应能力强等优势。

(3)“三下一上”矿井采煤技术

对于“三下一上”采煤技术来说，其中“三下”包括水下、建筑下方以及铁路下方，“一上”包括承压水体上。运用“三下一上”采煤技术可以在不破坏周围地形地貌的情况下进行煤矿开采，能够提高开采效率和产量，同时这种采煤方式非常适用于不适合搬迁的建筑区域开采，不但保障建筑物不受破坏，而且还能实现有效开采。对于铁路沿线下方的煤矿资源开采作业来说，采用这种开采工艺可以在作业后保留矿柱，从而对铁路起到保护作用。对于水下开采过程中，可以通过这种开采技术起到防水防砂的作用，确保开采作业安全。对于承压水体上方的煤矿开采，可以通过科学的数据计算分析，提高人员作业的安全性，同时提高煤矿开采效率，满足社会发展对煤矿资源更大的需求。

(4)特殊采煤技术

截至目前，我国对于煤矿开采技术研究成果取得了较大的突破，特别是针对特殊采煤技术的研究与应用，在我国煤矿开采领域发挥着重要的作用。采用特殊采煤技术进行煤矿开采时能够表现出良好的作业优势，在地表移动或者变形上也提出了有效的开采对策，优化相关计算模式，从而为地下开采工作提供支持。

表1 煤矿地下开采工艺对比

2.煤矿地下开采作业存在的困境

（1）综合应用体系不完善。为了保障煤矿地下开采作业有序进行，一般企业会将开采区域划分成在两个区域，分别是主开采区和次开采区，对于主开采区的煤层特点来说，通常煤层厚度较大，同时岩体结构相对稳定，因此可以采用机械设备或者爆破进行快速开采，而对于次开采区的煤层要比主开采区厚度低，并且岩性稳定较差，一般会采用保守的开采方式，避免引发安全事故。但是这种开采模式需求提前构建完善的综合采煤体系，而目前我国大部分煤矿开采企业仍然缺乏完善的综合应用体系，导致煤矿开采效果并不理想。

（2）对周围环境影响较大。我国当前的煤矿资源所在的位置都距离地面较深的部分，同时受到地壳活动的干扰，大部分煤矿处于断层等区域，这也为煤矿开采带来了一定的难度，同时，对于这些煤藏区域一般都与坡体相邻，如果直接采用大型机械进行开采，在震动下还会造成应力失衡，从而导致坡体结构加宽，特别是在爆破开采的模式下，会严重影响坡体结构，因而出现各类环境问题。

（3）开采过程变更情况较多。由于地壳活动的持续推进，我国地下的煤炭资源逐渐呈现不规则状态分布，一些地区的煤层厚度较大，只能采用大型机械设备进行开采，而又有部分区域的煤层厚度较薄，如果全部采用大型机械，还会伤到煤层顶层，从而影响采煤作业的安全性，因此这也为采煤施工带来严重的影响，在实际采煤中经常会出现计划变更的现象，从而引发安全问题，阻碍开采工作的顺利进行。

3.煤矿地下开采发展趋势

（1）优化薄煤层开采技术。以某地区煤矿开采为例，对于薄煤层的开采工作难度较大，因此必须全面提高该区域的煤矿开采自动化水平，进一步降低人为作业量，同时也能够提高采煤作业的精准度。相比于采煤机作业来说，刨煤机落煤自动化技术在煤矿开采中可以展现出良好的应用优势，随着我国自动化技术水平的不断发展，在煤矿开采领域也得到了广泛应用，同时未来煤矿地下开采作业也必将朝着自动化领域发展。结合实际作业案例显示，采用自动化采煤技术可以对1.2m以上的薄煤层开展高效开采作业，采煤数量可以达到180万吨/年。但是由于大功率采煤机适用范围受限，在1.2m以下的薄煤层开采中也仍然存在一些问题，因此相关人员也要不断优化开采技术。

（2）液压支架技术多样化。在当前科技水平的支持下，煤矿地下开采工艺中的液压支架技术也得到了优化与完善，未来也将逐渐实现多样化发展。对于一些厚煤层或者矿脉发展良好的区域，可以采用较大工作阻力的液压支架技术，并配合良好的煤矿开采技术，能够达到良好的煤矿开采效果。对于一些地质结构复杂的煤矿资源开采区域来说，还要根据实际情况，合理地优化液压支架性能，研究出适合该区域的支架结构。从而确保该技术未来能够满足更多复杂的开采环境。

（3）信息技术体系的应用。随着我国煤矿资源越来越少，对于煤矿开采难度也越来越大，为此，我们必须不断探索更加先进的开采技术和设备，而这些都离不开信息技术的支撑。为了更好地发挥出煤矿开采设备的优越性能，未来发展必将充分利用先进的信息技术，构建完善的信息技术采煤体系，对煤矿开采设备运行数据进行全面采集，并实现系统化分析，保障煤矿地下开采设备的稳定运行，从而更好地发挥机械设备的应用价值。

（4）智能采矿模式的形成。现阶段，随着智能理念的不断推出，许多行业都纷纷实现了智能化发展，随着智能技术与自动化技术的有效结合，在多个生产领域中都发挥着重要的作用。而我国煤矿开采工艺未来也将实现智能化发展，积极引入自动化生产技术，提高煤矿开采设备的智能化体系，引入优秀的自动控制系统，提高煤矿地下开采作业效率，同时把握煤矿开采的精准度，避免煤矿开采产生的负面影响，从而促进社会的可持续发展。

4.结束语

综上所述，为了进一步实现社会经济水平的稳步提升，必须跟随时代发展脚步，不断创新我国煤矿地下开采工艺技术，探究全新的煤矿地下开采设备，能够更好地适应不同环境下的煤矿开采作业，保障煤矿开采工作的安全性与可靠性，同时提高煤矿开采效率与质量，满足社会发展对煤矿资源的需求，同时保障开采人员的作业安全，对促进我国走上新时代可持续发展道路具有积极作用。