煤矿开采技术研究

关于煤矿绿色开采技术的探讨　

马飞王庆（郑州鹤郑矿业投资管理有限公司，河南郑州４５０００１）　

摘要：本文针对煤矿开采过程中所造成的环境等问题进行分析，探讨了煤矿绿色开采技术，为煤矿绿色开采技术革新提出可行　建议。　关键词：煤矿开采；技术革新；绿色开采　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０１５５．２０１４．０１．０１２　中图分类号：Ｆ４０７．２１　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００８—０１５５（２０１４）Ｏ１—００１６—０ｌ　

一、煤矿开采产生存在的问题　

１．安全问题　我国煤矿普遍存在生产工艺落后、安全生产意识　

薄弱、科学技术投入不足、经营管理不善等诸多客观原　

因；同时，由于煤炭的开采造成了上覆岩层的移动破　

坏，破坏了地下含水层原始的径流通道以及瓦斯的流　

动，造成了许多煤与瓦斯突出、透水以及冲击地压灾害　

事故的发生。　２．环境污染（包括自然环境和社会环境）　１）水污染、水位下降　

在煤矿开采过程中，很容易产生废水，而且矿井中　

的废水里含有大量的悬浮物等，污染物的浓度较高，特　

别是流经含硫铁矿煤层的矿井时污染浓度更高。如果　

直接排人地面或河流流域，将严重污染地面的水体，一　

旦污染的水体流人农田，水体流入住户，将会造成不可　估量的破坏。由于煤矿在开采的过程中，破坏了原始　

的水体径流，随着上覆岩层中关键层的断裂会产裂隙，　

在该区域内的隔水带会破坏，造成水资源沿着裂隙渗　

漏，造成地表水及地下水无法正常补给水位下降。　

２）地表下沉　

煤矿的地下采掘活动不断增大，使采空区增多，造　成岩层移动以及破坏，引起岩体周围的应力场、地压、　

节理裂隙等的相关变化，从而造成地面沉降与塌陷。　

这些都会对地面建筑物、水体、道路等受到影响。　

３）大气环境的污染问题　由于在煤矿开采的过程中所排出的煤矸石一般情　

况下都会就近堆放。所以，随着堆放的煤矸石存量的　

逐步增加，石堆场所占的面积也随着时间的延长而逐　

步扩大。在煤矸石经雨蚀、风化、自燃后，使其土地表　

煤炭开采中的部分技术研究　倪刚　（神东煤炭集团公司总调度室）　摘要：随着煤炭资源的大规模开采，深部采煤和蹬空采煤技术成　了新的研究热点。本文首先阐述了煤矿开采方法，接着针对蹬空煤层　的上行开采技术进行了分析，最后基于ＳＱＬ　Ｓｅｗｅｒ　２００８＋ＶＢ设计　了包含数据库、模型库和方法库的采煤决策支持系统，对煤炭开采技　术的更深入研究进行了有益探索。　关键词：煤炭开采开采技术技术研究　我国煤炭开采技术在经历了手镐采煤——风镐采　煤——爆破采煤——普通机械化采煤（普采）——高档普　通机械化采煤（高档普采）——综合机械化采煤（综采）　——综合普通机械化放顶煤采煤（综放）七个阶段后，逐渐　形成了综采、普采、炮采三种工艺方式并存的局面。而随着　煤炭经济的快速发展，煤炭开采技术获得了充足的发展动　力，众多学者和技术人员针对煤炭开采中的各种问题进行　了不同的研究与实践，取得了显著的效果。这些研究工作，　为我国煤炭资源开发提供了良好的技术保障。但我们也看　到，在经历了煤炭的高强度开采后，煤炭开采逐渐向深部　转移，开采的难度随之提升，且有不少的遗弃资源需要蹬　空回采，这些技术难题摆在了我们采矿人员的面前，亟待　解决。本文从煤矿开采方法出发，主要针对上行开采技术　和采煤方法决策支持系统设计进行了研究。　１煤矿开采方法　我国煤田地质条件的复杂性，决定了煤矿技术装备是　多层次的，在一个相对长的时期内必将是综采、普采、炮采　三种工艺方式并存。炮采工人劳动强度大、支护工作不安　全、日产量及劳动生产率低、材料消耗量大，适应性强；普采　工艺采煤工作实现了机械化，产量提高，设备投资少。但支　架的架设和回撤工作仍为繁重的人工劳动，在顶板管理方　面还显得比较薄弱。