煤礦地下開采工藝的現(xiàn)狀分析及發(fā)展趨勢

我國現(xiàn)有的能源資源中，煤礦作為其中最基礎(chǔ)的能源，在生產(chǎn)消費中占有相當(dāng)重的比例，由于經(jīng)濟的發(fā)展，我國對煤礦資源的開采也越來越重視，所以只有不斷地提高開采的效率，引進新的開采工藝和設(shè)備，才能夠迎合我國現(xiàn)代社會的發(fā)展趨勢。
　　1 煤礦地下開采工藝的現(xiàn)狀
　　1.1 綜采和綜放技術(shù)
　　雖然我國煤炭資源比較豐富，分布范圍廣而且不同地區(qū)地質(zhì)條件以及經(jīng)濟發(fā)展程度也不同，所以在煤礦開采工藝上也不相同。自上世紀(jì)七十年代以來，我國煤礦開采事業(yè)呈現(xiàn)發(fā)展上升趨勢，在煤礦開采工藝中，主要以長臂綜合機械為主要。在之后的幾十年里，這種技術(shù)在工藝上發(fā)展不斷完善。首先煤礦開采范圍不斷擴大，進一步體現(xiàn)出煤礦開采 “一礦一面”局勢，并形成高效生產(chǎn)以及集約化的生產(chǎn)模式。其次，煤礦地下開采工藝以及使用設(shè)備不斷完善，使用范圍逐漸擴大，尤其是針對中厚煤層，厚煤層一次開采和薄煤層自動化開采等技術(shù)上都有很大的突破進展，并取得不錯的煤礦開采效果。尤其是在綜采工藝上，已經(jīng)基本實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。上世紀(jì)末，我國煤礦開采技術(shù)中綜放開采技術(shù)不斷完善，有極好的發(fā)展趨勢，并因此開采出很多規(guī)模大的高產(chǎn)高效的煤礦生產(chǎn)區(qū)。本世紀(jì)以來，煤炭市場發(fā)展趨勢極好，尤其是厚煤層或特厚煤層的開采，通過綜放開采技術(shù)在其中的運用，實現(xiàn)煤礦中厚煤層或特厚煤層開采的高產(chǎn)量高效率。
　　1.2液壓支架技術(shù)
　　 近年來，我國長臂綜采煤礦技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)很大的進步，相關(guān)的設(shè)備已經(jīng)基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，由于煤炭事業(yè)的全面發(fā)展，同時也帶動了煤機裝置事業(yè)的發(fā)展，其中液壓支架技術(shù)應(yīng)用于煤礦開采作業(yè)中，有極強的可靠性特點。據(jù)相關(guān)資料介紹，我國液壓支架每年輸出數(shù)量在三萬左右，與其他國家相比，我國液壓支架品類多，生產(chǎn)產(chǎn)量大，可以適用于復(fù)雜的條件操作，在世界中占有重要的地位。首先我國地下煤礦開采主要組成部分是薄煤層，對薄煤層的開采有兩種形式，其一通過刨煤機與長壁工作面相配套進行開采作業(yè)，主要應(yīng)用于0. 8m
　　～1. 6m的薄煤層，其二通過滾筒式采煤機設(shè)備，與長壁工作面相配套進行開采作業(yè)，主要應(yīng)用于 1. 0m 以上煤層。對于3. 5m ～6m 厚煤層[1]，可以通過一次采全高的開采方式進行煤礦開采作業(yè)，這種開采方式主要在于實用性，而且還針對煤層開采條件的適用度，具有穩(wěn)定，可靠安全高效等優(yōu)勢。我國煤礦開采事業(yè)應(yīng)用此技術(shù)取得了很好的效果，并在之后的開采作業(yè)得到廣泛應(yīng)用。
　　1.3“三下一上”礦井采煤技術(shù)
　　“三下一上”中三下指的是鐵路下，建筑物下以及水體下;一上指的是承壓水體上。通過這種開采技術(shù)進行對煤炭的開采，還要保證不能破壞原有的地貌。在我國一些礦區(qū)都采用了這種開采技術(shù)，而且很大程度的提高了產(chǎn)量。在建筑物下進行煤礦開采主要是對那些不適合搬遷的工廠等一些建筑物進行開采，不但能夠采出煤炭，還不能破壞原有的地面構(gòu)造，保護建筑物。在鐵路下進行開采指的是通過鐵路
