煤炭开采工艺现状研究

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　　【摘要】随着我国经济社会的不断发展，我国对能源的需求量也在不断增大，煤炭作为我国能源的基础，其地位也就显得日益重要，如何有效开采煤炭、利用煤炭是我国煤炭业的一项重大课题。伴随着最近几年煤炭开采的规模逐渐增大，关于煤炭开采技术以及工艺的研究就成了一个大热门。本文立足于现代煤炭开采的现状，对煤炭开采工艺做出细致的研究。
　　【关键词】煤炭开采工艺;现状;发展方向
　　
　　1 煤炭开采工艺的现状
　　我国的煤炭资源分布的非常不均匀，开采条件多种多样，各地的煤矿有许多的不同，一方面煤炭的储存量不一样，另一方面所有制的形式也不同。由于各个地区经济发展状况不同，技术水平与采矿设备也有所差异。目前，我国的长壁开采工艺有三种类型，分别是爆破，普通的机械化，综合的机械化。其中综采在国有煤矿企业中应用的比较广泛，普采以及炮采在一些地方上的煤炭企业中应用的比较广泛，在一些乡镇煤矿企业技术条件匮乏，主要的采煤工艺就是炮采。
　　我国的地质条件很特别，而且煤层的分布情况也很复杂，所以我国的采煤技术有很多，主要是看煤炭分布地区的地形以及煤炭的具体分布情况来选择某一种或者几种的方法。以下介绍几种开采工艺的现状以及优缺点。第一种是走向长壁的开采方法，这种方法在我国的煤矿企业中应用的最为广泛，主要是用于中斜煤层的开采，这种开采方法非常简单，可以广泛的适用于各种地区。第二种是倾斜长壁的开采方法，这种开采方法可以不受断层的影响，巷道的布置也是很容易的，所需投入的经费很低，生产快速，运输很方便，所需用设备少，通风容易等诸多优点。同时，它也是具有许多缺点的，在长距离的倾斜巷道内向前掘进，运输困难等。第三种是在倾斜分层中使用下行垮落开采煤炭方法，这种开采方法可以解决顶板支护以及采空区等问题，增加了开采的安全性，并且在同时提高了煤炭的采出率，但是这种采煤方法在开采之前需要构建假顶，生产组织很复杂，预防煤炭自燃也很困难。
　　我国目前采取的煤炭开采准备和开拓方法，准备方法最为主要的有三种，分别是采区、带区及盘区。
　　2 煤炭开采的主要形式
　　2.1井下采煤
　　井下采煤的顺序。对于倾角10°以上的煤层一般分水平开采，每一水平又分为若干采区，先在第一水平依次开采各采区煤层，采完后再转移至下一水平。开采近水平煤层时，先将煤层划分为几个盘区，立井于井田中心到达煤层后，先采靠近井筒的盘区，再采较远的盘区。如有两层或两层以上煤层，先采第一水平最上面煤层，再自上而下采另外煤层，采完后向第二水平转移。
　　按落煤技术方法，地下采煤有机械落煤、爆破落煤和水力落煤三种，前二者称为旱采，后者称为水采，我国水采矿井仅占1.57%。旱采当前主要采用壁式采煤法。壁式采煤法工作面长，一般100～200m，可以容纳功率大，生产能力高的采煤机械，因而产量大，效率高。
　　2.2露天采煤
　　移走煤层上覆的岩石及覆盖物，使煤敞露地表而进行开采称为露天开采，其中移去土岩的过程称为剥离，采出煤炭的过程称为采煤。露天采煤通常将井田划分为若干水平分层，自上而下逐层开采，在空间上形成阶梯状。其主要生产环节：首先用穿孔爆破并用机械将岩煤预先松动破碎，然后用采掘设备将岩煤由整体中采出，并装入运输设备，运往指定地点，将运输设备中的剥离物按程序排放于堆放场;将煤炭卸在洗煤厂或其他卸矿点。
　　主要优缺点：优点为生产空间不受限制，可采用大型机械设备，矿山规模大，劳动效率高，生产成本低，建设速度快。另外，资源回采率可达90%以上，资源利用合理，而且劳动条件好，安全有保证，死亡率仅为地下采煤的13%左右。
　　主要缺点：占用土地多，会造成一定的环境污染，而且生产过程需受地形及气候条件的制约。在资源方面，对煤赋存条件要求较严，只宜在埋藏浅，煤层厚度大的矿区采用。
　　3 煤炭开采工艺的主要内容
　　煤炭开采工艺经过了多年的修正与发展，有了很大的变化，加上现代机的使用，煤炭开采工艺实现了现代化，使得煤炭开采的整个流程更加完善。
　　3.1短壁开采工艺
　　短壁开采工艺是为了弥补长壁开采的不足而产生的一种煤炭开采工艺。我们常见的长壁开采就是进行粗略开采的工具，在它略显粗暴的开采过后会在矿井内留下大批未开采的煤。这些煤有的聚集成柱状，有的堆积在一个坑内，总之都被堆积在长壁开采所不能触及的地方。而短壁开采就像是一个细致的清洁工，打扫着长壁开采扫荡过的战场。短壁开采是一种节约型的开采方式，避免了煤炭资源的浪费，这对于对资源有着巨大需求量的我们来说是一笔不可估量的财富。
　　3.2薄煤层开采工艺
　　薄煤层开采工艺是符合我国煤炭开采形式的一种开采工艺。在中国，很大一部分的煤炭位于距离地表不远处，也就是我们常说的薄煤层。而这种开采工艺就是擅长在薄煤层地区进行煤炭的开采。在薄煤层地区，如果使用我们常见的挖掘工具，会对土地造成一定的破坏，而且会产生一定的浪费。但薄煤层工艺就完全不同。它会对土地进行温柔的剖析，一层又一層，直至到达煤层。薄煤层开采工艺也可以说是一种符合中国国情的煤炭开采方式。