就目前煤矿地下开采技术发展趋势看，　综采是采煤工艺的重点发展方向，它具有高产、高效、安全、　低耗以及劳动条件好、劳动强度小的优点。但是综采设备价　格昂贵，综采生产优势的发挥有懒于全矿井良好的生产系　统、较好的煤层赋存条件以及较高的操作和管理水平。　采煤工作面的工艺过程，包括破煤、装煤、运煤、支护、　和采空区处理等工序。现对破煤和采空区处理详述如下：　１．１破煤　（上接第１４２页）　节和细节进行配合和支持，这样才能真正的做到实现煤矿　供电系统的可靠性和安全性。在目前企业发展的情况下，　煤矿供电系统的可靠性也存在着许多许多的困难和问题，　这些问题和困难都需我们每一个采矿人努力去实践和探　讨，从而得到解决，这些问题能否得到解决，其关键就是我　们要充分的认识和理解煤矿供电安全性和可靠性中的必　要性和重要性。综合来说，我们应该充分利用现有的一些　先进技术和手段，对煤矿供电系统的可靠性进行研究和探　讨，使得这对煤矿供电系统的可靠性和安全性能够起到推　动作用，对煤矿的安全生产和煤矿机电设备的高效运行具　以ＭＧ１６０／３９０一ＷＤ型双滚筒采煤机为例，使用双向　割煤，滚筒截深Ｏ．６ｍ，往返一次进两刀，采煤机司机应随　时调整滚筒高度，保证采高２．１—２．３ｍ，保证不超高、不割　底。采用工作面端部斜切进刀割三角煤双向割煤方式，根　据采煤机机械特征，采煤机进刀段长度应不小于３０ｍ。　①当采煤机割至工作面端头时，其后的输送机槽已移　近煤壁；②调换滚筒位置，前滚筒降下、后滚筒升起并沿输　送机弯曲段返向割入煤壁，直至输送机直线段为止。然后　将输送机移直；⑧再调换两个滚筒上下位置，重新返回割　煤至输送机机头处；④将三角煤割掉、煤壁割直后，再次调　换上下滚筒，返程正常割煤。　１．２采空区处理　采空区处理方法有全部垮落法、充填法、煤柱支撑法、　缓慢下沉法等。其中全部垮落法应用最广。　全部垮落法是通过回柱放顶、移架使工作面控顶距范　围以外的顶板岩层有计划地垮落下来，基本上填满采空　区，同时维护好控顶距范围内的顶板，使其保持完整稳定。　特殊条件下顶板支护，工作面顶板破碎或过地质构造　时，采煤机司机必须与拉架工密切配合，减慢截割速度，割　煤与拉架间距不得超过５ｍ，拉架时采取带压擦顶前移支　架的方法。　工作面出现断层时，若其落差小于１．Ｏｍ，采取调低支　架留设顶底煤的方法通过，工作面支架形式不变。若落差　大干１．Ｏｍ，采取放震动炮配合机组截割的方法通过，并另　编制专项安全技术措施。　２煤矿上行开采技术　矿山煤层开采时，一般开采顺序都是沿着自上而下的　顺序进行，自下而上的开采方式在实际中应用不多。但在　生产实践中由于各种原因造成一些煤矿滞留有处于悬空　状态的煤层，或受当时生产技术条件所限，上部煤层为难　采煤层：或因上部煤层煤质、厚度、价格等因素在当时处于　不宜开采状态。但随着生产技术水平的提高、煤炭价格的　上涨、煤矿生产技术体系的完善，这些曾经处于不宜开采　状态的煤层又会具备客观的开采价值，尤其是对于一些资　源临近枯竭的老矿井，若能将处于悬空状态的煤层安全、　１４３　有极其重要的作用。　参考文献：　…煤矿安全规程ＩＭ】．北京：煤炭工业出版社，２００２．　【２］煤矿安全生产基本条件规定【Ｍ¨匕京：煤炭工业出版社，２００３．　【３】国家电网公司，国家电网公司电力生产事故调查规程【Ｍ】．２００５．　［４】王普舟，张媛．煤矿供电设计的安全性思索【Ｊ】．煤炭工程，　２００７，９．　【５】张志中．提高煤矿供电系统可靠性的保障措施【Ｊ】．中州煤炭，　２００７，６　作者简介：张凡博，男，Ｉ１９８４一），助理工程师，安徽省煤炭科学　研究院从事安全评价工作。

煤矿井下采矿技术存在的问题及改善措施研究

煤矿是煤炭资源的重要来源，而井下采矿技术是煤矿开采的重要方式之一。井下采矿技术存在着许多问题，如安全隐患、环境污染、资源浪费等，因此需要进行改善措施的研究和推广。本文将就煤矿井下采矿技术存在的问题及改善措施进行研究。

