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关于煤矿开采方法与技术的思考

 昵称l93AX 2015-03-30
文章结合工作实践介绍了煤炭采煤方法的设计原则以及几种常见的煤矿采煤方法,分析了现代煤矿采煤技术的发展趋势,科学技术是第一生产力,先进的技术必 然促进生产效率大幅度提高,这在采煤行业同样如此。今后采煤技术的发展方向,对于企业进行技术改造、采用新技术进行生产具有一定的指导意义。

  [关键词]煤矿开采;采煤技术;技术发展
  前言
  我国一次性能源消费结构中,煤炭占75%以上,从煤中可以提取200多种产品,因此煤炭工业的发展,将直接关系到我国的社会主义建设。随着经 济社会的变革,采煤技术的发展方向越来越趋向于高产、高效、高安全性,而采煤技术的发展必将带动煤炭开采各环节的发展,也将关系到社会的经济建设,因此, 探讨采煤技术显得尤为重要。
  1.采煤方法的设计原则
  煤炭采煤方法的设计原则主要表现在以下几个方面:一是采动影响的特征和程度。采动影响的主要特点是地表移动与变形。在设计煤层下采煤方法时, 要考虑地表移动与变形的特征和程度;在采深较小及急倾斜煤层时,还要考虑“上三带”的特征和程度。二是资源回收率。资源回收率是选择采煤方法的主要设计原 则。运用降低回采率的开采措施,可以减少采动的有害影响,实现煤层下采煤。三是坚持安全、经济、环保的原则,同时,还应当视具体煤层的情况,坚持尽量减轻 工人体力劳动的原则。
  2.常见采煤方法分析
  2.1 倾斜长壁采煤法
  倾斜长壁采煤法是指在采煤工作面沿煤层倾斜方向向上或向下推进采煤,工作面运输巷和回风巷由走向长壁采煤法的沿走向方向布置改为沿倾斜方向布 置,并可取消采区上、下山的一种采煤方法。它具有仰斜开采与俯斜开采,前进式、后退式和混合式回采方式,单工作面回采与双工作面回采等优点。不过,在实际 运用中,我们发现倾斜长壁采煤法开采也存在一些缺点,比如倾斜巷道掘进速度较慢且工效较低、支护速度较慢及其效果不是很理想、在仰斜开采时采空区易积水 等。但是可以从提高直接顶稳定性、防止煤壁片帮、提高工作面支架的稳定性等方面优化倾斜长壁采煤法,从而达到理想的开采效果。
  2.2 走向长壁采煤法
  走向长壁采煤法有炮采、普采和综采等3种采煤工艺。炮采即爆破采煤工艺,具有爆破落煤、爆破后人工装煤、机械化运煤等特点。炮采的工艺过程包 括打眼、放炮和人工装煤、刮板输送机运煤、移输送机等主要工序。普采即普通机械化采煤工艺,其特点是用采煤机械同时完成落煤和装煤工序,而运煤、顶板支护 和采空区处理则与炮采工艺基本相同。普采面使用单滚筒和双滚筒两种采煤机工作方式。单滚筒采煤机的滚筒应处于工作面下端头,以缩短工作面下缺口的长度,使 货量不通过机体下方,这样装煤效果比较好。与单滚筒采煤机相比,双滚筒采煤机很好地解决了工作面两头做缺口的工作量,因此,它有利于工作面的技术管理。综 采即综合机械化采煤工艺,它的破、装、运、支、处等5个主要生产工序全面采用机械化、自动化。可以说,综采是目前国内最先进的采煤工艺。
  2.3 放顶煤采煤法
  放顶煤采煤法是在厚煤层中,沿煤层底部布置一采高2~3m的长壁工作面,采用常规的方法进行回采,并利用矿山压力的作用协助人工松动方法,使 支架上方顶煤破碎后由支架后方放出。放顶煤采煤法具有降低成本和提高效率等优点。它主要适用于厚度在6m以上的煤层,若顶煤厚度过小则易发生超前冒顶。值 得一提的是,当前生产能力最大的开采方法为综采放顶煤采煤法。综采放顶煤采煤法是采用大功率(单或双,多为双)滚筒采煤机、综采放顶煤液压支架、工作面大 功率刮板输送机(一般为工作面前后各1部)、配套的机道转载机、可伸缩皮带运输机及其他附属设备进行配套联合生产,实现采煤工艺全过程机械化的一种采煤方 法。这种采煤方法具有可连续化生产、高产、高效、掘进率低、生产成本少、经济效益好的优点。
