1、井下采煤技术与采煤工艺的选择应用研究 焦振国 大同煤矿集团白洞煤业公司技术科 摘 要： 论述了采煤技术的分类, 并就采煤工艺的适用条件进行了总结归纳, 最后结合具体应用实例, 总述三种特殊煤层的采煤工艺方案设计, 旨在为企业的采煤工作起指导作用。关键词： 采煤技术; 采煤工艺; 技术分类; 工艺原则; 特殊煤层; 作者简介：焦振国 (1989) , 男, 学士学位, 毕业于河南理工大学采矿工程专业, 任白洞煤业公司技术科副科长, 助理工程师, 研究方向为采煤工艺及方式方法的选择和应用。收稿日期：2017-09-25Study on Selection and Application of Un
2、derground Coal Mining Technology and Mining TechnologyJiao Zhenguo Baidong Coal Industry Company of Datong Coal Mine Group; Abstract： This paper discusses the classification of coal mining technology, and the applicable conditions of the main coal mining technology is summarized, finally combining w
3、ith specific application examples, and three special designs are indicates to provide guidance to mining work.Keyword： coal mining technology; mining technology; classification; process principle; special coal seam; Received： 2017-09-25引言煤矿企业在开采煤炭资源中, 为贯彻国家的各种方针政策, 应该重视采煤工作的节约性、合理性, 减少煤炭资源的浪费, 共同为营造
4、可持续发展社会而努力。在这样的背景下, 研究煤矿企业有关井下采煤技术以及工艺的方案设计具有重要的现实意义, 明确井下采煤技术类别和采煤工艺使用条件以及特殊煤层采煤方案设计的要点, 对企业的采煤工作具有重要的指导作用。1 井下煤炭开采技术简介目前, 现存的井下煤炭开采技术从采煤方法的结构上来分, 可以概括为为三类, 单一走向长壁开采技术、倾斜长壁开采技术以及放顶开采技术。单一走向长壁开采技术使用范围甚广, 具体就其采煤所使用的方法来说, 又可分为普采技术、炮采技术、综采技术以及连采技术。普采技术要求低, 一般需要人工干预比较多。炮采技术也就是爆破开采技术, 爆破采煤技术重点是炮眼的安置和装药与爆
5、破的次序, 该技术需要注意安全, 在起爆前, 要检查爆破点 20 m 半径范围内的瓦斯浓度, 当浓度降到 1%以下时, 爆破作业才能进行, 爆破时多台起爆器同时工作, 易引发爆炸事故。综采技术实现了采煤工作的整体机械化, 大大提升了生产的高效性与安全性, 但其投入较大, 开采成本较高, 整装的机械化设施也给设备的维护增加了工作量。连采技术使用的采煤设备选用连续采煤机, 其在综采技术的基础上, 部分实现了设备的自动化控制, 机械化程度更高, 采煤率得到提升。2 各种采煤工艺适用条件井下煤炭开采遵循三个原则, 一是经济效益高;二是保证安全性;三是采煤效率高。采煤工艺主要包含破煤、装煤、运煤、支护和
6、采空区处理五种工序, 综合起来主要分爆破采煤工艺、普通机械化采煤工艺以及综采放顶煤采煤工艺1。爆破采煤工艺的重点是要严格执行“一炮三检”和“三人连锁放炮”制度, 保证爆破的安全。爆破技术炮眼的安置视煤层条件而定, 一般来说, 煤层厚度在1 m 以下的薄煤层和煤质松软的中厚煤层, 采用单炮眼。煤层厚度在 1 m1.5 m 之间的煤质中硬煤层, 采用双炮眼, 煤层厚度大于 1.5 m 的煤质坚硬或是采高较大的中厚煤层, 采用五花眼。各炮眼安置结构图如图 1 所示。图 1 炮眼安置示意图 下载原图炮采技术从安全性的角度来说, 常采用分次装药爆破技术。因一次装药一次爆破容易引发事故, 且一次组装爆破技
