浅谈煤矿井下厚煤层开采的工艺选择.pdf

2020 年第 5 期2020 年 5 月 煤炭是中国消费的主要能源，保证其稳定开采对 于中国经济的发展具有重要意义。为了保证煤炭资源 开采的经济性，厚煤层开采是重点关注的内容。在中 国煤炭资源中，厚煤层以及特厚煤层达到了 40以上， 储量十分丰富。与此同时，中国的煤层地质赋存条件极 其复杂，导致在厚煤层开采时对工艺有较高的要求[1-2]。 因此，根据煤层的赋存情况，选择合适的采煤工艺是 实现厚煤层安全高效开采的关键。目前，厚煤层的开 采工艺主要有分层开采工艺、大采高一次采全厚工艺 和放顶煤开采工艺，每种工艺都有其优点以及局限性， 需要结合矿井煤层的实际情况选择。本文分析了厚煤 层开采工艺选择的原则，并对现场采煤工艺的优缺性 进行探讨。 1厚煤层开采工艺的选择原则 开采工艺的选择不仅关系到煤矿开采的效率，还 影响到开采安全，因此，非常有必要选择合适的采煤 工艺。这就要求在选择采煤工艺时，不仅要考虑开采 的安全性，还要考虑开采的经济性[3]。安全性和经济性 有时并不能同时满足，这就需要在选择采煤工艺时折 中考虑。下面对采煤工艺选择的原则进行具体分析。 1.1最大回采率原则 虽然煤炭资源在中国储量丰富，但是这类化石能 源具有不可再生性，在开采时要保证回采率。为了控 制煤炭资源的回采率，中国政府出台了相关文件，即 在保证安全的前提下，尽可能地提高煤炭资源的回采 率，减少煤炭资源的浪费。过去，由于煤炭资源比较丰 富且埋深比较浅，人们并未重视这个问题。但是，随着 浅部煤炭资源的枯竭，煤炭资源的回采率受到了重视。 为此，一些煤矿开始对过去遗留的边角煤进行回采，虽 然需要牺牲一定的经济成本，但是提高了煤炭资源的回 采率。为了节省后期的开采成本，在开采前应该选择合 适的采煤工艺，使煤炭资源的回采率达到最大。 1.2开采安全性原则 安全是煤矿生产的前提，也是煤矿生产的红线，因 此，在选择采煤工艺时，必须要优先考虑安全性。这就 要求选择的采煤工艺符合井下的地质条件，重视生产时 的各个环节。在选择生产工艺时，必须要符合 煤矿安 全规程 的有关规定[4]。对于瓦斯矿井或瓦斯突出矿井， 要综合考虑煤层开采时瓦斯涌出的情况，以免煤矿发生 安全事故。与此同时，应该采取相应的安全措施消除煤 层的突出危险。 1.3高效生产原则 在煤矿生产时，经济性也是要考虑的重要问题，这 就要求煤层开采时具有较高的效率。随着煤炭科学技术 的发展，一些先进的技术装备应用在煤矿生产中，极大 地提高了煤矿的开采效率。采用先进的采煤工艺，不仅 能降低工人的劳动强度，还能保证煤矿生产的安全性。 采用一些先进的采煤工艺，煤层的开采成本极大地降 低，这也有利于提高煤矿企业的经济效益。因此，很多 煤矿企业正在加紧煤矿开采自动化技术的研发，以期进 一步提高煤矿的开采效率。 收稿日期2020-03-11 作者简介方青龙，1989年生，男，山西代县人，2018年毕业于太 原理工大学采矿工程专业。 浅谈煤矿井下厚煤层开采的工艺选择 方青龙 （ 山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿，山西 兴县 033600 ） 摘要 厚煤层是中国煤矿开采的主要对象，实现厚煤层的安全高效开采具有重要意义。为了实现厚煤层的高效开采， 需要选择合适的开采工艺。简要阐述了厚煤层开采工艺的选择原则，并重点分析了分层开采工艺、大采高一次采全厚工 艺和放顶煤开采工艺的优缺点，以期为不同情况下厚煤层开采工艺的选择提供参考。 关键词 煤矿开采；厚煤层；开采工艺 中图分类号 TD823.253文献标识码 A文章编号 2095-0802-202005-0018-02 Discussion on Selection of Mining Technology for Underground Thick Coal Seam in Coal Mine FANG Qinglong Xiegou Coal Mine, Xishan Jinxing Energy Co., Ltd. of Shanxi, Xingxian 033600, Shanxi, China Abstract Thick coal seam is the main object of coal mining in China. It is of great significance to realize the safe and efficient mining of thick coal seam. In order to realize the high-efficient mining of thick coal seam, it is necessary to select the appropriate mining technology. This paper briefly expounded the selection principle of thick seam mining technology, and emphatically analyzed the