采煤工藝對(duì)煤礦開采的影響研究

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站在開采角度分析，某些煤炭資源的開采難度較大，只有提高巷道布置的科學(xué)合理性，并正確地選擇采煤技術(shù)，才能夠在最大限度滿足煤炭資源開采需求的基礎(chǔ)上，降低煤炭資源開采過程中各類安全事故的發(fā)生概率。另外，在煤礦開采過程中，尤其是在開采固體煤炭時(shí)，還需要嚴(yán)格控制煤礦分布研究以及前期處理等環(huán)節(jié)，做好煤礦區(qū)域的實(shí)地探測(cè)分析工作與巷道布置，并使用與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際相匹配的采礦技術(shù)。

1巷道布置和采煤工藝對(duì)煤礦開采的影響

地下煤炭資源的開采作業(yè)具有一定的特殊性。首先，煤礦井下開采環(huán)境比較復(fù)雜，存在著很多不確定和不穩(wěn)定因素。只有做好巷道布置，并對(duì)采煤工藝的應(yīng)用予以嚴(yán)格的控制，才能夠減少開采事故的發(fā)生。其次，我國(guó)不同地區(qū)有著不同的地理環(huán)境和地質(zhì)條件，不同地區(qū)的煤礦有著不同的地下開采環(huán)境。只有結(jié)合煤礦區(qū)域的實(shí)際情況，做好巷道布置，并充分有效地應(yīng)用采煤工藝，才能夠提高煤礦開采作業(yè)效率與質(zhì)量，保證煤礦開采安全。最后，在一些老礦區(qū)使用的是傳統(tǒng)落后的采礦工藝，已經(jīng)出現(xiàn)了不同程度的地面沉降問題，再加上一些礦區(qū)的煤炭資源已經(jīng)接近枯竭，開采起來(lái)需要付出較高的成本。只有做好巷道布置，并使用相對(duì)先進(jìn)、完善的采礦設(shè)備與采礦工藝，才能夠保證煤炭資源開采的高效性與安全性。需要注意的是，在巷道布置、確定采煤工藝時(shí)，必須提前全方位地勘查與記錄煤礦采礦區(qū)的環(huán)境、地質(zhì)條件等，并制訂出科學(xué)合理的煤礦開采方案，明確每一個(gè)煤礦開采環(huán)節(jié)的具體流程，提高煤炭資源開采的精準(zhǔn)性與高效性。

2煤礦開采中采煤工藝應(yīng)用中的常見問題

在煤礦開采過程中，不僅要科學(xué)合理地管理異常復(fù)雜的采礦環(huán)境，還要合理地應(yīng)用采礦工藝技術(shù)，保證煤炭資源開采、運(yùn)輸與加工的順利進(jìn)行。近幾年來(lái)，煤礦開采中采煤工藝技術(shù)的應(yīng)用方面，主要存在著以下幾方面問題:首先，在煤礦開采過程中，沒有持續(xù)地改進(jìn)與優(yōu)化采煤工藝，采煤工藝技術(shù)不夠先進(jìn)，就會(huì)對(duì)煤礦開采產(chǎn)生影響。很多煤礦因?yàn)槭褂玫牟擅汗に嚰夹g(shù)和配套機(jī)械設(shè)備不夠先進(jìn)，出現(xiàn)了煤炭資源開采效率低等問題［1］。如果煤礦不能保證煤炭資源的開采效率，那么提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的難度就會(huì)增大，企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展就會(huì)受到限制。其次，在實(shí)際的煤礦開采過程中，某些開采工藝技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)并沒有得到充分的發(fā)揮，不僅存在著嚴(yán)重的資源浪費(fèi)現(xiàn)象，還無(wú)法保證煤炭開采效率與質(zhì)量。另外，某些煤礦在實(shí)際的煤炭資源開采過程中，還沒有設(shè)置完善的安全管理體系，一些煤炭資源的開采隱患難以徹底排除。再次，某些煤礦開采作業(yè)的實(shí)施，沒有給出科學(xué)合理的巷道布置方案設(shè)計(jì)。因?yàn)橄锏栏浇纳襟w質(zhì)地硬、山體走形以及斷面等，都是巷道布置工作的重點(diǎn)，對(duì)于煤礦開采作業(yè)能否穩(wěn)定順利進(jìn)行有著直接影響。但是，某些煤礦在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，并沒有做好煤礦區(qū)域的地質(zhì)勘查工作，沒有深入了解煤礦區(qū)域的地質(zhì)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)巷道布置方案的參考依據(jù)不夠充分。殊不知，單純依靠理論知識(shí)和以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)而給出的巷道布置方案，并不能保證其安全性與科學(xué)性。最后，在煤礦開采過程中，如果地質(zhì)較硬，其開采質(zhì)量還容易受到所處臺(tái)階高低、鉆孔深度以及邊坡位置等因素的影響。如果臺(tái)階所處位置偏高，那么鉆孔深度就會(huì)較大。如果邊坡位置較窄，鉆孔質(zhì)量就會(huì)受到影響。如果在煤礦開采過程中，邊坡地質(zhì)存在縫隙，鉆孔挖煤工作也會(huì)受到一定影響。