一、井下采矿技术存在的问题

1. 安全隐患

在井下采矿过程中，存在诸多安全隐患，如瓦斯爆炸、矿井坍塌、矿工职业病等。瓦斯是煤矿中的一种有毒气体，一旦积聚到一定浓度，易引发爆炸事故。由于井下采矿环境复杂，地质条件多变，矿井坍塌事故也时有发生。井下矿工长期处于狭窄、阴暗的矿井环境中，容易患上职业病。

2. 环境污染

井下采矿过程中会产生大量的矿石渣和尾矿，如果不得当处理，容易造成土地和水资源的污染，严重影响周边环境和居民的健康。

3. 资源浪费

井下采矿技术通常采用的是传统的“盲采”模式，矿石开采的效率较低，存在许多资源浪费的问题。由于井下采矿的困难，矿井中还存在大量的未开发煤矿资源，导致煤炭资源的浪费。

二、改善措施的研究

1. 安全防护技术

为了解决井下矿工的安全问题，需要加强对矿工的安全教育培训，并配备先进的安全防护装备，如瓦斯检测仪、防爆灯等。可以采用远程遥控技术，减少人工操作，减少矿工的劳动强度。

2. 环境保护技术

针对井下采矿产生的废渣和尾矿，可以采用矿山回填技术，将废渣、尾矿等填埋到矿区内部的空隙中，减少对周边环境的污染。加强矿山排放监控，对矿山排放的污染物进行监测和治理。

