煤炭開采工藝現(xiàn)狀研究

      1 煤炭開采工藝的現(xiàn)狀
　　我國的煤炭資源分布的非常不均勻，開采條件多種多樣，各地的煤礦有許多的不同，一方面煤炭的儲存量不一樣，另一方面所有制的形式也不同。由于各個地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展狀況不同，技術水平與采礦設備也有所差異。目前，我國的長壁開采工藝有三種類型，分別是爆破，普通的機械化，綜合的機械化。其中綜采在國有煤礦企業(yè)中應用的比較廣泛，普采以及炮采在一些地方上的煤炭企業(yè)中應用的比較廣泛，在一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦企業(yè)技術條件匱乏，主要的采煤工藝就是炮采。
　　我國的地質(zhì)條件很特別，而且煤層的分布情況也很復雜，所以我國的采煤技術有很多，主要是看煤炭分布地區(qū)的地形以及煤炭的具體分布情況來選擇某一種或者幾種的方法。以下介紹幾種開采工藝的現(xiàn)狀以及優(yōu)缺點。第一種是走向長壁的開采方法，這種方法在我國的煤礦企業(yè)中應用的最為廣泛，主要是用于中斜煤層的開采，這種開采方法非常簡單，可以廣泛的適用于各種地區(qū)。第二種是傾斜長壁的開采方法，這種開采方法可以不受斷層的影響，巷道的布置也是很容易的，所需投入的經(jīng)費很低，生產(chǎn)快速，運輸很方便，所需用設備少，通風容易等諸多優(yōu)點。同時，它也是具有許多缺點的，在長距離的傾斜巷道內(nèi)向前掘進，運輸困難等。第三種是在傾斜分層中使用下行垮落開采煤炭方法，這種開采方法可以解決頂板支護以及采空區(qū)等問題，增加了開采的安全性，并且在同時提高了煤炭的采出率，但是這種采煤方法在開采之前需要構建假頂，生產(chǎn)組織很復雜，預防煤炭自燃也很困難。
　　我國目前采取的煤炭開采準備和開拓方法，準備方法最為主要的有三種，分別是采區(qū)、帶區(qū)及盤區(qū)。
　　2 煤炭開采的主要形式
　　2.1井下采煤
　　井下采煤的順序。對于傾角10°以上的煤層一般分水平開采，每一水平又分為若干采區(qū)，先在第一水平依次開采各采區(qū)煤層，采完后再轉移至下一水平。開采近水平煤層時，先將煤層劃分為幾個盤區(qū)，立井于井田中心到達煤層后，先采靠近井筒的盤區(qū)，再采較遠的盤區(qū)。如有兩層或兩層以上煤層，先采第一水平最上面煤層，再自上而下采另外煤層，采完后向第二水平轉移。
　　按落煤技術方法，地下采煤有機械落煤、爆破落煤和水力落煤三種，前二者稱為旱采，后者稱為水采，我國水采礦井僅占1.57%。旱采當前主要采用壁式采煤法。壁式采煤法工作面長，一般100～200m，可以容納功率大，生產(chǎn)能力高的采煤機械，因而產(chǎn)量大，效率高。
　　2.2露天采煤
　　移走煤層上覆的巖石及覆蓋物，使煤敞露地表而進行開采稱為露天開采，其中移去土巖的過程稱為剝離，采出煤炭的過程稱為采煤。露天采煤通常將井田劃分為若干水平分層，自上而下逐層開采，在空間上形成階梯狀。其主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)：首先用穿孔爆破并用機械將巖煤預先松動破碎，然后用采掘設備將巖煤由整體中采出，并裝入運輸設備，運往指定地點，將運輸設備中的剝離物按程序排放于堆放場;將煤炭卸在洗煤廠或其他卸礦點。