7、术不能有效地控制和调整炮眼的装药量, 容易发生拒爆事故。1995 年 6 月安徽某煤矿因为爆破检查时瓦斯检查工缺席, 在未进行瓦斯检查的条件下, 采用一次组装分次爆破的方式, 意外引起瓦斯爆炸, 此起事故造成国家经济损失高达 300 多万元, 使数十组家庭支离破碎。炮采技术适宜在地质条件良好, 顶板稳定的采煤工作面中使用, 为保证炮采安全性, 毫秒雷管爆破是首选, 对于顶板相对不稳定的采煤工作面, 采用一次装药一次起爆的爆破方案更好2-3。普通机械化采煤技术围绕采煤机为中心, 在采煤机割煤方式的选择上, 对于单滚筒采煤机, 根据采煤方案的设计, 可选双向割煤、“8”字型割煤, 这两种割煤方式均
8、采用上行割顶煤, 下行割底煤的往返一刀工作模式。另外, 还有单向割煤、往返一刀的割煤方式一般被用在顶板稳定性良好、煤层开采高度与采煤机滚筒直径相差无几的煤层黏附性好的较薄煤层中, 此种采煤工序, 上行用于割煤挂梁, 下行则用于装载煤并推移过程。对于双滚筒采煤机常采用穿梭割煤的割煤方式, 该采煤方式选用双向割煤方式, 且往返两刀, 上下行均执行割煤、推移工序。在普采面支架布置方面, 根据不同煤层的特点, 选用带帽点柱的单体液压支柱或悬臂支架, 单体液压支柱布置比较简单, 重点是直线型悬臂支架的支护, 在截深与梁长相等时, 可选用割一刀挂一次梁的组织结构简单的齐梁直线式悬梁支架, 对于梁长是截深两
9、倍长的工作面, 选用临时支柱与正式支柱搭配使用的错梁式直线柱形悬梁支架最好4。鉴于综采技术的优势和局限性, 综采技术一般应用在煤层稳定性好, 顶、底板条件良好, 煤层工作面倾角在 55以下, 煤层结构复杂度低的煤层资源中。连采技术适用于中厚或较薄煤层, 结构简单, 倾斜度在 15以下的对技术要求低的煤层开采活动中。3 采煤工艺的选择应用3.1 极薄煤层采煤工艺选择极薄煤层属结构复杂的煤层, 煤层厚度在 1.7 m 以下, 作业难度大。运用方案比较法以及煤层分析法, 针对安徽省内某厚度在 0.9 m 的极薄煤层采煤工艺的选择应用如下。在落煤工艺选择上, 鉴于其煤层的倾角为 10左右, 选用三轴螺
10、旋钻采煤机实行机械落煤方式, 螺旋钻采机采用钻头割煤的方式, 与钻头相连的钻杆使割下的原煤直接落到刮板运输机上, 转深设计为 2 m/min, 且预设深度为 80 m。运煤设备选用刮板运输机。采空区处理工艺采用单体液压支护方式。经采煤方案设计应用, 取得良好采煤效果。3.2 薄煤层与中厚煤层采煤工艺选择薄煤层与中厚煤层仅是就煤层厚度在进行采煤工艺的选择时, 要根据煤层的结构特点以及煤层类型, 来具体讨论采煤工艺的正确组合, 下面以工作面相对稳定, 煤质类型主要为亮煤和半亮煤, 顶板为石英砂岩, 底板为层状砂岩厚度为0.91 m 左右的薄煤层, 以及位于其下方 30 m 左右的顶板为砂质泥岩,
11、底板为层状砂岩的厚度大约在 1.5 m 的中厚煤层为例实践采煤工艺的选取。此种特征的煤层, 分析决定采用综合设计采煤工艺, 煤层回采工作面的支护方式选取走向长壁式, 其中走向根据煤层结构特点设置在 110 m 左右, 工作面的倾斜长度设置在 5070 m 的区间范围内;落煤方式选用放炮落煤法, 但依据煤层厚度不同设置不同的炮眼类型, 例如对于薄煤层选用单排炮眼, 中厚煤层选用三花炮眼, 采用正向爆破的方式;选用的巷道布置方式为斜井开拓式, 开采方式选用单一煤层开采式;因为全区属相对稳定状态, 顶板控制方案选用单体液压支架加自然垮落法即可满足要求5。4 结语采煤技术与采煤工艺的选择直接关系着采煤
12、工作的安全性、高效性与经济性。不同的采煤技术有着不同的适用条件, 同时对于不同的采煤工艺可以基于实际情况的需要进行不同的排列组合。另外, 对于不同厚度的采煤工艺选择以及基于煤质的采煤工艺选择进一步论证了理论结合实际的重要性。在设计采煤方案时, 要全面勘察煤层结构特点, 选取性价比最高的采煤设计方案。参考文献1尹春恒, 廖为康.浅议煤矿开采技术与工艺发展J.中国高新技术业, 2013 (22) :61. 2梁国栋.关于井下采煤技术及采煤工艺选择的若干思考J.内蒙古煤炭经济, 2013 (12) :27-28. 3罗修平.倾斜中厚煤层采煤方法选择J.陕西煤炭, 2012, 23 (15) :32-33. 4苏俊彦.极薄煤层综采技术的研究与应用J.工矿自动化, 2011 (9) :89-90. 5梁弓.基于井下采煤技术和工艺方法选择问题的研究J.江西煤炭科技, 2015, 34 (2) :10-11.