3. 高效采矿技术 为了提高井下采矿效率，可以引进先进的采矿设备和技术，如自动化采矿机械、智能控制系统等，提高煤矿资源的开采利用率。

4. 节能减排技术

在井下采矿过程中可以采用煤气回收技术，将煤矿中的煤气进行回收利用，减少矿井中的瓦斯排放。可以引进清洁煤炭生产和利用技术，减少煤矿开采和利用过程中对环境的影响。

煤矿开采技术发展方向探讨　沙志强　大同煤矿集团有限责任公司云冈矿０３７０１７　【摘　要】在当今科技经济发展的新形势下＇煤炭开采技术的研　究必须面向国内国外两个市场、面向经济建设主战场，立足于煤炭开采　技术的前沿，立足于中国煤炭发展战略所必要的技术储备，立足于煤炭　工业中长期发展战略所必须的关键技术的攻关，立足于煤炭工业工程实　际问题的解决，重点从事中长期研究开发和技术储备，跟踪产业科技前　沿，开发有自主知识产权的以煤矿开采技术及配套装备为主导的核心　技术，占领技术制高点。　【关键词】煤矿开采；开采技术；发展方向　１，采煤方法和工艺　采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。采　煤工艺的发展将带动煤炭开采各环节的变革，现代采煤工艺的发展　方向是高产、高效、高安全性和高可靠性，基本途径是使采煤技术与　现代高新技术相结合，研究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化　的采煤设备和生产监控系统，改进和完善采煤工艺。　开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性　的高产高效矿井开采技术。以提高工作面单产和生产集中化为核心，　以提高效率和经济效益为目标，研究开发各种条件下的高效能、高可　靠性的采煤装备和工艺，简单、高效、可靠的生产系统和开采布置，　生产过程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术，发展各种矿　井煤层条件下的采煤机械化，进一步改进工艺和装备，提高应用水平　和扩大应用范围，提高采煤机械化的程度和水平。　（１）开发“浅埋深、硬顶板、硬煤层高产高效现代开采成套技　术”，主要解决以下技术难题。　硬顶板控制技术，研究埋深浅、地压小的硬厚顶板控制技术，主　要通过岩层定向水力压裂、倾斜深孔爆破等顶板快速处理技术，使直　接顶能随采随冒，提高顶煤回收率，且基本顶能按一定步距垮落，既　有利于顶煤破碎，又保证工作面的安全生产。　两硬条件下放顶煤开采快速推进技术，研究合适的综放开采回　采工艺，优化工序，缩短放煤时间，提高工作面的推进度，实现高产　高效。　（２）缓倾斜薄煤层长壁开采。主要研究开发：体积小、功率大、　高可靠性的薄煤层采煤机、刨煤机；研制适合刨煤机综采的液压支　架；研究开发薄煤层工作面的总体配套技术和高效开采技术。　（３）缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采。应进一步加强　完善支架结构及强度，加强支架防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂和四　连杆变形、防止严重损坏千斤顶措施等的研究，提高支架的可靠性，　缩小其与中厚煤层（采高３ｍ左右）高产高效指标的差距。　２．深矿井开采技术　深矿井开采的关键技术是：煤层开采的矿压控制、冲击地压防　治、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置等；需要攻关研究的是：　深井围岩状态和应力场及分布状态的特征；深井作业场所工作环境　的变化；深井巷道（特别是软岩巷道）快速掘进与支护技术与装备；深　井冲击地压防治技术与监测监控技术；深矿井高产高效开采有关配　套技术；深矿井开采热害治理技术与装备。　３，“三下”采煤技术　提高数值模拟计算和相似材料模拟等，深入研究开采上覆岩层　运动和地表沉陷规律，研究满足地表、建筑物、地下水资源保护需要　的合理的开采系统和优化参数，发展沉降控制理论和关键技术，包　括用地表废料向垮落法工作面采空区充填的系统；研究与应用各种　充填技术和组合充填技术，村庄房屋加固改造重建技术，适于村庄保　护的开采技术；研究近水体开采的开采设计、工艺参数优化和装备，　提出煤炭开采与煤矿城市和谐统一的开采沉陷控制、开采村庄下压　煤、土地复垦和矿井水资源化等关键技术。　４．优化巷遵布置，减少矸石捧放的开采技术　改进、完善现有采煤方法和开采布置，以实现开采效益最大化　为目标，研究开发煤矿地质条件开采巷道布置及工艺技术评价体系专　家系统，实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配。　重点研究高产高效矿井开拓部署与巷道布置系统的优化，简化巷　道布置，优化采区及工作面参数，研究单一煤层集中开拓，集中准备、　集中回采的关键技术，大幅度降低岩巷掘进率，多开煤巷，减少出矸　率；研究矸石在井下直接处理、作为充填材料的技术，既是减少污染　的一项有力措施，又简化了生产系统，有利于高产高效集中化开采，　应加紧研究。　５．采场围岩控制技术　（１）进一步完善采场围岩控制理论。以科学合理、优化高效的岩　层控制技术来保证开采活动的安全、高效、低成本为目标，深入总结　我国几十年的矿山压力研究成果，以理论分析（解析法）、现代数学力　学（统计分析预测、数值法）和实测法相结合运用先进的计算机技术，　深入研究各种煤层地质及开采条件，如急倾斜、大采高、大采深采场　矿山压力显现规律及围岩破坏与平衡机理，不断完善采场围岩控制　技术。　（２）研究坚硬顶板与破碎顶板条件下应用高技术低成本岩层控制　技术。目前，由于应用高压注水、深孔预裂爆破处理坚硬顶板和应用　化学加固技术存在工艺复杂、成本高的问题，因而需进一步研究开发　新技术、新工艺、新材料来解决这些问题。　（３）放顶煤开采岩层和支架一围岩相互作用机理。研究放顶煤开　采力学模型、围岩应力、顶煤破碎机理　支架一顶煤—直接顶一基本顶　相互作用关系；运用离散元等方法研究顶煤放落规律，提出放煤优化　准则和提高顶煤回收率的途径。　（４）支护质量与顶板动态监测技术。在总结缓倾斜中厚长壁工作　面开展支护质量与顶板动态监测方面，应进一步在坚硬顶板、破碎　顶板、急倾斜、放顶煤工作面开展支护质量与顶板动态监测，同时应　不断完善现有的监测技术，发展智能化监测系统，改进监测仪表，使　监测仪表向直观、轻便、小型化方向发展。　６．小煤矿技术改造和机械化开采技术　实施国家关闭小煤　淘汰落后生产技术和生产设备，提高平均　单井规模的技术政策，开发小型煤矿机械化、半机械化开采技术和　装备，改进小煤矿的采煤方法和开采工艺，提高采煤工作面的单产和　工效；提高小煤矿的顶底板控制技术水平，最大限度地减少顶底板事　故率。　７．煤炭地下气化技术　煤炭地下气化技术是将处于地下的煤炭进行有控制的燃烧，通　过对煤的热化学作用而产生可燃气体的过程。煤炭地下气化技术属　于一种特殊的采煤方法，它属国际首创。煤炭地下气化技术具有投资　少，工期短、见效快、用人少、效率高、成本低、效益好等优点，尤其适　合我国煤矿地质条件复杂、劣质煤比例高、“三下”压煤严重的具体国　情，具有广阔的推广应用前景。　参考文献　［１】魏同，张先尘，王玉浚．中国煤炭开发战略研究．山西科学技　术出版社，１　９９９