井下采煤技术探讨及采煤工艺分析

韩宁科

【摘要】煤炭资源是我国经济发展的基础能源。随着采煤技术的发展，煤炭开采技术不断提高。采煤机械化程度已超80%，煤炭产能得到大幅提升。为我国经济可持续发展奠定基石。本文通过对采煤技术的分析与研究，提出采煤工艺选择方法。

【关键词】井下采煤技术;采煤工艺;综采;普采;炮采;连采

一、井下采煤技术研究

（一）炮采

炮采，也就是爆破采煤技术，它的特点是爆破落煤，装煤采用人工作业，而运煤则机械化操作，同时利用单体支柱对工作空间顶板进行支护。

（1）打眼与放炮

在落煤步骤中，其要求是必须保证进度在规定的循环内实施，工作面平直且没有顶煤与底煤留存，从而使其对顶板的破坏得以减轻，同时使雷管与炸药的消耗进一步降低。在实际操作过程中，应在煤层的节理、厚度、硬度、裂脱发育情况与顶板的实际条件为依据来决定打眼放炮的参数，参数包括爆破次序、炮眼数量、装药量、眼深、角度、排列等。

（2）装运煤

使用炮采技术的工作面多利用可弯曲刮板运输机实现运煤作业，在单体液压支柱或摩擦金属支柱与铰接顶梁组成的悬壁支护下，运输设备靠近煤壁，这样也有利于爆破运煤与装煤。

（3）工作面支护与采空区处理

炮采工作面支护的主要布置方式有三种形式，分别是单柱、对柱以及密集支柱。其最小控顶距应控制在3排支柱左右，使工作空间得到保证，且最大控顶距应控制在5排支柱以内。而采煤工作面在持续向前推进的同时，悬露顶板的面积也随之加大，此时为保证正常生产与工作面安全，采空区的处理就显得极为重要。在实际作业过程中，应综合考虑地表保护、煤层厚度与顶板特征等实际条件进行采空区的处理，目前我国最为常见的是全部垮落法。

（二）普采

普采，即达到普通机械化程度的采煤技术，它的特点是落煤与装煤同时由采煤机机械完成，而采空区处理、顶板支护与运煤则与炮采技术大体相同。普采的工作方式包括单滚筒与双滚筒两种，前者的滚筒通常在工作面下方的端头处，使工作面下缺口长度得以缩短，货量不从机体下方通过，有着良好的装煤效果。而后者则使工作面在两头做缺口的问题得以解决，更有利于在工作面上实施技术管理。而普采的割煤方式则同样有单向与双向两种。

（三）综采

综采技术，即综合机械化煤炭开采技术，就是在采煤工作面中均将机械化的连续作业实现于所有生产工序之中的煤炭开采工艺技术系统。综采技术使劳动强度大幅度下降，并使单产及安全性得到一定的提高。其主要工序包括：

（1）割煤

其中包括装煤与破煤。在此工序中所使用到的采煤机械包括刨煤机与滚筒式采煤机，后者又能分为双滚筒与单滚筒两种。双滚筒采煤机由于其可调性而适用于煤层顶底板起伏、采高变化的条件下，一般利用前滚筒负责割顶煤，而后滚筒则割底煤，同时利用滚筒与螺旋叶片的抛掷作用，将煤向刮板输送机内直接装入。在割煤方式上，则包括单向与双向两类，前者多用于综采面倾角较大、顶板稳定性差的情况下，而后者则适用于综采面倾角较缓且煤层赋存稳定的情况下。与其相较而言，刨煤机的优点则在于无人操作、自我控制、便于检修与管理、造价低、结构简单等，尤其在薄煤层条件下，其优势更为明显。但其缺点则在于无法保证较大采高时的稳定性、适应地质条件范围窄、生产效率低。

（2）运煤

经采煤设备所割下的煤炭在装进刮板输送设备后，运出工作面经运输巷桥式转载设备、带式可伸缩输送设备输送出综采工作面。而刮板运输设备的运输能力必须相匹配于采煤设备生产能力，通常情况下应比采煤机生产能力略大。

（3）采空区处理与工作面支护

在采空区的处理上，一般采用成本低、简单可靠的全部垮落技术来处理。而在工作面支护上，则利用高压液体作为其动力，进而使推移、前移、护帮、挡矸、切顶、支撑工作面顶板等工序得以自行完成。支护方式则包括滞后支护与及时支护两种，滞后支护方式适用于稳定性好且周期压力大的顶板。

（四）连采

采用连续采煤机来完成煤房工作面的破煤與装煤，用可伸缩运送机或梭车来运输煤，采取锚杆来支护顶板，用铲车来搬运物料与清理工作面，实现了破、装、运、支工艺流程的全部机械化作业。实践表明，作为综合机械化采煤的补充，连采工艺在条件适宜的情况下，能够取得很好的经济效果。

二、采煤工艺分析

在实际采煤过程中应遵循的原则是回采率高、经济、安全。因此对于不同条件下的采煤工艺选择必须准确、高效。

（一）综采工艺适用条件

综采具有劳动强度小、劳动条件好、低耗、安全、高效、高产等优点，但综采设备价格非常昂贵，并且综采生产优势的发挥还要靠矿井良好的生产系统以及较高的管理水平。所以综采适合在煤层赋存比较稳定、顶底条件良好、构造简单、煤层倾角小于55度的情况下使用。

（二）普采工艺适用条件

普采工艺中所使用到的设备成本较为低廉，一般情况下，普采设备的成本只相当于综采设备的25%，但产量却可达综采产量的30%～50%。同时，普采适应地质变化的能力也要强于综采工艺，能够容易地实现工作面的搬迁。普采工艺适用条件为地质构造较为发育、形状不规则、推进距离短的工作面。另外，普采工艺的操作易于掌握、上手较为简单，目前是我国中小型煤矿机械化采煤发展的重点方向。

（三）炮采工艺适用条件

生产管理技术简单、操作技术易掌握、适应性强、设备投资少是炮采工艺的优点，缺点则是劳动条件差、效率低及单产。以我国目前相关的采煤技术要求，只要不适用于机械化采煤条件的煤层都可利用炮采工艺。其适用条件为地质构造复杂、急倾斜煤层。

三、结语

综上所述，煤炭资源是经济与社会发展必不可少的重要资源之一，煤层赋存形式也是多样的，其中急斜、倾斜、缓斜煤层储量分别已达到了3.6%、10.1%以及86.3%，因此相应的采煤技术也必须能够适应这种特点。随着科学技术的快速发展，我国的采煤技术与工艺得到了长足的进步与发展，基本上在采煤的全过程实现了机械化，从而使采煤效率与产量实现了大幅度的跨越。