3煤礦開采中的巷道布置

3．1近距離煤層巷道布置在近距離煤層開采作業(yè)中，在巷道布置方面，需要關(guān)注鄰近煤層的間距大小。如果間距較小，那么就要優(yōu)化巷道布置。首先，需要綜合考量下層頂板的承受力，然后以此為基礎(chǔ)布置巷道，否則在后期煤礦開采過程中，會(huì)出現(xiàn)煤層頂板冒落等問題。其次，在近距離煤層的巷道布置工作中，重疊式方法的應(yīng)用頻率較高，即直接在上下煤層間回采巷道布設(shè)中，選擇使用長(zhǎng)度一致的頂板。最后，開展巷道布置工作具有一定的復(fù)雜性和多變性，相關(guān)技術(shù)人員需要具有較高的責(zé)任意識(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、要求與規(guī)范開展相關(guān)工作，加強(qiáng)對(duì)巷道布置工作質(zhì)量的控制。

3．2多煤層巷道布置受到多種因素的影響，針對(duì)多煤層巷道的布置，需要從整體上考量和分析。首先，與其他煤層相比，多煤層的開采情況具有一定的復(fù)雜性，開采作業(yè)容易受到結(jié)構(gòu)受力等因素的影響。下煤層的開采情況，對(duì)上煤層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有著決定性影響。如果技術(shù)人員沒有設(shè)置科學(xué)合理的煤層支護(hù)結(jié)構(gòu)，那么會(huì)因?yàn)槭芰κШ舛鵁o(wú)法保證后續(xù)煤層開采活動(dòng)的正常進(jìn)行［2］。所以，針對(duì)多煤層巷道布置，必須提前做好地質(zhì)勘查工作，然后根據(jù)勘查所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行巷道設(shè)計(jì)，并使用與實(shí)際情況相符的煤柱方式，加固煤層結(jié)構(gòu)。其次，針對(duì)中間煤層的巷道布置，不僅要綜合考量上下煤層壓力，還要為后期開采機(jī)械設(shè)備的進(jìn)出預(yù)留充足的空間，以免不能正常進(jìn)行機(jī)械化開采。

3．3高瓦斯煤層巷道布置在高瓦斯煤層的開采過程中，如果出現(xiàn)瓦斯泄露，或者開采環(huán)境中出現(xiàn)了火星，那么就可能因?yàn)橥咚贡ǘ鸢踩鹿省Ｋ?，高瓦斯煤層的開采工作具有極高的危險(xiǎn)性，針對(duì)高瓦斯煤層的巷道布置，也需要注意以下幾方面:首先，分析開采現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，以此為基礎(chǔ)設(shè)置瓦斯排放通道，然后選擇使用合適的解放層形式，強(qiáng)化巷道通風(fēng)能力;其次，利用巷道布置和現(xiàn)代化技術(shù)，將瓦斯排出來(lái)，引入自然風(fēng)，提高井下通風(fēng)環(huán)境質(zhì)量，降低人員中毒或者瓦斯爆炸等安全事故的發(fā)生概率。目前，一進(jìn)二回方式是最常用的井下通風(fēng)方式，可以通過進(jìn)風(fēng)巷、軌道運(yùn)料巷以及回風(fēng)巷邊挖邊抽，既可以保證煤礦開采作業(yè)的正常進(jìn)行，又可以降低煤礦開采環(huán)境的瓦斯含量。

