煤礦地下開(kāi)采工藝的現(xiàn)狀分析及發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)現(xiàn)有的能源資源中，煤礦作為其中最基礎(chǔ)的能源，在生產(chǎn)消費(fèi)中占有相當(dāng)重的比例，由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)煤礦資源的開(kāi)采也越來(lái)越重視，所以只有不斷地提高開(kāi)采的效率，引進(jìn)新的開(kāi)采工藝和設(shè)備，才能夠迎合我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)。
　　1 煤礦地下開(kāi)采工藝的現(xiàn)狀
　　1.1 綜采和綜放技術(shù)
　　雖然我國(guó)煤炭資源比較豐富，分布范圍廣而且不同地區(qū)地質(zhì)條件以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度也不同，所以在煤礦開(kāi)采工藝上也不相同。自上世紀(jì)七十年代以來(lái)，我國(guó)煤礦開(kāi)采事業(yè)呈現(xiàn)發(fā)展上升趨勢(shì)，在煤礦開(kāi)采工藝中，主要以長(zhǎng)臂綜合機(jī)械為主要。在之后的幾十年里，這種技術(shù)在工藝上發(fā)展不斷完善。首先煤礦開(kāi)采范圍不斷擴(kuò)大，進(jìn)一步體現(xiàn)出煤礦開(kāi)采 “一礦一面”局勢(shì)，并形成高效生產(chǎn)以及集約化的生產(chǎn)模式。其次，煤礦地下開(kāi)采工藝以及使用設(shè)備不斷完善，使用范圍逐漸擴(kuò)大，尤其是針對(duì)中厚煤層，厚煤層一次開(kāi)采和薄煤層自動(dòng)化開(kāi)采等技術(shù)上都有很大的突破進(jìn)展，并取得不錯(cuò)的煤礦開(kāi)采效果。尤其是在綜采工藝上，已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。上世紀(jì)末，我國(guó)煤礦開(kāi)采技術(shù)中綜放開(kāi)采技術(shù)不斷完善，有極好的發(fā)展趨勢(shì)，并因此開(kāi)采出很多規(guī)模大的高產(chǎn)高效的煤礦生產(chǎn)區(qū)。本世紀(jì)以來(lái)，煤炭市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)極好，尤其是厚煤層或特厚煤層的開(kāi)采，通過(guò)綜放開(kāi)采技術(shù)在其中的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)煤礦中厚煤層或特厚煤層開(kāi)采的高產(chǎn)量高效率。
　　1.2液壓支架技術(shù)
　　 近年來(lái)，我國(guó)長(zhǎng)臂綜采煤礦技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)很大的進(jìn)步，相關(guān)的設(shè)備已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，由于煤炭事業(yè)的全面發(fā)展，同時(shí)也帶動(dòng)了煤機(jī)裝置事業(yè)的發(fā)展，其中液壓支架技術(shù)應(yīng)用于煤礦開(kāi)采作業(yè)中，有極強(qiáng)的可靠性特點(diǎn)。據(jù)相關(guān)資料介紹，我國(guó)液壓支架每年輸出數(shù)量在三萬(wàn)左右，與其他國(guó)家相比，我國(guó)液壓支架品類多，生產(chǎn)產(chǎn)量大，可以適用于復(fù)雜的條件操作，在世界中占有重要的地位。首先我國(guó)地下煤礦開(kāi)采主要組成部分是薄煤層，對(duì)薄煤層的開(kāi)采有兩種形式，其一通過(guò)刨煤機(jī)與長(zhǎng)壁工作面相配套進(jìn)行開(kāi)采作業(yè)，主要應(yīng)用于0. 8m
　　～1. 6m的薄煤層，其二通過(guò)滾筒式采煤機(jī)設(shè)備，與長(zhǎng)壁工作面相配套進(jìn)行開(kāi)采作業(yè)，主要應(yīng)用于 1. 0m 以上煤層。對(duì)于3. 5m ～6m 厚煤層[1]，可以通過(guò)一次采全高的開(kāi)采方式進(jìn)行煤礦開(kāi)采作業(yè)，這種開(kāi)采方式主要在于實(shí)用性，而且還針對(duì)煤層開(kāi)采條件的適用度，具有穩(wěn)定，可靠安全高效等優(yōu)勢(shì)。我國(guó)煤礦開(kāi)采事業(yè)應(yīng)用此技術(shù)取得了很好的效果，并在之后的開(kāi)采作業(yè)得到廣泛應(yīng)用。
　　1.3“三下一上”礦井采煤技術(shù)
　　“三下一上”中三下指的是鐵路下，建筑物下以及水體下;一上指的是承壓水體上。通過(guò)這種開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行對(duì)煤炭的開(kāi)采，還要保證不能破壞原有的地貌。在我國(guó)一些礦區(qū)都采用了這種開(kāi)采技術(shù)，而且很大程度的提高了產(chǎn)量。在建筑物下進(jìn)行煤礦開(kāi)采主要是對(duì)那些不適合搬遷的工廠等一些建筑物進(jìn)行開(kāi)采，不但能夠采出煤炭，還不能破壞原有的地面構(gòu)造，保護(hù)建筑物。在鐵路下進(jìn)行開(kāi)采指的是通過(guò)鐵路
　　下干線與支線下所壓的煤層進(jìn)行開(kāi)采，在開(kāi)采時(shí)還要保證留下礦柱保護(hù)鐵路。水體下進(jìn)行煤礦開(kāi)采有兩方面，一種是地面水體下，另一種是地下水體下。利用水體下開(kāi)采主要是為了確定防水和防砂礦柱的高度，保證安全開(kāi)采。承壓水體上開(kāi)采指的是可以開(kāi)采的煤層以下的承壓水體上的煤層開(kāi)采。通過(guò)計(jì)算機(jī)以及相關(guān)技術(shù)中的數(shù)據(jù)參數(shù)等進(jìn)行分析，最終保證人員開(kāi)采煤礦的人身安全，以及煤炭的經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)量的提升。
