煤矿开采技术条件与采掘工艺.pdf

2020 年第 8 期2020 年 8 月 中国是一个贫油、少气、富煤的国家，保证煤炭 资源的产量具有十分重要的意义。随着煤矿现代化的 发展，基本上已经实现了煤矿综合机械化开采。但是， 煤矿综合机械化开采有很多方法，每种方法都有其特 有的优势，如何选择合适的开采方法是人们关注的重 点问题之一。煤矿开采方法选择不当，不仅会导致煤 炭资源的开采效率降低，还容易引发地质灾害[1-2]。与 此同时，采煤方法还应该与所采用的掘进技术配套， 否则会出现采掘接替紧张的问题。因此，选择合适的 采煤方法和掘进工艺对于煤矿的高产高效具有十分重 要的作用。下面围绕煤矿综合机械化开采方法的选择 以及掘进技术的选择展开论述。 1煤矿综合机械化开采方法的选择要点 随着煤矿科学技术的发展，综合机械化开采已经 成为煤矿开采的主要技术之一，其主要优点在于实现 了煤矿开采破煤、装煤、支护和运输的机械化。虽然 这些技术统称为综采技术，但是出现了许多不同的分 支，有其各自的适用范围。选择合适的综采技术是保 证煤矿高效开采的关键，下面将分析影响综采技术选 择的因素。 1.1煤层厚度 在选择综采技术时，煤层厚度是一个重要的影响 因素，其主要对采煤机的截割高度和液压支架的高度 有显著影响。煤层可以按厚度进行分类，如表 1 所示。 对于特厚煤层开采，如果选择普通的综采技术 （一般 情况下，普通综采技术的最大开采高度在 3.5 m 左右 ） ， 只能通过分层开采的方式进行，不仅生产过程比较复 杂，巷道掘进也十分复杂。对于薄煤层开采，如果选择 普通的综采技术，则在开采时必然会切割大量的岩层， 导致采煤机的截齿磨损速度加快。因此，在选择综采技 术时，煤层的厚度是一个重要的参考指标[3]。为此，对 于特厚煤层开采研发了综采放顶煤技术和大采高技术， 对于薄煤层研发了适用于薄煤层开采的综采技术。只 有综采设备与煤层的开采厚度相匹配，煤炭资源的开 采效率才是最高的且开采的成本最低。例如神华的大 采高工作面的回采高度可以达到 8.0 m，资源的回采率 达到 85，达到了厚煤层开采的世界领先水平。 表 1煤层按厚度分类 1.2煤层倾角 综采技术受地质条件的影响很大，其中起着决定作 用的因素是煤层倾角。煤层可以按倾角进行分类，如表 2 所示。一般而言，综采技术只适用于近水平煤层和倾 斜煤层的开采。这是因为，当煤层倾角较大时，采煤机 和液压支架在采煤过程中很难维持平衡，容易发生倒架 事故。因此，为了使综采技术能最大程度发挥其优势， 应该使工作面的煤层处于近水平状态。 表 2煤层按倾角分类 收稿日期2020-04-08 作者简介师权，1979年生，男，河北怀安人，2010年毕业于北 岳职业技术学院矿山机电专业，助理工程师。 煤矿开采技术条件与采掘工艺 师权 （ 大同煤矿集团有限责任公司矿井建设管理处，山西 大同 037003 ） 摘要 煤炭资源是一种重要的能源，保证其安全高效开采具有重要的意义。随着煤矿现代化的发展，煤矿基本上实 现了综合机械化开采。鉴于煤矿综合机械化开采的方法较多，如何选择合适的采煤方法也是人们所关注的问题之一。简 要介绍了煤矿综合机械化开采方法选择的要点，并分析了与之配套的掘进技术，以期为煤矿的开采提供一定的参考。 关键词 煤矿开采；综合机械化；开采方法；掘进工艺 中图分类号 TD353文献标识码 A文章编号 2095-0802-202008-0091-02 Technical Conditions of Coal Mining and Excavating Technology SHI Quan Mine Construction Management Division, Datong Coal Mine Group Co., Ltd., Datong 037003, Shanxi, China Abstract Coal resource is an important energy, so it is of great significance to ensure its safe and efficient mining. With the develop- ment of coal mine modernization, coal mine has basically realized the comprehensive mechanized mining. As there are many me- thods of comprehensive mechanized mining in coal mines, how to choose the right mining is also one of the issues people are concerned about. This paper briefly introduced the key points of the selection of comprehensive mechanized mining s in coal mines, and analyzed the corresponding driving technology, in order to provide some reference for the mining of coal mines. Key words coal mining; comprehensive mechanization; mining s; driving technology （总第 179 期） 技术研究 煤层厚度/m臆1.31.3耀3.5跃3.5跃8 分类薄煤层中厚煤层厚煤层特厚煤层 煤层倾角/毅臆55耀2525耀45跃45 分类近水平煤层缓倾斜煤层倾斜煤层急倾斜煤层 91 2020 年第 8 期2020 年 8 月 目前，中国开采的煤层多以近水平煤层和缓倾斜 煤层为主，而倾斜煤层和急倾斜煤层也在尝试着进行 综合机械开采。