3．4殘煤開采巷道布置針對(duì)殘煤的開采，煤礦需要重點(diǎn)考慮開采成本，盡量借助巷道降低煤炭資源開采成本，提高煤炭資源開采速度。因?yàn)闅埫旱拿毫枯^小，所以為控制開采成本，可以不需要布置專門巷道，而是可以與其他煤層使用同一巷道。這樣既可以降低煤炭資源的開采成本，又可以提高煤炭資源的利用效率，為煤礦的經(jīng)濟(jì)效益提供保證［3］。另外，在巷道布置過程中，必須分析成本與效率之間的關(guān)系，全面勘查巷道環(huán)境，從而在正式開始開采作業(yè)前有效消除各種安全隱患，確保煤礦開采活動(dòng)的正常開展。

4煤礦開采中的采煤工藝

4．1割煤、裝煤工藝在實(shí)際的煤礦開采作業(yè)中，如果不能正確選擇采煤工藝，那么最終的采煤效率會(huì)受到較大的影響，企業(yè)的生產(chǎn)效益也會(huì)隨之降低。為避免產(chǎn)生此類情況，煤礦需要合理選擇采煤機(jī)，確定進(jìn)刀方式。針對(duì)一些相對(duì)平緩的煤層，可以選擇雙向割煤作業(yè)方式，即在采煤機(jī)的基礎(chǔ)上沿著頂板升起，然后使用前滾筒開采，對(duì)后滾筒進(jìn)行降落處理，確保割煤操作與裝煤操作可以同時(shí)開展。在使用雙向割煤方式時(shí)，在進(jìn)刀方式的選擇上，可以使用工作面往返一次兩刀的方式。如果在割煤過程中出現(xiàn)了殘煤，可以利用刮板輸送機(jī)運(yùn)輸轉(zhuǎn)移，或者安排工作人員清理。

4．2炮采工藝在煤礦開采作業(yè)中，炮采是一種技術(shù)相對(duì)成熟、應(yīng)用范圍相對(duì)廣泛的采煤工藝。在應(yīng)用炮采工藝時(shí)，需要借助爆破的方式開采煤炭資源，然后再利用皮帶運(yùn)輸機(jī)將煤炭資源運(yùn)輸出去，并采用人工方式裝煤。在整個(gè)煤礦開采過程中，炮采工藝的應(yīng)用，需要借助單體支柱支撐巷道頂板，所以經(jīng)常應(yīng)用于已經(jīng)處理好的待開采區(qū)域。

4．3長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化開采工藝長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化開采工藝常用于傾斜煤層的開采作業(yè)中。應(yīng)用長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化開采工藝時(shí)，需要注意以下幾方面:首先，在實(shí)際煤炭資源開采過程中，工作面的長(zhǎng)度會(huì)發(fā)生變化，采煤機(jī)的切割長(zhǎng)度也需要相應(yīng)調(diào)整。在逐漸減少工作面移動(dòng)次數(shù)的過程中，需要確保采煤過程的連續(xù)進(jìn)行［4］。工作面的長(zhǎng)度需要結(jié)合日均采煤量、煤層地質(zhì)條件、回采巷支護(hù)情況等因素確定，確保不會(huì)對(duì)工作面長(zhǎng)度產(chǎn)生較大的影響。其次，在采煤過程中，為了實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)目標(biāo)，需要提前預(yù)測(cè)和分析采煤過程中存在的影響因素，并制訂針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施，加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)量與采煤機(jī)截深的控制，保障采煤作業(yè)的有序進(jìn)行。

