煤炭开采技术与采煤工艺的选择与应用策略_韦钊.pdf

技术与经济煤炭开采技术与采煤工艺的选择与应用策略韦钊(陕西能源职业技术学院，陕西咸阳712000)摘要:我国的煤炭资源丰富，随着社会与经济的快速发展，我国对煤炭的消耗量也极大。提升煤炭开采的效率，能够为我国煤炭资源的高效利用与经济的快速发展提供支撑。因此，在煤炭的开采过程中，选择与应用何种开采技术与采煤工艺，已经成为我国煤炭开采企业急需解决的重要问题。本文主要论述了煤炭开采技术与采煤工艺的选择与应用策略。关键词:煤炭;开采技术;采煤工艺;应用策略中图分类号:F4063;TD82文献标识码:B文章编号:10080155(2023)02011503一直以来，我国都是世界上煤炭资源储量大国，特别是煤炭产业更是我国经济快速发展的重要支柱。然而，由于我国是一个人口大国，在煤炭资源的开采与使用过程中极易出现较为严重的浪费问题，因此在煤炭等资源的开采与利用时，必须注重持续提升煤炭等资源的开采效率与利用率，这样才能充分降低煤炭资源的消耗量，避免严重的资源浪费。近年来，随着我国高新科技的飞速发展，使我国资源开采技术有了明显的进步。在煤炭开采过程中，科学合理地选择与应用开采技术与采煤工艺，有利于提高我国煤炭产业的稳定性，因此，研究煤炭开采技术与采煤工艺的选择与应用策略，具有重要的现实意义。1 我国煤炭开采技术与采煤工艺的发展历程及应用现状概述11 我国煤炭开采技术与采煤工艺的发展历程概述我国煤炭的储量丰富，种类很多。煤炭资源在我国社会与经济的快速发展中发挥极其重要的作用，近年来我国的科学技术快速进步，同时也有效促进了煤炭开采技术与采煤工艺的改革、创新，多种高新设备与工艺逐渐在我国的煤炭资源开采过程中得到应用1。而 20 世纪 80 年代以前，我国的煤炭开采仍然采用的是井下人工开采的方式。直至 20 世纪 80 年代后期，保障煤炭行业的持续发展，各种煤炭开采设备与采煤工艺逐渐在我国煤炭的开采作业中得到应用。特别是最近几年，随着自动化设备与智能科技的研发与应用，我国煤炭的开采作业逐渐实现了自动化与智能化。利用 PLC(可编程控制器)能够使煤矿井下作业的各种机械设备实现集成，同时借助中心控制系统可控制各种煤炭开采设备与机械，从而使采煤工艺与流程实现了自动化与智能化。采用这种开采方式，不但能够有效降低劳动强度，而且可以明显提高煤炭开采效率、质量与作业的安全性。因此，其对于我国煤炭开采具备极其重要的促进作用。12 我国煤炭开采技术与采煤工艺的应用现状概述我国作为世界上煤炭储量大国之一，煤炭的开采技术与采煤工艺逐渐趋于成熟，并且现阶段有许多种煤炭开采技术与采煤工艺可供选择。其中主要的几种开采技术与采煤工艺分别为:综合机械化开采技术与工艺、炮采技术与工艺及普通机械化开采技术与工艺等。目前，这些开采技术与工艺在我国的煤炭开采作业中得到了广泛应用，在煤炭开采作业中，煤炭企业必须充分认识到各种技术与工艺的基本特征与优势，同时根据实际情况及企业开采需求，科学合理地选择与应用煤炭开采技术与采煤工艺2。2 煤炭开采技术与采煤工艺选择与应用需遵循的原则21 遵循安全生产的原则所有企业在生产过程中必须重视安全问题，长期以来，我国始终坚持以人为本的原则。在煤炭开采作业的过程中必须高度重视安全问题。这就要求煤炭企业在开采煤炭资源的过程中，不仅应当合理应用各种先进的开采机械与设备，而且必须重视科学开采煤炭资源，切实保障煤炭开采作业人员的人身安全，严格遵循安全生产的原则。22 遵循经济效益的原则企业生存与运营的主要目标不仅是实现稳定发展，而且需要获取经济效益，在企业的发展过程中产生经济效益，并且只能获取经济效益，才可以充分保证企业实现可持续发展。这就要求煤炭企业在获取最大经济效益的过程中，必须科学合理地开采煤炭资源，不仅511DOI:10.13487/ki.imce.023192需要切实保护煤炭开采作业人员，而且需要确保煤炭开采生产的安全。