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煤矿开采技术及其工艺研究

作者:未知

  摘 要:煤炭是我国经济发展的必不可少的能源,其开采的效率和安全性引起了社会的关注。随着科学技术的发展,越来越多的新的技术被用到煤矿生产中,煤矿开采工艺不断的完善和发展。因此,了解中国煤矿开采技术的现状以及其工艺是十分必要的。本文从中国煤矿开采的现状出发,分析了我国煤矿开采技术及工艺存在的问题,以期促进煤矿生产技术的发展。可以为相关的采矿技术人员提供一定的参考。
  关键词:煤矿开采;开采技术;开采工艺
  1 引言
  到2050年以前,煤炭将占我国能源消费比例的50%以上,是我国的主体能源。由于我国是发展中国家,能源是支承经济发展的重要支柱,所以保证煤炭资源的安全高效开采具有重要意义。经过多年的发展,我国煤矿生产的效率得到了很大的提升,安全问题得到了改善。矿井的年产量由建国时的几万吨到现在的几千万吨,采煤工艺由最初的炮采工艺发展到今天的全机械化综采工艺。虽然煤矿事业的发展给经济带来了巨大的推力,但是引起的许多问题也是不容忽视的。由于中国的国情比较复杂,导致在某些区域的煤矿开采工艺还是比较落后,安全事故频发发生。因此,关注煤矿开采技术的发展以及煤矿开采所带来的负面影响是十分有必要的。下面将对我国的煤矿开采现状进行分析。
  2 煤矿开采现状分析
  2.1技术水平存在显著的差异
  在中国煤矿企业按照主管部门的不同可以分为乡镇煤矿企业、地方煤矿企业和国家煤矿企业。由于主管部门的不同,导致这三种煤矿的待遇存在很大的差别,开采技术和工艺水平也存在显著的差异。一般情况下,乡镇煤矿和地方煤矿的规模较小,产量只有几万吨或几十万吨。由于得到的资金有限,使用的技术比较落后,机械化程度低,生产的效率也不高,最重要的是工人的生命安全得不到有效的保证。相比较而言,国有煤矿的生产状况要好的多,煤矿使用的设备先进,资金充足,安全问题得到足够的重视,发生事故的可能性大大降低。为了服务我国经济的发展,在相当长一段时间内国有煤矿、地方煤矿以及乡镇煤礦会共存。总体而言,我国目前的煤矿生产水平与发达国家还是存在差距的,但是随着经济的发展这种差距会慢慢缩小。
  2.2煤矿开采带来严重的环境问题
  许多煤矿在开采后带来了严重的环境问题。由于煤矿开采处于几百米的地下,造成地下水的严重污染,更为严重的是导致在开采区域附近地表水出现枯竭现象。这破坏了当地的生态环境,导致粮食产量降低。在煤矿开采后引起的地表沉陷问题(图1(b)),更是对人们的生活产生了长远的影响。煤矿开采产生的采空区,在很长时间不稳定,对当地的安全存在威胁。在煤矿开采过程中,产生大量的煤矸石无法处理(图1(a)),堆积成山会产生大量的有毒有害物质,对矿区周围的环境产生恶劣的影响。此外,在煤矿开采过程中,排除大量的瓦斯气体,瓦斯的主要成分是甲烷,具有很强的温室效应。由此可见,煤矿开采对周围环境产生的负面影响是不可忽视的,应该采取有效的措施进行防治。
  3煤矿开采技术分析
  在进行煤层开采之前,需要对工作面区域的地质情况进行勘察,掌握工作面附近的岩层分布情况,从而为选择有效的岩层控制技术提供参考。在保证煤矿生产安全的前提下,要合理的选择岩层控制技术,以降低煤矿开采的成本,提高煤矿企业的经济效益。在进行岩层控制时,一定要采用数学方法或力学方法对岩层的受力进行分析。通过对煤层的分布情况,地层情况以及开采方式进行分析,制定合理的岩层控制方案。在煤矿开采过程中,要尽量使用先进的设备以及技术。这样就能更高效地解决在开采过程中可能出现的问题,降低煤矿开采的成本。此外,需要建立矿井生产监测制度,对矿山开采过程中顶板以及支护质量进行监测,从而保证矿井的安全性。
  3.1 爆破采煤技术