　　主要優(yōu)缺點：優(yōu)點為生產(chǎn)空間不受限制，可采用大型機械設備，礦山規(guī)模大，勞動效率高，生產(chǎn)成本低，建設速度快。另外，資源回采率可達90%以上，資源利用合理，而且勞動條件好，安全有保證，死亡率僅為地下采煤的13%左右。
　　主要缺點：占用土地多，會造成一定的環(huán)境污染，而且生產(chǎn)過程需受地形及氣候條件的制約。在資源方面，對煤賦存條件要求較嚴，只宜在埋藏淺，煤層厚度大的礦區(qū)采用。
　　3 煤炭開采工藝的主要內(nèi)容
　　煤炭開采工藝經(jīng)過了多年的修正與發(fā)展，有了很大的變化，加上現(xiàn)代機的使用，煤炭開采工藝實現(xiàn)了現(xiàn)代化，使得煤炭開采的整個流程更加完善。
　　3.1短壁開采工藝
　　短壁開采工藝是為了彌補長壁開采的不足而產(chǎn)生的一種煤炭開采工藝。我們常見的長壁開采就是進行粗略開采的工具，在它略顯粗暴的開采過后會在礦井內(nèi)留下大批未開采的煤。這些煤有的聚集成柱狀，有的堆積在一個坑內(nèi)，總之都被堆積在長壁開采所不能觸及的地方。而短壁開采就像是一個細致的清潔工，打掃著長壁開采掃蕩過的戰(zhàn)場。短壁開采是一種節(jié)約型的開采方式，避免了煤炭資源的浪費，這對于對資源有著巨大需求量的我們來說是一筆不可估量的財富。
　　3.2薄煤層開采工藝
　　薄煤層開采工藝是符合我國煤炭開采形式的一種開采工藝。在中國，很大一部分的煤炭位于距離地表不遠處，也就是我們常說的薄煤層。而這種開采工藝就是擅長在薄煤層地區(qū)進行煤炭的開采。在薄煤層地區(qū)，如果使用我們常見的挖掘工具，會對土地造成一定的破壞，而且會產(chǎn)生一定的浪費。但薄煤層工藝就完全不同。它會對土地進行溫柔的剖析，一層又一層，直至到達煤層。薄煤層開采工藝也可以說是一種符合中國國情的煤炭開采方式。
　　3.3礦井集約化工藝
　　礦井集約化工藝是類似于“因材施教”的一種煤炭開采工藝。是根據(jù)煤炭資源所處的具體環(huán)境，因地制宜，采取不同的開采方式，而開采方式的不同主要在于礦井的個數(shù)。比如說最近發(fā)現(xiàn)了一個煤礦，但是這個煤礦所處的地理環(huán)境有些特殊，在整個煤礦的中心地帶有一層致密的巖石層。在這種特殊情況下，只打一個礦井就會耗費很多的人力以及物力去打通巖石層，如果有一種簡單省事的方法就最好不過。人們面對這個問題時的解決辦法就是在巖石層兩邊各打一個井，然后再進行開采。這就是我們所說的礦井集約化工藝。當然，真正的礦井集約化工藝是很復雜的，同時它也可以解決很多開采中所要面臨的具體問題以及巨大的挑戰(zhàn)。 　　3.4對煤炭進行地下氣化
　　將煤炭在地下進行氣化是一種在開采中融入化學方法的開采工藝，是一種科學而且先進的煤炭開采工藝。比如說，當我們在開采時，遇到了無法鉆透或者很難鉆透的地層，我們常常會想到將煤炭進行氣化的方法。這個方法融合了短壁開采工藝以及礦井集約化工藝的優(yōu)點，對付開采后遺留下來的煤以及難開采的煤簡直是信手拈來。通過一些化學工藝，將埋藏在地下的煤變成一種蘊含著能量的氣體，然后通過管道等進行簡單的收集工作，最終就完成了對煤炭的開采。這種簡單易行的方法，不僅減小了開采的難度還提高了煤的純度，這是對資源利用的一個重大的突破。
