工业技术 Ｉ Ｅ ｌ－＂ 煤矿采矿工程中的采矿工艺与技术分析 张子元 （扎赉诺尔煤业有限责任公司灵北煤矿） ［摘要］煤炭是我国重要的基础能源和重要原料，煤炭工业的发展支撑了国民经济的快速发展，在我国社会经济发展的过程中，矿产行业的发展在其中有 着十分重要的意义，在新时期背景下，煤矿企业的采矿工艺与技术在应用的过程中，应始终坚持绿色开采的理念，不断地采用全新的采矿工艺与技术，并且在开采 的过程中重视环境保护，这样能够提高企业经济效益，取得良好的环境效益．本文对煤矿采掘过程中采矿工艺与技术进行介绍。 ［关键词］采矿工程采矿工艺采矿技术 中图分类号：ＴＤ８２３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１４）４０—００５４—０１ １．采煤方法与工艺 现代采煤工艺的发展方向是高产、高效、高安全性和高可靠性，基本途径是 使采煤技术与现代高新技术相结合，研究开发高效、安全、可靠、耐用、智能化的 采煤设备和生产监控系统，改进和完善采煤工艺。在发展现代采煤工艺的同时， 继续发展多层次、多样化的采煤工艺，建立具有中国特色的采煤工艺理论。我国 长壁采煤方法已趋成熟，放顶煤采煤的应用在不断扩展，应用水平和理论研究 的深度和广度都在不断提高，急倾斜、不稳定、地质构造复杂等难采煤层采煤方 法和工艺的研究有很大空间，主要方向是改善作业条件，提高单产和机械化水 平。 一、煤矿开采的主要形式 主要形式是：露天采煤和井下采煤 （一）露天采煤 露天采煤是指移走煤层上覆盖的岩石及其他覆盖物，使煤敞露地面而进行 开采，其中移去土岩的过程称为剥离，采出煤炭的过程称为采煤。露天采煤通常 将井田划分为若干水平分层，自上而下逐层开采，在空间上形成阶梯状。 其主要生产环节： （１）用穿孔爆破并用机械将岩煤预先松动破碎； （２）用采掘设备将岩煤由整体中采出，并装入运输设备，运往指定地点； （３）将运输设备中的剥离物按程序排放于堆放场； （４）将煤炭卸在洗煤厂或其他卸矿点。 （二）井下采煤 井下采煤的顺序。一般对于倾角１０。以上的煤层分水平开采，每一水平又分 为若干采区，从第一水平依次开采各采区煤层，采完后再转移至下一水平。开采 近水平煤层时，先将煤层划分为几个盘区，立井于井田中心到达煤层后，先采靠 近井筒的盘区，再采较远的盘区。如有两层或两层以上煤层，先采第一水平最上 面煤层，再自上而下采另外煤层，采完后向第二水平转移。 按落煤技术方法，地下采煤有爆破落煤、机械落煤和水力落煤三种，前二者 称为旱采，后者称为水采，我国水采矿井仅占１．５７％。旱采包括壁式采煤法和柱 式采煤法，以前者为主。壁式采煤法工作面长，一般１００－２００ｍ，可以容纳功率 大，生产能力高的采煤机械，因而产量大，效率高。柱式采煤法工作面短，一般 ６～３０ｍ，由于工作面短，顶板易维护，从而减少了支护费用，其主要缺点是回采 率低。 ２．深矿井开采技术 深矿井开采的关键技术是： ①煤层开采的矿压控制、 ②冲击地压防治、 ③瓦斯和热害治理、 ④深井通风、 ⑤井巷布置； 需要攻关研究的是： （１）深井围岩状态和应力场及分布状态的特征； （２）深井作业场所工作环境的变化； （３）深井巷道（特别是软岩巷道）快速掘进与支护技术与装备； （４）深井冲击地压防治技术与监测监控技术； （５）深矿井高产高效开采有关配套技术； （６）深矿井开采热害治理技术与装备。 回采工艺过程：采煤机由机尾向机头割煤一移架一移刮板输送机一机头进 刀向机尾割煤一移架。 为提高煤炭回收率，应注意： （１）加强科研工作，减少初采、末采和端头损失。 （２）优化采煤工艺过程，强化组织管理。 （３）搞好煤厚探测，加强计量管理，为提高回采率提供可靠的计算依据。 （４）综采工作面采用双滚筒采煤机割煤，刮板输送机运煤，经转载机转载， 破碎机破碎后由可伸缩胶带输送机运至胶带输送机大巷。 ３．“三下”采煤技术 ５４ 拜挺绰笕 提高数值模拟计算和相似材料模拟等，深入研究开采上覆岩层运动和地表 下陷规律，研究满足地表、建筑物、地下水资源保护需要的合理的开采系统和优 化参数，发展沉降控制理念和关键技术，包括： （１）用地表废料向垮落法工作面采空区充填的系统； （２）研究与应用各种充填技术和组合充填技术， （３）村庄房屋加固改造重建技术，适于村庄保护的开采技术； （３）研究近水体开采的开采设计，工艺参数优化和装备，提出煤炭开采与煤 炭城市和谐统一的开采沉陷控制、开采村庄下压煤、土地复垦和矿井水资源化 等关键技术。 ４．采场围岩控制技术 １）进一步完善采场围岩控制理论 ２）放顶煤开采岩层和支架一一围岩相互作用机理 ３）支护质量与顶板动态监测技术 ４）各种综采高产高效综采设备保障体系 ５．绿色开采技术 近年来，各地先后开展了绿色开采技术的探索，初步总结出了煤与瓦斯共 采技术、保水开采技术、煤矸石回填技术等绿色开采模式，为煤炭绿色开采做出 了较大贡献。 一．煤与瓦斯共采技术。通过合理规划和布置，可以有效进行煤和瓦斯共 采，采取的有效措施如下。 （１）建立有效地质保障系统。 采用高分辨率及三维三分量地震勘探技术，对地质构造进行精细解释，对 煤层分布及厚度进行精准预测，对中小断层及裂缝进行有效辩识，对瓦斯及其 分布进行准确预测，从而为煤与瓦斯共采提供可靠依据。 （２）优化矿井开拓布局。 采用“分区开拓、分区建设、分区通风”的矿井安全生产系统，减少开采工程 量，降低投资，缩短工期。 （３）创新开采方法。 在采区划分和采区布置上尽可能加大采区范围，加大工作面长度及工作面 推进长度，以有效减少采区井巷工程量，减少工作面搬家次数，在煤层顶底板岩 石中集中布置巷道，推行有利于瓦斯抽采的新技术。在煤层倾角小于ｌＯ。的矿井 及块段中采用倾斜条带布置，在生产系统具备条件时尽量选择综采，不具备时 则选择高档普采。 依据流场模拟软件数值模拟结果，在已发生卸压（提高透气性）且瓦斯丰富 的区域布置钻孔，通过地面钻孔抽采采动区和采空区卸压的方式抽放瓦斯，从 而从卸压覆岩中俘获更多的释放瓦斯，使抽采率达到７０％以上。 二．煤矸石回填技术采用巷道回填和工作面回填，根据回填量和回填范 围又分成全部回填和局部回填。柴里煤矿利用煤矸石回填造地，修筑济一微公 路的柴里路段，同时在矸石回填地上建造职工住宅和学校。煤矸石回填不仅可 以解决矸石的处理处置问题，还可以解决矿区开采沉陷等问题。 三．保水开采技术在开采厚煤层时，通过井下疏放水，降低了第四系下组 水水头，完全解放了防水煤岩柱内的煤炭，提高了开采上限。同时采用封堵技术 封堵深水井，减少水资源流失及矿井涌水量，使静水位明显上升，水井服务寿命 延长，同时降低了开采成本。 ６．结语 伴随着社会经济的不断进步，煤炭的市场需求量与日俱增，采矿新技术成 为当前煤矿工程发展的迫切需要。采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学 科发展的主题。采煤工艺的发展将带动煤炭开采各环节的变革，它不仅可以满 足人们日常生活和社会生产的需求，还有利于我国国民经济的稳定发展。 参考文献 【１】《综采工艺》煤炭专业委员会编，煤炭工业出版社２００４． ［２】高尔欣，杨仁树．爆破工程［Ｍ】．｛Ｈ｝徐州：中国矿业大学出版社，２００９． 【３】王运敏．现代采矿手册［Ｍ】．｛Ｈ｝北京：冶金工业出版社，２０１２． ［４】 煤炭安全规程》中华人民共和国能源部制定，煤炭工业出版社２００２．