煤礦開采技術(shù)理論及工藝運用研究

　　引言
　　到2050年以前，煤炭將占我國能源消費比例的50%以上，是我國的主體能源。由于我國是發(fā)展中國家，能源是支承經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，所以保證煤炭資源的安全高效開采具有重要意義。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國煤礦生產(chǎn)的效率得到了很大的提升，安全問題得到了改善。礦井的年產(chǎn)量由建國時的幾萬噸到現(xiàn)在的幾千萬噸，采煤工藝由最初的炮采工藝發(fā)展到今天的全機械化綜采工藝。雖然煤礦事業(yè)的發(fā)展給經(jīng)濟帶來了巨大的推力，但是引起的許多問題也是不容忽視的[1]。由于中國的國情比較復(fù)雜，導(dǎo)致在某些區(qū)域的煤礦開采工藝還是比較落后，安全事故頻發(fā)發(fā)生。因此，關(guān)注煤礦開采技術(shù)的發(fā)展以及煤礦開采所帶來的負(fù)面影響是十分有必要的。下面將對我國的煤礦開采現(xiàn)狀進行分析。
　　1 煤礦開采現(xiàn)狀分析
　　1.1 技術(shù)水平存在顯著的差異
　　在中國煤礦企業(yè)按照主管部門的不同可以分為鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦企業(yè)、地方煤礦企業(yè)和國家煤礦企業(yè)。由于主管部門的不同，導(dǎo)致這三種煤礦的待遇存在很大的差別，開采技術(shù)和工藝水平也存在顯著的差異。一般情況下，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦和地方煤礦的規(guī)模較小，產(chǎn)量只有幾萬噸或幾十萬噸。由于得到的資金有限，使用的技術(shù)比較落后，機械化程度低，生產(chǎn)的效率也不高，最重要的是工人的生命安全得不到有效的保證。相比較而言，國有煤礦的生產(chǎn)狀況要好的多，煤礦使用的設(shè)備先進，資金充足，安全問題得到足夠的重視，發(fā)生事故的可能性大大降低。為了服務(wù)我國經(jīng)濟的發(fā)展，在相當(dāng)長一段時間內(nèi)國有煤礦、地方煤礦以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦會共存。總體而言，我國目前的煤礦生產(chǎn)水平與發(fā)達國家還是存在差距的，但是隨著經(jīng)濟的發(fā)展這種差距會慢慢縮小。
　　1.2 煤礦開采帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題
　　許多煤礦在開采后帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題[2]。由于煤礦開采處于幾百米的地下，造成地下水的嚴(yán)重污染，更為嚴(yán)重的是導(dǎo)致在開采區(qū)域附近地表水出現(xiàn)枯竭現(xiàn)象。這破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，導(dǎo)致糧食產(chǎn)量降低。在煤礦開采后引起的地表沉陷問題（圖1（b）），更是對人們的生活產(chǎn)生了長遠(yuǎn)的影響。煤礦開采產(chǎn)生的采空區(qū)，在很長時間不穩(wěn)定，對當(dāng)?shù)氐陌踩嬖谕{。在煤礦開采過程中，產(chǎn)生大量的煤矸石無法處理（圖1（a）），堆積成山會產(chǎn)生大量的有毒有害物質(zhì)，對礦區(qū)周圍的環(huán)境產(chǎn)生惡劣的影響。此外，在煤礦開采過程中，排除大量的瓦斯氣體，瓦斯的主要成分是甲烷，具有很強的溫室效應(yīng)。由此可見，煤礦開采對周圍環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響是不可忽視的，應(yīng)該采取有效的措施進行防治。
　　2 煤礦開采技術(shù)分析
　　在進行煤層開采之前，需要對工作面區(qū)域的地質(zhì)情況進行勘察，掌握工作面附近的巖層分布情況，從而為選擇有效的巖層控制技術(shù)提供參考。在保證煤礦生產(chǎn)安全的前提下，要合理的選擇巖層控制技術(shù)，以降低煤礦開采的成本，提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。在進行巖層控制時，一定要采用數(shù)學(xué)方法或力學(xué)方法對巖層的受力進行分析。通過對煤層的分布情況，地層情況以及開采方式進行分析，制定合理的巖層控制方案。在煤礦開采過程中，要盡量使用先進的設(shè)備以及技術(shù)。這樣就能更高效地解決在開采過程中可能出現(xiàn)的問題，降低煤礦開采的成本。此外，需要建立礦井生產(chǎn)監(jiān)測制度，對礦山開采過程中頂板以及支護質(zhì)量進行監(jiān)測，從而保證礦井的安全性。
