试论煤矿开采方法与技术应用

摘要： 随着社会经济的发展，我国许多煤矿由于生产技术和生产设备的落后，及安全条件差而导致被关闭。所以，提高煤矿开采技术政策，使煤矿开采技术机械化以及提高生产设备，改进煤矿的开采方法和技术工艺对我国煤矿的开采起着重要意义。

关键词： 煤矿开采；开采工艺；开采方法；开采技术

中图分类号：TD8文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）23-0098-02

1 我国煤矿开采技术方法及工艺

目前，煤矿开采的方法及工艺的提高于完善始终是当今煤矿生产发展的主题。煤矿开采工艺发展方向是产量高、效果好、安全性高及可靠性强。要想达到目的只有使采煤技术与当前的高新采矿技术相结合，提高煤矿开采设备和监控系统，改善采煤工艺。

1.1 煤矿集约化开发设计技术 随着煤矿生产技术的提高，煤矿集约化和自动化在煤矿生产中普遍运用，在环境条件合理的矿区，可以实施一井一面的集约化生产模式，而在环境条件不合理的矿区，也可以实施多井生产的模式，这样可以减少大量的地面设施和生产流程，降低施工管理成本。

1.2 短壁开采施工工艺 由于煤矿开采的规模大，长壁开采的煤炭资源不断减少，再加上位于煤田的边缘地带，所以，短壁开采技术在我国煤矿生产发展中起着重要作用。不断开发出能够进行横轴与纵轴切割方式互换的用于半煤岩巷道掘进和煤巷快速掘进的掘进机短壁开采离机遥控操作系统、连续运输系统以及短壁工作面通风安全系统等，可以满足适应短壁开采，又可快速掘进的需求。

2 提高我过煤矿开采技术的重要性

随着经济发展和地方煤矿发展的新形势下，我国煤矿开采技术的改革必须向经济建设主战场发展，超越煤炭开采技术的前沿，立足于我国煤炭发展战略所必要的技术储备，重点长期研究技术开发，与产业科技前沿同进，以煤矿开采技术及设备为重点的核心技术，达到技术制高点，才能在恶劣环境中生存和发展，因此煤矿开采新技术在开采中越来越广泛应用，在我国煤矿发展中起着一定的重要性。

从设备上来说：我国采煤技术设备与国际上先进国家的采煤设备有着一定的差距，技术性能相对而言:我国的设备功率低、生产能力也较小，设备的工作可靠性及耐久性相对较低，而且不具备自动化监测和控制的功能。

从产品方面来说：我国的产品与国际先进国家的产品水平相比，我国掘进设备种类少，功能单一，掘锚平行作业技术和装备的研制开发处于起步阶段。我国的煤巷锚杆支护技术已基本成熟，并在全煤巷道、复合破碎顶板、冲击矿压巷道等困难条件下得到了使用，并取得令比较突出的经济效益和支护效果。且我国重点煤矿煤巷锚杆支护率已达75%左右。采掘巷道的支护主要采用梯形棚支护U形钢拱形支护过渡到锚杆支护技术。但锚杆支护主要施工工艺是采用单体锚杆钻机打眼和人工安装锚杆及其配套结构，对掘进速度的提高造成了严重影响，与先进国家的技术相比，我国相对落后，有着很大差距。所以，作为煤炭产量位居世界第一国家，总不能由于煤矿地下开采装备落后而次于他国，我们要走引进、创新或自主研发之路。这一切对我国推进煤矿开采创新技术进步起着当务之急的作用。

3 我国煤矿开采主要方法

在我国许多地区，由于生产能力较小、地质构造复杂、煤层赋存变化大，在开采的技术上增加了难度。所以，大力研究和开发采矿新技术和提高采矿效率在当前煤矿开采发展形势下更为重要。随着采矿技术发展，改进煤矿的开采方法和工艺，提高煤矿的顶底板控制技术能力，尽最大努力避免顶底板事故发生。

其方法如下：

3.1 滑移支架放顶煤开采

3.1.1 滑移支架开采优点：首先，滑移顶梁由顶梁和支柱组成，前梁和后梁通过顶梁和前梁弹簧钢或导向槽连接，支架的支柱为液压单体柱，数量3个左右。其次，前梁前端可安装的探梁或挑梁，后梁尾端可安装尾梁。滑移顶梁支架比较安全可靠，方便灵活，结构精简，低成本，适应环境广等。该技术方法广泛运用在中小煤矿开采中。

采用滑移支架放顶煤采煤法开采的煤层厚度不低于5米。工作面长度一般为60米到80米之间，最长长度可达105米，高度一般为5米至10米。

3.1.2 滑移支架缺点：工作面支架初撑力和工作阻力偏低和稳定性不够。

3.2 二型钢梁放顶煤开采 二型钢梁放顶煤开采法主要采用放炮落，人工破网放煤，采放分别进行。该方法主要适用于煤层赋存条件变化较大中小型煤矿。该方法采用单体液压支柱配二型俐梁对棚支护，每对棚五柱，主粱为一梁三柱。副梁为一梁二柱。主副梁间距150毫米，对棚间以为600毫米。最高控顶距3.4米，最低控顶距2.4米。使用放炮落煤，必须布置双排眼。放完炮后及时移主梁，做到及时支护。随着移副梁放顶煤，顶板逐渐自然下沉、垮落、以完成放顶工作。放顶煤采用分段、多轮作业方式，放煤口布置在刮板输送机斜上方0.3米-0.5米左右。以人工堵口控制放顶煤量。