　　下干線與支線下所壓的煤層進行開采，在開采時還要保證留下礦柱保護鐵路。水體下進行煤礦開采有兩方面，一種是地面水體下，另一種是地下水體下。利用水體下開采主要是為了確定防水和防砂礦柱的高度，保證安全開采。承壓水體上開采指的是可以開采的煤層以下的承壓水體上的煤層開采。通過計算機以及相關(guān)技術(shù)中的數(shù)據(jù)參數(shù)等進行分析，最終保證人員開采煤礦的人身安全，以及煤炭的經(jīng)濟效益和產(chǎn)量的提升。
　　1.4特殊采煤技術(shù)
　　 針對煤礦開采技術(shù)，我國在這方面的研究取得很大的成就，尤其是對特殊采煤技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，在世界上取得了不錯的成績。從煤礦覆巖破壞規(guī)律層面來說[2]，在應(yīng)用中取得了一定的突破進步，并且對此出臺相關(guān)的計算公式，先從孔隙水系直至大型的湖泊河流的水體下進行煤礦開采作業(yè)，均取得不錯的效果，在實際開采作業(yè)中，也表現(xiàn)出很明顯的優(yōu)勢。在地表移動及變形方面也都提出相應(yīng)的策略，不斷完善相應(yīng)的計算方式，從而為我國以后的煤礦地下開采提供參考依據(jù)。針對特殊采煤技術(shù)，提出條帶法開采的基本理論以及計算方式也都得到了大面積應(yīng)用和推廣，而且這種方式在實際開采中有助于資源的合理應(yīng)用，有很好的經(jīng)濟效益，確保開采的地標(biāo)建筑不會受到影響，合理安全開采煤炭 ，進而在我國煤礦地下開采作業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。
　　2 煤礦地下開采工藝的改進方式
　　2.1薄煤層綜采
　　就目前我國采煤現(xiàn)狀來說，薄煤層開采工作比較困難，因此必須提升薄煤層開采作業(yè)的自動化水平，進一步減少工作面內(nèi)采煤作業(yè)人員，與采煤機相比，刨煤機落煤在自動化方面更具優(yōu)勢。而且隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，采煤技術(shù)也會不斷朝向自動化控制方向發(fā)展。根據(jù)國內(nèi)實踐數(shù)據(jù)研究表明，這種開采技術(shù)1.2米以上的薄煤層一個工作面年產(chǎn)量可達100-180萬噸左右。由于受到大功率以及采煤機的適用范圍等限制，對于1.2米以下的薄煤層開采仍然存在著開采難題，這就需要相關(guān)的技術(shù)人員繼續(xù)改進開采技術(shù)。
　　2.2液壓支架
　　 就液壓支架來說，主要發(fā)展方向是以長壁綜采為主，根據(jù)不同的礦井條件，在未來的發(fā)展趨勢中，液壓支架也會呈現(xiàn)出不同的趨勢。對于發(fā)展情況較好的煤礦[3]，以大工作阻力為主要的液壓支架，這種支架在使用中有極高的可靠性，具有實用價值。對于條件較復(fù)雜的煤礦，應(yīng)該將重點放在煤礦開采的難度問題上，研發(fā)可以適用于其中的支架。對于中小型煤礦，必須盡快進行技術(shù)改造，應(yīng)用緊湊型液壓支架，并且在此基礎(chǔ)上進行不斷的創(chuàng)新和改造。另外還要完善相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)體系，更好的促進我國液壓技術(shù)的進步。
　　2.3推進信息工程技術(shù)
　　 近年來，我國在機器人研發(fā)的技術(shù)上有很大進步，這對于煤礦開采工作來說有很大幫助作用，就目前我國的煤礦開采作業(yè)來說，大多都是由人工進行作業(yè)，很少會通過計算機控制煤礦生產(chǎn)作業(yè)，從而達到生產(chǎn)經(jīng)營的目的。就計算機控制采煤企業(yè)未來發(fā)展來講，這是一條非常值得研發(fā)的道路。例如將機器人放入煤礦地下操作，通過煤礦外計算機端操控機器人進行煤礦開采作業(yè)，還可以通過將帶有煤礦數(shù)據(jù)的芯片植入使用的機械設(shè)備中，機械設(shè)備通過自動判斷實際環(huán)境情況選擇適合的采煤工藝和技術(shù)進行煤礦開采作業(yè)[4]，加上煤礦外的計算機作為輔助工具，對煤礦內(nèi)情況實時監(jiān)控，確保煤礦開采作業(yè)的順利進行，從而建立更加全面智能化的煤礦開采工作流程和體系，促進采煤業(yè)的發(fā)展。