井下采煤技术及采煤工艺的选择探讨
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井下采煤技术及采煤工艺的选择探讨
摘要：我国是一个拥有丰富煤炭资源的国家，然而，我们国家的煤炭资源却是一种不可再生的资源。在过去的采矿工作中，因为技术落后，工艺落后，造成了很多的煤炭资源被浪费，这与时代发展以及社会发展理念不符。伴随着煤矿工业的飞速发展，各类新的开采技术和开采装备层出不穷，这不但大大提高了开采的效率，也促进了该工业的可持续发展。基于此，本文简要介绍了我国煤炭开采技术的发展概况，并对我国煤炭开采技术的选型进行了讨论，对煤炭开采技术的选型与发展具有一定的借鉴意义。
关键词：煤矿；井下开采；采煤技术；采煤工艺选择
1煤层地质对煤炭采集工作产生的影响
在我国，煤炭是一种重要的战略性资源产业，它不但与人们的日常生活密切相关，而且对我国综合国力的提高也有很大的影响，因此，煤矿采集工作一定要予以关注。目前可使用的矿井采集工艺有很多种，采用不同的矿井采集工作，可以对煤层地质和煤炭采集工作造成很大的影响。在对煤层厚度和上下岩层结构进行研究时，要特别关注这些不利因素，比如断裂、陷落柱等，然后在制定施工方案时，要将这些因素一一剔除，从而促进单采量的提升。如果煤层厚度不够理想，在进行实时采集工作的时候，则要防止出现冒顶或者超前的现象，保证煤矿的开采效率和开采量都不会受到影响。此外，还需要对煤层本身的强度和抗压能力进行检测，以保证在矿井中进行采集的安全。
2井下采煤技术的选择
2.1普采技术
一般机械采矿技术是针对目前采矿工艺中存在的机械化水平不高、生产效益不高等问题而发展起来的，或称“普采技术”。普采工艺的重要作用是使煤矿向半自动化方向发展。采用这种方法时，煤炭是由采煤机从矿山上进行切削的，切削的速率与深度对采矿的效果有很大的影响。普通采矿法与炮法开采法类似，都是利用单个水力支撑法支撑顶板支护。随着破碎过程的自动化，矿井的采煤效果明显提高，目前矿井的单产已达数十万吨以上。该工艺存在切煤周期短，支护周期长等问题。一般只有一个人在开采，两个人在支撑，很难使半自动开采的优越性得到很好的利用。支护工作主要由人工进行，人工操作，人工工作时间较长，工作强度较高。没有足够的安全保障，施工过程中，施工人员众多，施工过程中出现了大量的安全问题，给施工带来了很大的损失。煤层顶板的支撑能力较差。但是，在煤层开采中，一般都是使用单根水力支撑，因此，在开采过程中，由于水力支撑过于强大，极易造成煤层开采中的冒顶事故。
2.2长壁式采煤技术
长壁法是中国应用最广泛的一种开采方法，它可以划分为走向性长壁法和倾斜性长壁法。长壁采煤方法是煤矿开采的一种基本方法，在我国各个产煤省区均有应用，长壁采煤法优点较多，要求在一定条件下应用。该采煤工艺的工作面具有较大的采区面积，较高的产出，较少的工作面搬迁次数，其最大的优势是，井下工作面的巷道设置相对简单，通风管理相对方便，适合于多种情况下的煤层。另外，采用长壁采煤工艺可使煤层充分发挥。但是，这种开采技术的缺陷也是非常显著的，它使用了全面崩落法来对顶板进行管理，会造成地面沉降的剧烈，对地面上的生态环境造成了极大的损害，并且，开采过程中的准备时间很长，并且要进行一次较多的设备投资。到现在为止，中国已经开发出了多种不同的长壁式采煤技术配套装备[1]。
2.3房柱式采煤技术
“房柱式”开采工艺又称“短墙”开采工艺。这种开采方法中国很少见，而欧美等发达国家已广泛采用。要求与其相匹配的特殊开采装备，以连续开采为主，并以梭车为主要设备。其最大特点是生产效率极高。但缺陷也很明显。