  爆破采矿技术主要是通过在煤体上打眼放炮的方法使煤体崩落下来。爆破采煤技术也称炮采,在我国有着悠久的历史。炮采采煤法采用垮落法管理顶板,采用单体液压支柱支护顶板。炮采对地质条件的适用性很强,对工艺的要求较低。这项技术工人的劳动量较大,而且安全得不到保证。炮采的生产效率低,目前处于淘汰的边缘,在煤矿回收边角煤时得到了应用。炮采采煤法的主要劣势是需要打眼放炮,工艺虽然简单但是效率不高;支护时采用的单体液压支柱,支护速度慢,对顶板的支护作用有限。
  3.2 机械化采煤技术
  相比较而言,机械化采煤技术主要是采用采煤机来实现对煤层的开采,开采的效率更高更安全。机械化采煤技术主要可以分为普通机械化采煤技术和综合机械化采煤技术。普通机械化采煤技术与综合机械化采煤技术的最大区别是顶板支护方式,前者采用的是单体液压支柱,而后者采用的是支承掩护式液压支架。此外,还有连续采煤技术,这种技术在西方欧美发达国家应用的较多,这种采煤技术的煤炭资源回采率较低,而且通风管理困难,这对于有瓦斯的矿井是十分不利的。随着煤矿形势的发展,越来越多的矿井采用综合机械化采煤技术,这种技术的优势十分明显,工作面单产高,工人劳动强度低,生产的效率极高。经过多年的发展,我国在采煤机及液压支架的制造方面已经掌握了核心技术,基本上已经实现了关键采煤设备的自主生产,与西方发达国家的机械设备的差距明显缩小。
  3.3 煤矿开采工艺分析
  目前,我国多采用的壁式采煤工艺,其主要的特点是可以长期连续作业,很好的实现了高产高效的目标。虽然中国的煤矿企业较多,煤矿的开采规模存在着差异,但是大多都采用壁式采煤工艺。这种采煤工艺可以使用炮采技术也可以采用机械化采煤技术,这也是壁式体系工艺发展的一个有利条件。壁式采煤工艺又可以分为走向长壁工艺和倾向长壁工艺,这两种工艺的设备在我国都得到了发展,并且我国的煤矿机械设备已经适应了这两种工艺。中国很多煤矿比较趋向于厚煤层系列,厚煤层开采难度比较高,但是产量通常也比较大。虽然很多厚煤层的开采工艺都是使用其他的某种方式,但壁式工艺依然有很大的价值,也有很大的发展空间。
  在过去,煤矿企业过分追求煤矿的产量,忽视了提高产量带来的负面影响。最为常见的是煤矿的安全问题,瓦斯爆炸、矿井突水以及巷道坍塌等等经常发生,带来了恶劣的社会影响。这样不但会影响正常的煤矿开采,增加企业内部员工的压力和施工成本,而且会威胁施工人员的安全。因此,在保证安全性的基础上,注重开采技术与工艺的结合,提高煤矿的产量与效率,这是现代化煤矿的必经之路。
  大功率采煤机设备是未来煤矿开采发展的趋势,特别是综合机械化采煤机和刨煤机。提高采煤机的功率,有助于提高煤矿开采的效率,减少企业的运作成本,提高企业的经济效益。这就要求大功率采煤机能在恶劣的煤矿环境中能有效地运行。但是中国很多煤矿企业对设备功率和机面高度缺乏调节和统一,对煤矿工作效率有很大影响,也降低了采煤机和刨煤机的效率和稳定性。在煤矿采煤工艺多样化发展的过程中,要不断的对采煤技术进行革新,以适应煤矿发展的需要。应该在发展成熟的长壁综采工艺的基础上进行创新,在有条件的情况下应该采用放顶煤工艺,这样能更好地提高煤矿开采效率。
  4 小结
  煤炭是我国的主要能源,在我国经济快速发展中起着至关重要的作用。保证煤矿生产的安全性和可靠性,这对于煤矿企业的健康发展是十分必要的。在煤矿生产过程中,安全是一个不可忽视的问题,其次才是提高煤矿的生产效率。与煤矿生产效率直接相关的是采煤工艺和采煤技术。一定要根据煤矿的自身地质条件选择合适的技术,这样才能实现煤矿开采的高产高效。在煤矿开采过程中,应该注重开采技术的研究,加强新材料和设备的使用,进行更加有效的开采工作,增加煤矿的生产效率。
  参考文献:
  [1]邓飞.煤矿开采技术及其工艺研究[J].能源与节能,2018 (03):116-117.
  [2]张立朋,毕云龙.煤矿开采技术及其工艺探析[J].山东工业技术,2017(09):67.
  [3]刘宏永.煤矿开采技术及其工艺研究[J].能源与节能,2017(04):146-147.
论文来源:《中国化工贸易·上旬刊》 2019年4期
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