3.3 伪倾斜柔性掩护支架采煤法 伪倾斜柔性掩护支架采煤法主要利用掩护支架把工作空间与采空区隔开，简化顶板管理工作，创造了良好安全生产的条件，大大减轻了劳动力。

伪倾斜柔性掩护支架采煤法的特点：工作面倾角变缓、工作面较长、从面具有缓斜、倾斜煤层走向长壁采煤法巷道布置和生产系统简单、掘进率低。这种方法一般适用于开采厚度2米至6米的煤层，其理藏稳定，煤层厚度变化不大的矿区。这种开采方法的工作面区段高度取决于煤层倾角大小，沿倾斜变化情况以及采煤技术条件，一般30米左右，煤层赋存条件好，构造简易时，可加大到40米到60米之间。

在回采过程中，回风巷中必须不断接长支架，进风巷不断拆架。当工作面推至采区上山附近时，安排收作眼，逐步将支架下放成水平位置，然后全部回收。掩护支架的结构：钢梁长为3.1米左右，钢梁的规格应根据支架的宽度选用，钢理绳可用直径25毫米左右的旧钢绳，钢绳长为20毫米到30号码之间。钢绳数根据支架宽度不大于3米的选用3根，3米以上的，可采用6根。钢梁上辅设3层竹笆。

3.4 阶段爆破落煤采煤法 阶段爆破落煤采煤法是一种将一个区段内煤体分成几个阶段进行开采的 “三无”工作面开采的方法。阶段爆破落煤采煤法主要适用在开采倾角不低于400，厚度3.5米到7.5米之间的煤层，顶底板稳定的低瓦斯矿井。

阶段爆破落煤采煤法其优点：安全性好，回采工艺精简，效率高。

缺点：回采率低，通风系统复杂，风流分配困难。

落煤方式：采用煤电钻在小平巷内打眼爆破，每阶段内的炮眼打眼与起爆一次性进行。顶板管理：沿回采工作面推进方向每30留5米切顶煤柱，运输平巷和回风平巷内20米超前支护。

3.5 刨煤机采煤方法 刨煤机是用于特薄煤层开采的，最小开采厚度可达到0.6米，靠近采空区一侧的刨煤机导轨及其附件被焊接在PF4工作面输送机上，可实现更高的稳定性，便于操作维修。上部导轨可以快速进人上部和下部刨链，然而制成优质结构钥是为了加固的底部导轨。为了防止减产、粉尘生成和部件的磨损，安装有效的刨煤机水平控制系统以适应各种起伏的煤层变化。刨煤机开采技术是的采用，使煤矿生产效率大大提高，其切割速度可达到3m/s，切割功率超过2×400kW。根据煤的硬度，每次切割深度可达到250毫米。刨煤机开采是个非常简单的系统。刨煤机的机体是由一根无极绳牵引，从工作面头端开始根据导轨滑行切煤。导轨焊接在可弯曲恺装工作面运送机上。可弯曲恺装输送机的推进过程由电动控制装置控制。这种方法使整个开采系统完全自动化。此外，支架前移过程也实现了自动控制、安全可靠。

目前，智能驱动系统在工作面输送机和刨煤机普片采用，加上安全可靠的支架控制系统，这种方法对实现工作面采煤的全部自动化有着重要意义。

4 煤矿开采新技术

4.1 深矿井开采技术 深矿井开采主要采用技术有： 煤层开采的矿压控制、冲击地压防治、井巷布置、瓦斯及热害治理及深井通风等。还要加强研究的是：深矿井高产高效开采有关配套技术；深矿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，深井冲击地压防治技术与监测监控技术，深矿井巷道快速掘进与支护技术与装备；深矿井开采热害治理技术与装备。

4.2 煤矿“三下”开采技术 “三下”开采技术就是深入研究开采上覆岩层运动和地表沉陷规律，提高数值模拟计算和相似材料模拟等，研究满足建筑物、地表、地下水资源保护需要的合理的开采系统和优化化参数，发展沉降控制理论和主要技术，其中包括：

①地表废料向垮落法工作面采空区填充技术。

②村庄房屋加固改造重建技术，适于村庄保护的开采技术。

③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。

4.3 煤炭地下气化技术 煤炭地下气化技术属于一种特殊的采煤方法，煤炭地下气化技术就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。其主要优势是：投资少、见效快、工期短、效率高、用人少、效益好、成本低等，最重要的是这种方法比较适合我国煤矿地质条件复杂、劣质煤比例高的矿区使用。

5 结束语

由于许多矿区地形复杂、环境恶劣，许多中小型煤矿企业的开采工艺落后、开采技术落后、开装备差、安全条件差，资源同收率低，所以，我国施行淘汰落后的生产技术和生产设备落后的煤矿企业，导致许多小型煤矿关闭。煤矿开采技术是根据开采装备的更新而创新，没有采矿装备的发展,就不可能有采煤技术的进步。采煤工作面产量高、效果好是实现矿井高效集约化开采的前提。所以，煤炭开采技术进步思路是改进采煤方法和工艺。矿井大型化、集中化、系统化和自动化是目前煤矿的发展方向。总之，煤矿开采技术的变革和采矿装备的创新对目前我国煤矿开采发展来说具有重要意义。

参考文献：

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