　　2.1 爆破采煤技術(shù)
　　爆破采礦技術(shù)主要是通過在煤體上打眼放炮的方法使煤體崩落下來。爆破采煤技術(shù)也稱炮采，在我國有著悠久的歷史。炮采采煤法采用垮落法管理頂板，采用單體液壓支柱支護頂板。炮采對地質(zhì)條件的適用性很強，對工藝的要求較低。這項技術(shù)工人的勞動量較大，而且安全得不到保證。炮采的生產(chǎn)效率低，目前處于淘汰的邊緣，在煤礦回收邊角煤時得到了應(yīng)用。炮采采煤法的主要劣勢是需要打眼放炮，工藝雖然簡單但是效率不高;支護時采用的單體液壓支柱，支護速度慢，對頂板的支護作用有限。
　　2.2 機械化采煤技術(shù)
　　相比較而言，機械化采煤技術(shù)主要是采用采煤機來實現(xiàn)對煤層的開采，開采的效率更高更安全。機械化采煤技術(shù)主要可以分為普通機械化采煤技術(shù)和綜合機械化采煤技術(shù)。普通機械化采煤技術(shù)與綜合機械化采煤技術(shù)的最大區(qū)別是頂板支護方式，前者采用的是單體液壓支柱，而后者采用的是支承掩護式液壓支架。此外，還有連續(xù)采煤技術(shù)，這種技術(shù)在西方歐美發(fā)達國家應(yīng)用的較多，這種采煤技術(shù)的煤炭資源回采率較低，而且通風(fēng)管理困難，這對于有瓦斯的礦井是十分不利的。隨著煤礦形勢的發(fā)展，越來越多的礦井采用綜合機械化采煤技術(shù)，這種技術(shù)的優(yōu)勢十分明顯，工作面單產(chǎn)高，工人勞動強度低，生產(chǎn)的效率極高。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國在采煤機及液壓支架的制造方面已經(jīng)掌握了核心技術(shù)，基本上已經(jīng)實現(xiàn)了關(guān)鍵采煤設(shè)備的自主生產(chǎn)，與西方發(fā)達國家的機械設(shè)備的差距明顯縮小。
　　3 煤礦開采工藝分析
　　目前，我國多采用的壁式采煤工藝，其主要的特點是可以長期連續(xù)作業(yè)，很好的實現(xiàn)了高產(chǎn)高效的目標(biāo)。雖然中國的煤礦企業(yè)較多，煤礦的開采規(guī)模存在著差異，但是大多都采用壁式采煤工藝。這種采煤工藝可以使用炮采技術(shù)也可以采用機械化采煤技術(shù)，這也是壁式體系工藝發(fā)展的一個有利條件。壁式采煤工藝又可以分為走向長壁工藝和傾向長壁工藝，這兩種工藝的設(shè)備在我國都得到了發(fā)展，并且我國的煤礦機械設(shè)備已經(jīng)適應(yīng)了這兩種工藝。中國很多煤礦比較趨向于厚煤層系列，厚煤層開采難度比較高，但是產(chǎn)量通常也比較大。雖然很多厚煤層的開采工藝都是使用其他的某種方式，但壁式工藝依然有很大的價值，也有很大的發(fā)展空間。
　　大功率采煤機設(shè)備是未來煤礦開采發(fā)展的趨勢，特別是綜合機械化采煤機和刨煤機。提高采煤機的功率，有助于提高煤礦開采的效率，減少企業(yè)的運作成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。這就要求大功率采煤機能在惡劣的煤礦環(huán)境中能有效地運行。但是中國很多煤礦企業(yè)對設(shè)備功率和機面高度缺乏調(diào)節(jié)和統(tǒng)一，對煤礦工作效率有很大影響，也降低了采煤機和刨煤機的效率和穩(wěn)定性。在煤礦采煤工藝多樣化發(fā)展的過程中，要不斷的對采煤技術(shù)進行革新，以適應(yīng)煤礦發(fā)展的需要。應(yīng)該在發(fā)展成熟的長壁綜采工藝的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新，在有條件的情況下應(yīng)該采用放頂煤工藝，這樣能更好地提高煤礦開采效率。
　　4 小結(jié)
　　煤炭是我國的主要能源，在我國經(jīng)濟快速發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。保證煤礦生產(chǎn)的安全性和可靠性，這對于煤礦企業(yè)的健康發(fā)展是十分必要的。在煤礦生產(chǎn)過程中，安全是一個不可忽視的問題，其次才是提高煤礦的生產(chǎn)效率。與煤礦生產(chǎn)效率直接相關(guān)的是采煤工藝和采煤技術(shù)。一定要根據(jù)煤礦的自身地質(zhì)條件選擇合適的技術(shù)，這樣才能實現(xiàn)煤礦開采的高產(chǎn)高效。在煤礦開采過程中，應(yīng)該注重開采技術(shù)的研究，加強新材料和設(shè)備的使用，進行更加有效的開采工作，增加煤礦的生產(chǎn)效率。