近水平煤层和缓倾斜煤层多位于中国 中部以及东部地区，例如山西、内蒙古、陕西等地；急 倾斜煤层在西南部分布广泛，例如云南、贵州、四川 等地。对于急倾斜煤层，多采用台阶式方法开采，常 见的多为普采技术。 1.3煤层赋存的稳定性 综合机械化开采要求煤层尽可能处于稳定状态， 即煤层的倾角和厚度不能出现大幅度起伏，煤层中不 含大的断层和陷落柱等，如图 1 所示。当煤层的倾角 变化和厚度起伏较大时，采煤机不可避免地要不断调 整截割高度或截割方向，这严重地影响了综采技术的 高产高效。特别是当综采工作面内部存在断层或陷落 柱时，需要对工作面进行搬家，重新制作开切眼。众所 周知，一些大型工作面搬家所需的时间非常长，短则一 个月左右，长则数月，需要消耗大量的人力和物力。因 此，这就要求在采用煤矿综合机械化开采方式时要考 虑煤层的稳定性，并选择合适的综采技术。 图 1煤层中存在陷落柱 2综采工作面的掘进技术分析 综采技术的最大优势是实现了煤炭资源开采的机 械化，将人从繁重的体力劳动中解放出来。由于综采 技术的效率较高，对工作面的掘进提出了更高的要求。 虽然这些年综采技术得到了突飞猛进的发展，但是， 煤矿掘进技术并未显著改善。这导致工作面开采速度 在一定程度上大于掘进速度，造成了采掘接替紧张的 问题[4]。采掘接替紧张的问题，会在一定程度上限制煤 矿综采效率的提高。因此，在发展综采技术的同时， 还应该对综采工作面的掘进技术给予一定的关注。实 现工作面快速掘进的关键在于高效的掘进技术以及配 套的支护技术。下面将分别对巷道的高效掘进技术和 支护技术进行分析。 2.1巷道的高效掘进技术 随着中国进入深部矿井开采时代，煤矿的巷道掘 进变得越来越困难。这是因为，当开采深度增大时， 地应力会增加，瓦斯的涌出量也会增加，这严重威胁 了煤矿的生产安全，而要想解决这一问题，需要开掘 2 种类型的巷道，即煤巷和岩巷。由于煤的硬度比较小， 煤巷的掘进相对比较容易，且掘进速度比较快，越来 越多的煤矿开始重视煤巷的掘进。但是，煤巷掘进时 会有大量的瓦斯涌出，这就要求在进行掘进之前必须 有效控制瓦斯含量。 当煤层中的瓦斯含量得到控制后，可以采用连续 采煤机来掘进煤巷。利用连续采煤机掘进时，实现了 以采代掘，煤巷掘进每月达数千米，效率非常高。在 此需要注意的是，煤巷的掘进高度一定要与采煤机的 切割高度相适应。此外，煤巷的服务年限也比较短， 这降低了对巷道支护的要求。因此，在掘进时，要多 掘煤巷少掘岩巷。 2.2巷道掘进支护技术 巷道掘进完成后，必须要采用相应的支护方式来 保证巷道的稳定性，使巷道满足正常使用要求。与此 同时， 煤矿安全规程 中规定，工人必须在具备支护 条件的巷道内工作。巷道的支护速度在一定程度上会 影响掘进速度，因此，需要选择合适的支护方式来进 行巷道支护。这就要求选择的支护方式应该满足便于 施工和对安全性的要求。通常所说的掘进巷道支护多 为临时支护，即只能维持巷道短时间的稳定性。 对于掘进巷道的支护，可以选择的支护形式有棚 式支护和锚杆支护。与棚式支护相比，锚杆支护具有 操作简单、便于施工、支护强度高的优点，还可以配 合后续永久支护使用。锚杆支护在施工时配上锚杆机， 实现了掘锚一体化，施工速度非常快，能满足快速掘 进的要求。虽然棚式支护的支护速度比较慢，但是支 护的整体性非常高，可以满足在顶板岩层比较破碎松 软情况下的支护。 3结语 煤矿综合机械化开采包括很多方法，每种方法都 有其特有的优势，如何选择合适的开采方法是人们关 注的重点问题之一。其主要优点在于实现了煤矿开采 的破煤、装煤、支护和运输的机械化。在选择综采技 术时，需要综合考虑煤层厚度、倾角和赋存的稳定性。 虽然这些年综采技术取得了突飞猛进的发展，但是， 煤矿的掘进技术并未显著改善，工作面开采速度在一 定程度上快于掘进速度，容易引发采掘接替紧张的问 题。因此，在发展综采技术的同时，还应该对综采工 作面的掘进技术给予一定的关注。 参考文献 ［1］ 赵春光.煤矿开采技术条件与采掘工艺 ［J］ .技术与市场， 2020， 272 153-154. ［2］ 韩永宏.煤矿采煤方法与采掘工艺及采区施工措施分析 ［J］ . 石化技术， 2020， 271 197-198. ［3］ 杨凯.煤矿采掘中的采矿工艺与方法 ［J］ .矿业装备， 20196 104-105. ［4］ 穆建明.综放综采混合开采技术在煤矿开采中的应用 ［J］ .内 蒙古煤炭经济， 2016增刊 2 30. 责任编辑白洁 92