  3.采煤技术的发展方向
  3.1 大采高的开采方法和技术应用
  这个技术要基于煤层条件达到要求的条件下,所谓的大采高开采技术在一般情况下是指对厚度大于3.8m的壁体进行一次采高的一项综采技术,到几 前为止,我国的最高采高记录已经达到了7m,由于大采高开采技术具有高效、高产、高回收率等的特点,使得其成为更多的煤矿企业和社会所关注的焦点问题,但 是需要注意的是采用大采高煤矿开采技术在进行开采时,可能由于使用的开采设备相对来说比较大,支架高度也很大,因此使用新技术对大采高工作实行全面的监测 监控变得十分重要,不然也不能充分的发挥大采高开采技术的潜力。
  3.2 使用采场围岩控制技术
  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、安全可靠为目标,深入对我国几十年的矿山压力研究成果进行总结,以 理论分析(解析法)、现代数学力学(统计分析预测、数值法)和实测法等多种方法相结合的方式,运用先进的计算机技术,深入地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出来的规律,以及围岩破坏与平衡机理,不断完善采场围岩控制技术,达到煤矿开采活动的目标优化。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,仍然存在着工艺工序复杂、成本投入高,因而需进一步研究开发新材料、新工艺、新方法来解决这些问 题。
  3.3 优化开采布置
  如今,科技在发展进步,而煤矿开采也必将要显示出新形势下的特点,优化技术,提高开采水平显得尤为重要。从开采布置方面的开采技术来说,可以 改进、改善现有的采煤技术和开采布置,提高生产效能,以实现开采效益最大化为目标,重点要研究开发煤矿的地质条件、开采巷道布置及技术评价体系专家系统, 从而才能实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配,达到利益的最大化。
  从具体操作来说,可以从以下几个方面入手:开拓部署与巷道布置系统的优化,优化采区及工作面参数,研究单一煤层集中开拓,研究集中准备、集中回采的关键技术,大幅度地将岩巷掘进率降低,多开煤巷,减少出矸率。
  3.4 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;需要掌握以下几个方面:①深井围岩状态 和应力场及分布状态的特征;②深井作业场所工作环境的变化;③深井巷道快速掘进与支护技术与装备;④深井冲击地压防治技术与监测监控技术;⑤深矿井高产高 效开采有关配套技术;⑥深矿井开采热害治理技术与装备,
  3.5 研发大功率先进设备
  在国外,薄煤层采煤机总装机功率已超过500kW,刨煤机总装机功率已超过2×400kW。我国正研制的MG200/450-WD型采煤机装 机功率为450kW;刨煤机最大功率为2×200kW。现阶段,影响和制约我国薄煤层采煤机发展的一个主要的因素是:主电机功率与机面高度的矛盾,这种矛 盾比较难以解决,因此,薄层采煤机使用的体积小、功率大的电机亟待研究。目前,我国薄层采煤工作面的输送机长度与国际上先进的输送机长度差距仍然是很大, 一般来说,我国的设计长度只有150m-200m,而国外层采煤工作面的输送机长度通常是为250m,有的甚至是大于300m。我国已经研制了30余种放 顶煤液压支架架型,并对矿压显现规律、顶煤碎裂规律及可放性、放煤规律等进行了大量的研究、对煤炭技术的生产起了重要导向作用。从这个角度来说,提高技术 装备的先进程度,对技术装备进行改良和优化是非常重要的。

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