a)对空气流通的控制不方便。采用“房柱”采煤工艺时，由于没有专门的回风巷，给煤矿的通风管理带来了很大的难度，这对高含气率煤层的生产极为不利。 b)煤矿的开采数量很少。该种采矿方法存在着煤柱数量多、难以回收等问题，一般的采矿回收率仅为50%-60%，较长壁采矿方法降低了20%-30%。
2.4充填采煤技术
从长壁采矿法发展而来的充填采矿法，是一种适用于特定条件下的煤层开采技术。采用长壁采煤工艺，采用全面崩落法对其进行治理，将造成地面不均匀沉降。地面不均衡沉降会对地面上的某些关键建筑物造成破坏，如公路、铁路和建筑物等。另外，在地面上发生贯通式裂隙时，还会造成地面水源中断，对区域生态造成严重影响。为此，开发出了一种适合于煤炭开采的充填采矿法。充填采矿法就是在采掘结束后，利用一定的物质对采空区进行填充，以达到控制地面沉降的目的。该技术是一项可在大多数矿井中广泛应用的“绿色化”采矿技术，其实现的关键是如何选择适宜的材料，同时又能保证所需的费用不超过合理的费用[2]。
3井下采煤工艺选择分析
3.1炮采工艺
炮采工艺是一种古代的煤炭开采方法，它以打眼放炮的方式破煤，采用人工方式装煤，采用皮带机运煤，一般采用单体液压立柱作为支护。该方法的效果既受采煤速率的影响，又受采煤速率的影响。该技术具有操作简便，可适应多种情况下的采煤作业。但是，这种采矿方法因其操作人员的劳动强度大、操作安全性能低、开采过程中的烟尘治理困难等特点，已被我国列为废弃采矿方法。只有在一些边角煤被开采出来，或者在煤层中发现了铁矿时，这种方法才会采用。
3.2普通机械化采煤工艺
普通机械化采煤与炮采的最大区别是破碎时使用切割器，装填时使用刮板。该技术的最大特色是能够使煤炭的采掘过程达到半自动状态，从而使煤炭的采掘效果得到明显的提高。其特点是适应于煤层的特殊情况，现仍为中小矿山采用；但其不足之处是：采煤机切屑所需的工时较少，支撑顶所需的工时较多，严重制约了煤层的回采效果。但因其使用的是单一的水力支撑，存在着一定的冒顶危险。
3.3综合机械化采煤工艺 综采工作面与普通工作面的最大区别就是使用了水力支撑，从而使工作面的回采达到了全面机械化。可以说，综合开采技术的开发是煤炭开采历史上一次重大的技术变革，它使得煤炭开采的生产效率得到了很大的提升，从最初的每年数十万吨增加到每年一亿吨。通过多年来的发展，综合采矿技术已经衍生出了两种适合于厚煤层及特厚煤层的采矿技术：大采高一次采全厚和放顶煤，大大地充实了采煤技术的内涵。该技术存在着装备初期投入巨大、对预备巷的剖面大小、对煤层的适应能力极弱、搬迁时间极长等问题。另外，随着煤层的开采，将遗留有许多边角煤。目前，我国许多煤矿都已开始使用综合开采技术，但综合开采技术的运用，主要依赖于煤的厚度及倾斜程度。对于1.5米以下的煤，一般的综合采煤方法已不再适合，必须采取适合于薄煤层的综合采煤方法。但当倾斜度超过25度时，则不能进行综合开采[3]。
结束语：
综上所述，在国家新的经济发展背景下，社会对煤炭资源的需求不断增长，这也促进了煤矿行业的稳定以及可持续发展。因此，在进行井下生产时，要对企业实力、人才储备、质量要求、生产效能以及井下环境等多个方面进行综合考虑，对开采工艺进行科学的选择，提高生产效率和煤炭质量，同时还要做好安全防护工作，防止出现安全事故，促进煤炭行业的稳定以及可持续发展。
参考文献：
[1]冯建.井下采煤技术及采煤工艺的选择探讨[J].中国设备工程,2023(11):96-98.
[2]徐晓乐.煤矿开采中井下采煤技术及采煤工艺选择[J].能源与节能,2021(12):133-134.DOI:10.16643/ki.14-1360/td.2021.12.049.
[3]王稷峰.井下采煤技术及采煤工艺的选择探讨[J].矿业装备,2021(05):50-51.