近年来，一些煤炭企业在开采过程中，为了能够获取最大化的经济效益，违反国家法律法规、方针政策，对作业人员的生命安全不够重视，非法牟取私利，应当得到国家法律的制裁。煤炭企业只有科学合理地开采煤炭资源，才能确保我国的煤炭资源得到高效开发与应用，使企业获取经济效益。23 遵循高效开采的原则虽然我国的煤炭资源储量较丰富，但是如果肆意地开采与利用，那么必然会造成严重的资源浪费。众所周知，煤炭资源是经过几亿年才逐渐形成，因此必须重视对煤炭资源的开采与利用效率，这就要求煤炭企业必须持续增加技术方面的资金投入，注重不断引进各种先进的开采技术与采煤工艺，重视将高新技术科学运用到煤炭资源的开采过程中。严禁刻意压缩煤炭开采的成本，防止煤炭资源出现严重的浪费情况，必须严格遵循“高效开采”的原则3。3 煤炭开采技术与采煤工艺选择与应用策略31 综合机械化开采技术与采煤工艺的选择与应用策略综合机械化开采技术与采煤工艺又称“综采技术工艺”，这种煤炭开采模式主要借助各种采煤机械设备开采煤炭资源。综合机械化采煤工艺流程主要包括:工作面破煤、工作面支护、煤炭装载与运输、采空区的回填处理等。综合机械化开采技术与采煤工艺适合应用在煤层结构稳定、顶板比较坚硬、没有断层，并且煤层较厚的煤矿工作面，其主要作业机械设备包括采煤机、刮板运输机、自移式液压支架，装载机、破碎机及可伸缩胶带机等均属于平巷设备，此外还有各种系统，液压系统包括含乳化液的混合箱、液体输入、输出管路等;控制系统包括控制台、扩音电话和线路、声光信号等;供水系统包括水箱、冷却水、喷雾泵及管路等;供电系统包括高压线路、移动变电站、开关、配电开关及线路等。综合机械化开采技术与采煤工艺可依托各种机械设备进行连续开采作业，不仅显著提升了煤炭开采的效率与产量，而且有效降低了劳动强度，使煤炭开采更具安全性。选择与应用综合机械化开采技术与采煤工艺，可提高煤炭资源的回收率，保证煤炭企业获取最大经济效益，综合机械化开采技术采煤工艺是目前我国最先进的一种煤炭开采模式。和其他采煤技术工艺相比，综合机械化开采技术与采煤工艺具备以下几个方面的优势:一是效率高、产量高、能耗低、安全可靠，可有效降低劳动强度等。综合机械化开采技术与采煤工艺在我国推广时经历了较为艰难的一段时间，由于综合机械化开采技术需要利用较为昂贵的机械设备，还要建立相配套的生产系统，具备极高的管理水平，严格要求作业人员具备专业知识与操作技能。因此，许多煤炭企业，尤其是中小型煤炭企业认为投入巨资引进这种技术工艺并不划算，并且管理与配套条件也无法满足要求。除此之外，综合机械化开采技术与采煤工艺对煤炭的储存条件提出了较高要求，只有煤层较厚、地质构造较稳定且简单、不存在断层等特殊地层才能应用，这在一定程度上阻碍了综合机械化开采技术与采煤工艺的推广。现阶段，我国一些地方强制要求推广综合机械化开采技术与采煤工艺，其根本原因还是考虑到安全生产。假如具备条件，那么应用综合机械化开采技术与采煤工艺，能有效提高煤炭开采作业的安全性与效率，保证煤炭企业获取最大经济效益4。32 炮采技术与采煤工艺的选择与应用策略炮采技术主要使用炸药把煤炭从岩体内剥离出来，并结合需求将煤炭爆破成为要求的大小块，为装载与运输提供便利。炮采所使用的炸药均为矿业专用，通常包括:硝铵类炸药、硝化甘油炸药、乳化油炸药及水胶炸药等。炮采技术、工艺适用于我国一些小型的煤矿和地质条件较复杂的煤矿，其中最常用的炸药为硝铵类炸药，炸药种类为铵油炸药、铵锑炸药、铵松蜡炸药与含水硝铵类炸药等。如果煤炭开采作业面有瓦斯爆炸或煤尘爆炸的可能性，那么严禁私自使用炮采技术，必须经过批准，才允许使用煤矿专用炸药，并且必须严格遵守国家安全生产规定。近几年，炮采技术、工艺及设备得到革新，防炮崩单体液压支柱取代了传统的摩擦式金属支柱，从而明显提高了作业的安全性与效率。作业面内的输送机加装了铲煤板与可移动挡煤板，从而八成至九成的煤炭在爆破的过程中可以直接通过输送机输送，这样可以明显降低劳动强度，提升工作效率。炮采技术与采煤工艺可以在地质条件与自然环境较复杂、地质断层较多的地区应用。