　　1.4特殊采煤技術(shù)
　　 針對(duì)煤礦開(kāi)采技術(shù)，我國(guó)在這方面的研究取得很大的成就，尤其是對(duì)特殊采煤技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，在世界上取得了不錯(cuò)的成績(jī)。從煤礦覆巖破壞規(guī)律層面來(lái)說(shuō)[2]，在應(yīng)用中取得了一定的突破進(jìn)步，并且對(duì)此出臺(tái)相關(guān)的計(jì)算公式，先從孔隙水系直至大型的湖泊河流的水體下進(jìn)行煤礦開(kāi)采作業(yè)，均取得不錯(cuò)的效果，在實(shí)際開(kāi)采作業(yè)中，也表現(xiàn)出很明顯的優(yōu)勢(shì)。在地表移動(dòng)及變形方面也都提出相應(yīng)的策略，不斷完善相應(yīng)的計(jì)算方式，從而為我國(guó)以后的煤礦地下開(kāi)采提供參考依據(jù)。針對(duì)特殊采煤技術(shù)，提出條帶法開(kāi)采的基本理論以及計(jì)算方式也都得到了大面積應(yīng)用和推廣，而且這種方式在實(shí)際開(kāi)采中有助于資源的合理應(yīng)用，有很好的經(jīng)濟(jì)效益，確保開(kāi)采的地標(biāo)建筑不會(huì)受到影響，合理安全開(kāi)采煤炭 ，進(jìn)而在我國(guó)煤礦地下開(kāi)采作業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。
　　2 煤礦地下開(kāi)采工藝的改進(jìn)方式
　　2.1薄煤層綜采
　　就目前我國(guó)采煤現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，薄煤層開(kāi)采工作比較困難，因此必須提升薄煤層開(kāi)采作業(yè)的自動(dòng)化水平，進(jìn)一步減少工作面內(nèi)采煤作業(yè)人員，與采煤機(jī)相比，刨煤機(jī)落煤在自動(dòng)化方面更具優(yōu)勢(shì)。而且隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，采煤技術(shù)也會(huì)不斷朝向自動(dòng)化控制方向發(fā)展。根據(jù)國(guó)內(nèi)實(shí)踐數(shù)據(jù)研究表明，這種開(kāi)采技術(shù)1.2米以上的薄煤層一個(gè)工作面年產(chǎn)量可達(dá)100-180萬(wàn)噸左右。由于受到大功率以及采煤機(jī)的適用范圍等限制，對(duì)于1.2米以下的薄煤層開(kāi)采仍然存在著開(kāi)采難題，這就需要相關(guān)的技術(shù)人員繼續(xù)改進(jìn)開(kāi)采技術(shù)。
　　2.2液壓支架
　　 就液壓支架來(lái)說(shuō)，主要發(fā)展方向是以長(zhǎng)壁綜采為主，根據(jù)不同的礦井條件，在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)中，液壓支架也會(huì)呈現(xiàn)出不同的趨勢(shì)。對(duì)于發(fā)展情況較好的煤礦[3]，以大工作阻力為主要的液壓支架，這種支架在使用中有極高的可靠性，具有實(shí)用價(jià)值。對(duì)于條件較復(fù)雜的煤礦，應(yīng)該將重點(diǎn)放在煤礦開(kāi)采的難度問(wèn)題上，研發(fā)可以適用于其中的支架。對(duì)于中小型煤礦，必須盡快進(jìn)行技術(shù)改造，應(yīng)用緊湊型液壓支架，并且在此基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷的創(chuàng)新和改造。另外還要完善相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)體系，更好的促進(jìn)我國(guó)液壓技術(shù)的進(jìn)步。
　　2.3推進(jìn)信息工程技術(shù)
　　 近年來(lái)，我國(guó)在機(jī)器人研發(fā)的技術(shù)上有很大進(jìn)步，這對(duì)于煤礦開(kāi)采工作來(lái)說(shuō)有很大幫助作用，就目前我國(guó)的煤礦開(kāi)采作業(yè)來(lái)說(shuō)，大多都是由人工進(jìn)行作業(yè)，很少會(huì)通過(guò)計(jì)算機(jī)控制煤礦生產(chǎn)作業(yè)，從而達(dá)到生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的目的。就計(jì)算機(jī)控制采煤企業(yè)未來(lái)發(fā)展來(lái)講，這是一條非常值得研發(fā)的道路。例如將機(jī)器人放入煤礦地下操作，通過(guò)煤礦外計(jì)算機(jī)端操控機(jī)器人進(jìn)行煤礦開(kāi)采作業(yè)，還可以通過(guò)將帶有煤礦數(shù)據(jù)的芯片植入使用的機(jī)械設(shè)備中，機(jī)械設(shè)備通過(guò)自動(dòng)判斷實(shí)際環(huán)境情況選擇適合的采煤工藝和技術(shù)進(jìn)行煤礦開(kāi)采作業(yè)[4]，加上煤礦外的計(jì)算機(jī)作為輔助工具，對(duì)煤礦內(nèi)情況實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保煤礦開(kāi)采作業(yè)的順利進(jìn)行，從而建立更加全面智能化的煤礦開(kāi)采工作流程和體系，促進(jìn)采煤業(yè)的發(fā)展。