advantages and disadvantages of layered mining technology, large mining height full thickness mining technology and caving mining technology, in order to provide reference for the selection of thick seam mining technology in different situations. Key words coal mining; thick coal seam; mining technology （总第 176 期） 能源研究 18 2020 年 5 月2020 年第 5 期 2常用的厚煤层开采工艺的优缺点 所谓“厚煤层” ，是指厚度在 3.5 m 以上的煤层， 这是中国目前开采的主要煤层。厚煤层的产量占中国 煤层开采总量的 90以上。对于不同厚度的煤层，需 要选择不同的煤层开采工艺。煤层开采工艺的效率在 很大程度上受到地质条件的限制。经过多年的实践，在 普通综采工艺的基础上发展了大采高工艺和放顶煤开采 工艺。下面重点分析了特厚煤层开采方法的优缺点。 2.1分层开采工艺 分层开采是开采厚煤层的通用方法，其主要思路 是将厚煤层分为 2 层或多层开采。这种工艺在 20 世纪 80 年代是中国厚煤层开采主要采用的方法，其实施的 关键在于重造煤层顶板。煤层顶板的重造是通过铺设 的金属网来实现的，而且需要 2 a 才能稳定。分层开采 工艺具有较高的资源回采率，一般可达到 95以上， 但存在工作面布置比较复杂的问题，而且巷道的工程 量也巨大。此外，这项工艺工作效率比较低，主要是 需要多工作面频繁搬家，成本也比较高。在开采下分 层时，巷道的维护量也非常大，导致生产安全性较差， 很容易发生冒顶事故。 分层开采工艺的优点也很明显，但缺点更突出。 鉴于这种原因，这项工艺已经很少采用了，目前已经 发展了更为先进的采煤工艺，克服了分层开采工艺的 缺点。 2.2大采高一次采全厚工艺 针对分层开采工艺的缺点，在传统综采工艺的基 础上发展了大采高一次采全厚工艺。该工艺的主要特 点是采用更高的液压支架，以实现更厚煤层的开采。 1984 年，中国在沈阳的蒲河煤矿进行了工业性试验， 论证了大采高一次采全厚工艺技术上的可行性。经过 多年的发展，大采高技术也得到了发展，最大采高由 6.5 m 增加到现在的 8.5 m。大采高工艺与其他工艺相 比，资源回采率高，煤炭的含矸率非常高，且工艺流 程非常少。但是，该工艺在使用时也存在很多问题， 比如在采高比较大时工作面矿压显现比较明显，地质 结构更加容易被破坏。与此同时，大采高所用的液压 支架的体积非常大，运输起来非常不便，对巷道断面 的要求较高。另外，大采高成套设备的成本也非常高， 使得工作面的初期投资巨大[5]。大采高一次采全厚成套 设备如图 1 所示。 2.3放顶煤开采工艺 为了进一步提高特厚煤层的开采效率，在传统的 综采技术上发展了放顶煤开采工艺，如图 2 所示。这 项工艺只需更换放顶煤开采支架就行，极大地降低了 煤层开采成本。通过控制合理的采放比，可以实现对 十几米煤层的开采，开采效率极高。总的来说，这项 工艺具有很大的优势，有效地提高了开采率，降低了 生产成本。但它也存在一定的缺陷，即煤炭资源的开 采率较低，含矸率也非常高；当煤层中含有夹矸时， 顶煤不能被有效放出，造成大量的煤炭资源被浪费。 此外，这项工艺在高瓦斯矿井中不能有效应用，这是 因为放顶煤的开采强度较大，在煤体大量破碎时瓦斯 涌出量会大大增加。 图 1大采高一次采全厚成套设备 图 2综采放顶煤工艺 3结语 经过多年的发展，中国煤炭的开采工业也得到了 显著改善，针对厚煤层开采有了更多的选择。开采工 艺的选择不仅关系到煤矿开采的效率，还影响到开采 安全。因此，非常有必要选择合适的采煤工艺。这就 要求在选择采煤工艺时，不仅要考虑开采的安全性， 还要考虑开采的经济性。在选择厚煤层开采工艺时， 应该遵循最大回采率原则、开采安全性原则和高效生 产原则。对于不同厚度的煤层，需要选择不同的煤层 开采工艺。煤层开采工艺的效率在很大程度上受地质 条件的限制，分层开采是开采厚煤层的通用方法，这 项工艺效率比较低，主要是需要多工作面频繁搬家， 成本也比较高。 参考文献 ［1］ 黄涛.浅谈煤矿井下厚煤层开采的工艺选择 ［J］ .煤， 2019， 2812 97-98. ［2］ 闫军辉， 涂政.浅谈井下开采技术及采煤工艺的选择 ［J］ .技术 与市场， 2019， 265 160-161. ［3］ 李建军.煤矿开采中井下采煤技术及采煤工艺选择 ［J］ .中国 石油和化工标准与质量， 2019， 399 229-230. ［4］ 冀明华.煤炭开采技术与采煤工艺的选择与应用 ［J］ .当代化 工研究， 20194 160-161. ［5］ 刘建新， 刘涛.关于厚煤层开采工艺的选择 ［J］ .煤炭工程， 20037 4-6. （ 责任编辑白洁 ） 方青龙 浅谈煤矿井下厚煤层开采的工艺选择 19