4．4綜合機(jī)械化采煤工藝綜合機(jī)械化采煤工藝又叫做綜采工藝，是指利用機(jī)械化設(shè)備開采煤炭資源的工藝技術(shù)。表1為優(yōu)先裝備綜采的條件，表2為可以裝備綜采的特殊條件。在煤層開采作業(yè)中，應(yīng)用先進(jìn)的機(jī)械化裝備與工具，同時(shí)保證技術(shù)人員開采行為的規(guī)范性與標(biāo)準(zhǔn)性，不僅可以提高采煤規(guī)模與采煤效率，而且可以降低技術(shù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證采煤安全。這種采煤工藝的應(yīng)用，可以明顯提高資源回收率，保障煤炭資源開采過程的安全性與穩(wěn)定性，進(jìn)而為煤礦帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。與傳統(tǒng)的采煤工藝相比，綜合機(jī)械化采煤具有產(chǎn)量好、損耗低、安全系數(shù)高等優(yōu)勢(shì)。但是，由于綜合機(jī)械化采煤需要使用的機(jī)械設(shè)備與工藝造價(jià)成本非常高，所以并不適用于中小型煤礦。因此，這就會(huì)對(duì)長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化開采工藝的發(fā)展進(jìn)程產(chǎn)生不利影響。

4．5常規(guī)機(jī)械化采煤工藝常規(guī)機(jī)械化采煤工藝是絕大多數(shù)煤礦會(huì)使用的一種普采工藝，以一體流程式破煤、輸送與裝載等為基礎(chǔ)。雖然常規(guī)機(jī)械化采煤工藝的煤炭資源開采效率較低，但是其開采成本也非常低，所以在中小型煤礦中有著廣泛的應(yīng)用［5］。為保證煤礦開采目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，在應(yīng)用常規(guī)機(jī)械化采煤工藝時(shí)，可以選擇單滾筒采煤設(shè)備或者雙滾筒采煤設(shè)備，從而在控制采煤成本與采煤時(shí)間的同時(shí)，為技術(shù)人員的開采作業(yè)提供相對(duì)安全的環(huán)境。

5煤礦開采中的其他采煤工藝

在煤礦開采中，與采煤相關(guān)的工藝還包括裝煤工藝和移架操作工藝。首先，針對(duì)開采出的煤炭資源，需要運(yùn)輸裝填。在這一環(huán)節(jié)中，為提高裝填速度，需要將鏟煤刀口傾斜進(jìn)入，直接將煤炭資源投入采煤機(jī)器中，然后運(yùn)出來(lái)。提升采煤機(jī)器內(nèi)筒的通暢性，并在切割分類過程中加強(qiáng)對(duì)煤炭資源運(yùn)輸效率與運(yùn)輸方向的控制，將煤炭資源運(yùn)輸?shù)街付ǖ牡攸c(diǎn)，可以最大限度地提高裝煤效率。其次，在采煤過程中，針對(duì)開采出的煤炭資源，如果要將其移動(dòng)到合適的區(qū)域，還需要借助一定的支架設(shè)備。例如，針對(duì)割煤后的煤塊，需要使用專業(yè)的設(shè)備將其移入指定區(qū)域。而移動(dòng)這些設(shè)備就必須采取相應(yīng)的支架支護(hù)措施。

6結(jié)語(yǔ)

綜上所述，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提高了我國(guó)煤礦開采中的采煤工藝技術(shù)水平。但是，在實(shí)際的煤礦開采過程中，還需要對(duì)煤礦巷道布置予以高度重視，提高煤礦巷道布置的科學(xué)合理性，加強(qiáng)對(duì)煤礦開采的安全管理。與此同時(shí)，還要結(jié)合采煤工作經(jīng)驗(yàn)，深入研究采煤工藝，持續(xù)推動(dòng)采煤工藝的創(chuàng)新與發(fā)展。只有這樣，才能夠幫助煤礦獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，并保證我國(guó)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中對(duì)煤炭資源的使用需求得到滿足。

參考文獻(xiàn):

［1］常青．對(duì)煤礦開采中的巷道布置和采煤工藝研究［J］．中國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2019(32):91．

［2］王瑞軍．煤礦開采中的巷道布置標(biāo)準(zhǔn)和采煤工藝研究［J］．中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2021，41(15):175－176．

［3］梁星．煤礦開采中的巷道布置和采煤工藝研究［J］．當(dāng)代化工研究，2021(03):123－124．

［4］武福明．巷道布置和采煤工藝在煤礦開采中的研究［J］．石化技術(shù)，2020，27(04):282+298．

［5］武哲曦．煤礦開采中的巷道布置和采煤工藝研究［J］．當(dāng)代化工研究，2020(21):139－140.

作者:蔡瑞強(qiáng) 單位:冀中能源峰峰集團(tuán)