这种采煤技术、工艺对外部环境没有太高要求，并且操作与管理也相对简单，投资较少，因此其在许多小型煤炭企业中得到了广泛应用。但是，炮采技术易受到人为因素的影响，开采劳动强度较大，且安全性较低，安全爆破的管理难度较大，假如煤层中含有瓦斯，那么极易出现爆炸事故。炮采技术工艺的投资较少，煤炭的开采效率与产量较低，机械化程度不高，管理难度较大。但是炮采技术对作业人员的安全生产意识与综合素质有极高的要求。而高档炮采虽然提高了煤炭的开采效率与安全性，但是炮采技术工艺依然是一种较为落后的煤炭开采技术工艺，在我国已逐渐被淘汰。61133 普通机械化开采技术与采煤工艺的选择与应用策略普通机械化开采技术与采煤工艺又称普采技术工艺，这种煤炭开采技术适应性极强，在我国大部分煤炭开采过程中应用广泛。普通机械化开采技术与采煤工艺主要是利用采煤机开展破煤、装煤等工作。普通机械化采煤工艺主要应用的机械设备包括采煤机、摩擦式金属支柱、可弯曲链板输送机及金属顶梁设备等，使采煤的前面三道工序实现了机械化，有效降低劳动强度。但是，普通机械化开采模式中设备功率普遍偏小，工作效率较低，煤炭的开采量不高。高档的普通机械化采煤又称为高档普采，使用的设备主要包括采煤机、液压支柱、可弯曲链板输送机与金属顶梁等，同样使采煤工作的前三道工序实现了机械化。高档普通机械化开采技术虽然需要人工操作支护与控顶，但是其中使用了液压支柱，能够保证顶板更加安全，不仅明显降低了开采劳动强度，而且提高了煤炭开采的效率。在应用普通机械化开采技术与采煤工艺的过程中，往往会增加开采劳动强度，安全性无法达到综合机械化采煤技术工艺的水平，煤炭的开采量也比综合机械化采煤技术工艺的要少，但是，普通机械化采煤技术工艺依然拥有广阔的应用范围。相比综合机械化采煤技术工艺，普通机械化采煤技术工艺优势在于所使用的各种机械设备的价格普遍较低，其资金的投入量仅占综合机械化采煤技术工艺的 1/4，但是在相同条件下，普通机械化采煤技术工艺的开采量也很高，煤炭产量可达到综合机械化采煤模式的 35%50%，并且普通开采技术比综合机械化采煤技术更具适应性，可以在一些地质条件和自然环境较复杂的煤矿中应用，也可以在中厚煤层和薄层煤层中正常使用，同时不要求配套系统，管理、作业更加灵活，操作也比综采要简单。因此，我国的一些中小煤炭企业中最常见的就是普通机械化开采技术与采煤工艺。而高档的普通机械化采煤技术工艺中加装了液压云柱，进一步提升了安全性与工作效率，革新普通机械化开采技术与采煤工艺，可以保证我国煤炭开采行业实现机械化5。4 结论综上，煤炭开采技术与采煤工艺依然在持续进步，近年来，我国将多种新技术、新工艺及新设备应用到了煤炭开采作业中，从而促进了我国煤炭企业的快速发展。煤炭开采技术与采煤工艺的选择与应用依然是煤炭企业必须长期重视的一项工作，其不仅会对煤炭企业的开采效率与煤炭质量、资金成本及安全生产产生直接影响，而且会对煤炭企业的稳定运营与可持续发展产生影响。这就要求煤炭企业在选择与应用煤炭开采技术与采煤工艺时，必须对各种技术工艺有全面的了解，并根据煤矿的地质条件和自然环境、煤层厚度等，科学合理地选择与应用煤炭开采技术与采煤工艺。参考文献:1 武文杰煤炭智能化开采模式和关键技术分析J 矿业装备，2022(05):6869 2 张志军煤矿开采技术理论及工艺运用研究J 矿业装备，2021(04):3031 3 石凯探讨煤矿采煤方法及采煤工艺改造中的关键环节 J 矿业装备，2021(03):7879 4 樊彤菲煤矿井下采煤技术与采煤工艺分析J 中国石油和化工标准与质量，2021，41(07):167168 5 安清彪煤矿采矿工程中的采煤工艺与技术分析 J 江西化工，2020(02):223224基金项目:陕西能源职业技术学院自然科学基金项目，神府矿区浅埋煤层采空区条带充填保水开采技术研究(19KYP06)。作者简介:韦钊(1987)，男，山东临沂人，博士，讲师，研究方向:矿山压力与岩层控制、矿山安全管理及信息化