　　4 煤炭開采工藝的發(fā)展方向
　　4.1“三下”開采煤炭技術
　　提高數(shù)值模擬計算和相似材料模擬等，深入研究開采上覆巖層運動和地表下陷規(guī)律，研究滿足地表、建筑物、地下水資源保護需要的合理的開采系統(tǒng)和優(yōu)化參數(shù)，發(fā)展沉降控制理念和關鍵技術，包括用地表廢料向垮落法工作面采空區(qū)充填的系統(tǒng);研究與應用各種充填技術和組合充填技術，村莊房屋加固改造重建技術，適于村莊保護的開采技術;研究近水體開采的開采設計，工藝參數(shù)優(yōu)化和裝備，提出煤炭開采與煤炭城市和諧統(tǒng)一的開采沉陷控制、開采村莊下壓煤、土地復墾和礦井水資源化等關鍵技術。
　　4.2煤礦開采技術的改進以及實現(xiàn)機械化
　　我國現(xiàn)在還存有不少小煤礦企業(yè)，這些煤礦有的是合法的，有的是違法的，他們的煤炭開采技術落后，設備跟不上開采的需求，面臨著倒閉的危險。對于這些企業(yè)來說，國家關閉他們是有一定道理的，設施不完善，技術不先進，會出現(xiàn)安全事故。應該提高單井規(guī)模，研究及開發(fā)小型煤礦所適用的技術與設備，盡量實現(xiàn)開采的機械化。小型煤礦企業(yè)的采煤方式以及采煤工藝需要加以改進，提高工作效率和產(chǎn)出率，增強安全意識，提高對安全設備的監(jiān)控，防止一些塌方之類的事故發(fā)生。
　　4.3完善巷道布置
　　煤礦企業(yè)需要改進開采煤炭的方法，完善設施的布置，盡可能多的獲得煤炭開采效益。巷道的布置還有可以優(yōu)化的空間，煤礦企業(yè)需要研究開發(fā)新的布置措施，以及專業(yè)的評價系統(tǒng)，最好可以達到開采方法、巷道布置以及煤炭分布條件的最佳組合
　　4.4深礦采煤
　　深礦井開采煤炭具有極大的風險，做好一切預防措施，技術的支持以及設備上的完善。最為關鍵的開采技術是煤層開采的礦壓控制、沖擊地壓防治、瓦斯和熱害治理及深井通風、井巷布置等;需要攻關研究的是：深井圍巖狀態(tài)和應力場及分布狀態(tài)的特征;深井作業(yè)場所工作環(huán)境的變化;深井巷道（特別是軟巖巷道）快速掘進與支護技術與裝備;深井沖擊地壓防治技術與監(jiān)測監(jiān)控技術;深礦井高產(chǎn)高效開采有關配套技術;深礦井開采熱害治理技術與裝備等，目前還沒有完全攻關的技術是軟巖巷道的掘進技術和沖擊地壓的預防及治理技術等。
　　5 結語
　　開發(fā)煤礦高效集約化生產(chǎn)技術、建設生產(chǎn)高度集中、高可靠性的高產(chǎn)高效礦井開采技術。以提高工作面單產(chǎn)和生產(chǎn)集中化為核心，以提高效率和經(jīng)濟效益為目標，研究開發(fā)各種條件下的高效能、高可靠性的采煤裝備和工藝，簡單、高效、可靠的生產(chǎn)系統(tǒng)和開采布置，生產(chǎn)過程監(jiān)控與科學管理等相互配套的成套開采技術，發(fā)展各種礦井煤層條件下的采煤機械化，進一步改進工藝和裝備，提高應用水平和擴大應用范圍，提高采煤機械化的程度和水平。在資源缺乏的今天，高效的開采方式是我們的永遠追求。煤炭資源的開采在我國礦物的總體開采上占據(jù)重要的地位，煤炭開采工藝的進步，保證了我國能源的供應充足，才能夠實現(xiàn)能源的充分利用，推進我國的可持續(xù)發(fā)展。