　　3.3矿井集约化工艺
　　矿井集约化工艺是类似于“因材施教”的一种煤炭开采工艺。是根据煤炭资源所处的具体环境，因地制宜，采取不同的开采方式，而开采方式的不同主要在于矿井的个数。比如说最近发现了一个煤矿，但是这个煤矿所处的地理环境有些特殊，在整个煤矿的中心地带有一层致密的岩石层。在这种特殊情况下，只打一个矿井就会耗费很多的人力以及物力去打通岩石层，如果有一种简单省事的方法就最好不过。人们面对这个问题时的解决办法就是在岩石层两边各打一个井，然后再进行开采。这就是我们所说的矿井集约化工艺。当然，真正的矿井集约化工艺是很复杂的，同时它也可以解决很多开采中所要面临的具体问题以及巨大的挑战。 　　3.4对煤炭进行地下气化
　　将煤炭在地下进行气化是一种在开采中融入化学方法的开采工艺，是一种科学而且先进的煤炭开采工艺。比如说，当我们在开采时，遇到了无法钻透或者很难钻透的地层，我们常常会想到将煤炭进行气化的方法。这个方法融合了短壁开采工艺以及矿井集约化工艺的优点，对付开采后遗留下来的煤以及难开采的煤简直是信手拈来。通过一些化学工艺，将埋藏在地下的煤变成一种蕴含着能量的气体，然后通过管道等进行简单的收集工作，最终就完成了对煤炭的开采。这种简单易行的方法，不仅减小了开采的难度还提高了煤的纯度，这是对资源利用的一个重大的突破。
　　4 煤炭开采工艺的发展方向
　　4.1“三下”开采煤炭技术
　　提高数值模拟计算和相似材料模拟等，深入研究开采上覆岩层运动和地表下陷规律，研究满足地表、建筑物、地下水资源保护需要的合理的开采系统和优化参数，发展沉降控制理念和关键技术，包括用地表废料向垮落法工作面采空区充填的系统;研究与应用各种充填技术和组合充填技术，村庄房屋加固改造重建技术，适于村庄保护的开采技术;研究近水体开采的开采设计，工艺参数优化和装备，提出煤炭开采与煤炭城市和谐统一的开采沉陷控制、开采村庄下压煤、土地复垦和矿井水资源化等关键技术。
　　4.2煤矿开采技术的改进以及实现机械化
　　我国现在还存有不少小煤矿企业，这些煤矿有的是合法的，有的是违法的，他们的煤炭开采技术落后，设备跟不上开采的需求，面临着倒闭的危险。对于这些企业来说，国家关闭他们是有一定道理的，设施不完善，技术不先进，会出现安全事故。应该提高单井规模，研究及开发小型煤矿所适用的技术与设备，尽量实现开采的机械化。小型煤矿企业的采煤方式以及采煤工艺需要加以改进，提高工作效率和产出率，增强安全意识，提高对安全设备的监控，防止一些塌方之类的事故发生。
　　4.3完善巷道布置
　　煤礦企业需要改进开采煤炭的方法，完善设施的布置，尽可能多的获得煤炭开采效益。巷道的布置还有可以优化的空间，煤矿企业需要研究开发新的布置措施，以及专业的评价系统，最好可以达到开采方法、巷道布置以及煤炭分布条件的最佳组合
　　4.4深矿采煤
　　深矿井开采煤炭具有极大的风险，做好一切预防措施，技术的支持以及设备上的完善。最为关键的开采技术是煤层开采的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置等;需要攻关研究的是：深井围岩状态和应力场及分布状态的特征;深井作业场所工作环境的变化;深井巷道（特别是软岩巷道）快速掘进与支护技术与装备;深井冲击地压防治技术与监测监控技术;深矿井高产高效开采有关配套技术;深矿井开采热害治理技术与装备等，目前还没有完全攻关的技术是软岩巷道的掘进技术和冲击地压的预防及治理技术等。
　　5 结语
　　开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术。以提高工作面单产和生产集中化为核心，以提高效率和经济效益为目标，研究开发各种条件下的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺，简单、高效、可靠的生产系统和开采布置，生产过程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术，发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化，进一步改进工艺和装备，提高应用水平和扩大应用范围，提高采煤机械化的程度和水平。在资源缺乏的今天，高效的开采方式是我们的永远追求。煤炭资源的开采在我国矿物的总体开采上占据重要的地位，煤炭开采工艺的进步，保证了我国能源的供应充足，才能够实现能源的充分利用，推进我国的可持续发展。
　　参考文献：
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　　[2]王君利.采煤概论[M]北京：中国劳动社会保障出版社，2018.
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