浅谈井下采煤技术和工艺的选择及应用

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  摘要:开采技术和工艺的选择使用对井下采煤质量和安全有着重影响,文章首先简单介绍了井下采煤技术,然后介绍了几种实际中常用的井下采煤技术,最后对采煤工艺的选择及应用进行了分析。
  关键词:井下采煤技术;开采工艺;综采技术;炮采技术
  中图分类号:TD263 文献标识码:A文章编号:1006-8937(2014)15-0057-02
  国内煤炭资源较为丰富,主要有露天煤矿和井下煤矿两种。露天煤矿开采难度小,随着开采利用的增加,数量日益减少。井下开采成了今后的主要趋势,但受地质、水文、天气等条件影响,井下煤矿颇为复杂,稍有疏忽,极易出现安全事故。为减少危险,对采煤技术及相关工艺提出了更高的要求。传统的采煤方式效率低、产量少,容易造成资源浪费,且安全性没有良好保障。在当前新形势下,要提高竞争力,必须加强对开采技术和工艺的重视。
  1井下采煤技术
  煤炭是我国使用最多的能源,大多形成时间久远,且深埋地下。露天煤矿日益减少,为保证能源供应,需加大对井下煤炭资源的开采力度。实际作业中有着很大难度,需结合当地地质水文状况,以及经济技术条件等诸多因素加以考虑,并制定适宜的开采方案;煤矿的规模、类型、厚度等各有差异,应选择相应的开采技术,且技术水平不同,开采速度及采收率也不同。开采的效率和经济性是考虑的重点,为实现高效高质开采,技术和设备起着基础性作用。再加上科学的管理和有效的控制,方能实现目的,促进国内煤矿开采行业的进步。就国内而言,自20世纪50年代,传统的回采工艺逐渐被机械化开采技术所取代;到了80年代,机械化取得很大进步,连采技术迅速推广。随着难度的增加,机械化采煤技术将迈向大功率和程序化的发展轨道。
  2应用较多的采煤技术
  2.1综采技术
  即综合机械化技术,实现整个作业过程的机械化。井下开采包括掘井、运输等环节,工作量大且带有危险性。综采技术通过机械作业减少劳动量,也使得生产效率有所提升,安全性有所保障。在煤矿开采中,该方式较为先进,是我国未来采煤的主要技术。主要包括以下两个工序:①割煤。常使用刨煤机或双滚筒采煤机等机械设备,又可分为破煤、装煤两步。以双滚筒采煤机为例,前后滚筒同时运行,分别负责矿顶及下面的割煤工作。同时滚筒叶片会将切割下来的煤抛至运输机上,方便运出。刨煤机也是一种割煤机械,但相比之下,稳定性和开采效率都有所不足,所以在软煤地带比较适用;②运输。割煤成功后,由运输机负责运输,然后利用带式或桥式运输机将煤运出。
  2.2普采技术
  即普通机械化技术,在小型煤矿开采中使用较多。所有工序都依赖于传统的机械方法,且落煤和装煤工序可同时完成,其他如支护、运煤等都和炮采工艺原理一致。在工作面作业时,使用的采煤机方式可分为两类:①单滚筒采煤机。为避免下缺口过长,多将滚筒设置在工作面下端,可起到较好的效果;②双滚筒采煤机。其滚筒设置在工作面两端,可起到减轻工作量的效果,而且有利于提高工作面的技术管理水平。
  2.3连采技术
  该技术也是全过程机械化作业,利用连续采煤机进行破煤和装煤;然后利用伸缩输送机或梭车负责运煤;物料的搬运以及作业面的清理等依靠铲车完成;也通常采用锚杆支护顶板,效率较高。采煤作业多在煤房中开展,所以应提前建好煤房,数量为3~4个,并按照要求切割煤层,形成正方形或矩形的煤柱;接着综合开采及挖掘工艺对煤柱进行回收。煤柱回收方式有多种,需结合实际情况而定。
  2.4炮采技术
  即以爆破的方式开采煤矿,人力装煤、皮带运输,顶板使用单体支柱作为支撑。应用中,炮眼尤为关键,若设计不当,会影响到爆破效果。且爆破后会产生大量尘屑,所以爆破后需及时对开采空区加以处理。
  首先是爆破落煤,对精确度要求较为严格既要做到均匀粉碎煤矿,又要保证顶板、支护以及其他设备不会被破坏。且作业面要保持平直,炸药使用量越少越好。这就要求作业人员应提前做好准备工作,全面了解煤层分布状况、煤层厚度硬度、顶板承受能力等。接下来就是炮眼的钻定,必须有极高的准确度。其次为装煤作业,爆破并不能将全部的煤都抛至运输机上,所以需要依靠人力完成其余装煤作业;此外便是作业面的支护和采空区的处理,从当前现状来看,国内的井煤支护仍有使用金属摩擦支柱和单体液压支柱的。为减少顶板悬漏面积、实现安全采煤,必须及时清理采空区,如使用全部垮落法等。
  3关于井下采煤工艺的选择及应用
  井下采煤具有一定的难度,在长期实践探索中,技术频繁更新,工艺的选择性也不断增多。采煤工艺的使用状况与最终开采效率密切相关,故应结合实际要求做出正确的选择。另外,多数井下煤矿都应多层次开采,这要求根据阶段的特点选择相应的工艺。
  3.1综合采煤工艺选择
  对于煤层赋存稳定且储存量大、生产能力较强的煤矿企业,多会采用综合采煤工艺。但其设备价格高,需要足够的资金投入,中小型企业一般不会使用此工艺。所以相对来说,其应用率偏低。在大型煤矿企业中,此工艺则具有诸多优势,如效率高、损耗少、采收量高,且安全有良好的保障,加上劳动量的减轻,可为企业节约不少成本。此工艺多应用在缓倾斜煤层中,含煤量较高且煤层地质构造较简单的煤矿中,通过科学的利用,可完善煤矿内部的整个生产系统,有利于煤矿开采操作的统一管理。
  3.2普通采煤工艺选择
  几种工艺相比之下,普通工艺的优势主要体现在成本投入较低,对很多煤矿企业而言都具有良好的经济性。其实用性较强,不仅如此,该工艺对煤矿地质的适应能力较强,这种开采工艺主要适用于地质结构较复杂且推进距离短的井下作业面。该工艺操作简单,无需专业的培训,可节约成本。
  3.3连采工艺选择
  对煤层构造有着严格要求,如煤层倾斜角应<15 ̊,煤质在硬和中硬之间。此工艺成本少,而且安全性高,可解决井下开采的许多问题。虽具有诸多优势,但实际应用中仍存在着很多弊端,如回收率低,通风条件较差等,还应加强管理。
  3.4 炮采工艺选择
  爆破采煤工艺具有实用性强、技术成本低及生产管理简单等特点,但同时它也存在一定的局限性。其局限性主要体现在爆破采煤工艺劳动条件较差,并且其单产效率较低。这种工艺常用于机械设备无法开采的煤层中,一般此类煤矿的地质构造都比较复杂,实际开采中有很大的难度。
  4结语
  井下采煤是当前及以后获取煤炭资源的主要方式,但其自身带有很大的危险,实际开采颇为复杂。所以为实现高质、高效、经济、快速的煤矿开采,必须引进先进的开采技术,并正确选择相适应的开采工艺。而且,在使用前应做好提前考察工作,估计潜在的风险,并加以防范,进而提高开采水平。
  
  参考文献:
  
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  [3] 庞凤岭.浅析我国采煤技术现状与发展趋势[J].中国新技术新产品,2013,(11).
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