煤矿开采中的井下采煤技术和采煤工艺分析
摘要
关键词
煤矿开采;井下采煤技术;采煤工艺
正文
引言
对于煤矿企业而言,煤矿开采技术有着重要的影响。因此,大多数煤矿企业不断创新开采技术,并完善相应的开采工艺,以促进自身竞争力的提升。但随着煤矿开采规模的不断增加,对井下开采技术和采煤工艺业提出了更高的要求。为了防止发生突发安全事故,井下作业人员需严格把控井下开采工作的各个环节,保障施工人员的安全。
1井下采煤的特征与煤矿开采现状
1.1井下采煤的特征分析
井下采煤具有特殊属性。相对于露天的煤矿,井下采煤的环境比较复杂,往往存在许多不确定因素。井下开采难度大、对技术要求高、安全风险大,导致采煤效率低。因此,在井下采煤时,要针对性地运用适宜的采煤工艺和技术手段,并因地制宜地进行多层次的研究和开发,以确保人员、装置和矿产资源开采的安全。由于井下的环境与工艺之间存在着很大不同,采矿工艺和方法也有所不同,应充分结合实际工作情况,选取合适的采矿工艺和方法,安全有效地进行开采。对于部分煤矿,采煤的过程中可能会遇到很多困难。如果矿区上面仍然存在多数建筑物,可采取常规化的开采方式进行开采,但可能会引起上部建筑物塌陷等问题,对下部的开采也会带来很大的安全隐患。因此,矿井开采过程中应该进行实时监测,及时发现问题,并采取有效的措施和手段,并选用恰当的开采工具和技术、完善的开采装置和设备以及其他配套的生产工艺等,保证矿井开采的安全性及合理性,并进一步加强对矿区自然资源的有效综合利用。
1.2煤矿开采现状
作为世界上最大的资源开采国家之一,我国煤矿及其他种类矿产的开采量在不断增加,由于对煤炭的需求量较高,在煤矿开采行业中,存在企业较多且分布较为广泛的特点。在对煤矿进行开采的过程中,受到不同原因的影响,导致其开采过程中存在一定的不可控因素,从而影响开采效率。我国煤炭开采的发展时间较短,受到开采成本的影响,部分中小型企业的设备和开采技术相对落后,整体开采过程的危险性较大。随着生产技术水平的不断提升,现代化煤矿开采技术在不断提升,生产成本也在不断下降,这使煤矿企业的生产效率和安全性得到了进一步的提升。目前,我国的煤矿开采技术在不断提升,但与部分发达国家相比,仍有一定的距离,相关研发人员应加强对采煤设备的研究,加强高新技术的融入和发展,从而促进我国煤矿开采技术得以不断提升。
2煤矿采煤工艺的基本原则
2.1安全原则
煤矿企业选择采煤工艺时首先考虑的是安全原则,要有效保障采矿工人的人身安全。若一味考虑经济利益,则会在施工过程中发生意外事故造成人员伤亡。这不仅对煤矿企业的开采效率和经济效益有不利影响,还会影响整个行业的可持续发展。因此,采煤企业应高度重视安全问题,采取安全措施,加强安全监控,规避危险隐患。
2.2煤炭采出率原则
煤矿采煤工艺需要遵循煤炭采出率原则,此要素代表采煤的产量与效果,是煤矿企业经济收益的体现。因此,煤矿企业应当不断升级采煤工艺,规范采煤技术行为,加强安全管理行为,进而提高煤炭采出率。
3井下采煤技术
3.1综合机械化采煤技术
综合机械化技术应用的全过程都离不开机械,所有的相关操作都需要使用机械来完成。在实际施工过程中,要重视割煤和运输这两个环节。在割煤环节,不仅需要破煤,还需要完成装煤才真正完成该环节。在破煤过程中,一般情况下企业会使用滚筒式采煤机或刨煤机。还有一个重要的环节就是运输。在煤炭开采出来后,需要使用传送机将这些煤炭运输出去。在这个过程中,要确保所有的煤炭都能够运输出去,尽量减少其与开采数量之间的差距。但由于该技术应用的全过程都需要使用机械,所有相关人员在操作的过程中必须严格遵守相关规范,这样才能在提高工作效率的同时,保障相关人员的生命安全。
3.2普通机械化采煤技术
普通机械化采煤需要在利用采煤机破碎煤炭和装填煤炭的基础上,通过大量人员配合机械采掘煤矿,并同时完成落煤与装煤作业。普采时应用频率较高的采煤机为单滚筒采煤机、双滚筒采煤机。前者主要是在采煤工作面下端进行滚筒设置,规避下缺口长度过大对采煤效果的影响;后者则将滚筒设置在采煤工作面两端,在提升工作面技术管理效果的同时,降低工作量。
3.3“三下”采煤技术
伴随着计算机技术和信息技术的发展进步,煤矿工程采矿工艺中应用新型技术类型具有一定的推广及价值,利用煤矿相关数据信息以及资料内容就能完成对应体系的模拟分析,能有效对煤矿上覆岩层运动规律以及地表沉陷规律予以评估,从而了解煤矿工程操作区域的具体情况,这对于全面提升后续技术应用效果有良好的指导价值。另外,结合建模内容还能确保设计以及建设开采系统不会对地下水资源、建筑物产生影响,从而配合填充技术或者是组合技术落实经济效益、环保效益共赢的目标。①分类“三下”采煤技术主要分为井下开采技术和地面保护与加固技术。A.井下开采技术,细化为条带开采技术、充填开采技术、协调开采技术以及井柱开采技术、限厚开采技术、房柱开采技术等,匹配对应的采煤设计内容就能完成开采处理工作。B.地面保护与加固技术,主要分为抗变形结构加固处理技术、房屋调整技术、房屋加固技术以及地基加固技术等。②技术内容目前,应用较为广泛的技术类型如下:A.条带开采技术,主要是将工作面布置为规则条带结构,借助保留条带支撑结构的方式有效完成岩体的处理,从而有效减少煤矿开采过程中地表变形造成的影响。最大的优势就是变形量控制效果好,且技术方案较为成熟,但是存在资源损耗大的缺陷。一般是针对煤柱长期处于稳定状态且地表不存在波浪变形的区域,最大的采宽要求在1/4-1/10H。B.充填开采技术,技术能最大限度回收“三下”压煤资源,并且地表移动变形率较小。其中,离层注浆充填能结合充填钻孔等基础参数完成技术处理工序,提升煤矿开采的效率。C.房柱式开采技术,要将煤层切割为长度和宽度为10m-20m的正方形煤柱或者是长方形煤柱,利用煤柱支撑实际操作,技术最大的优势就在于,连续采煤机房式采煤处理过程的生产系统较为合理,整体机械性较好,因此,劳动效率较高。并且,技术在应用中会采取同一类型解析设备完成采掘工作,这就实现了采掘合一的目标,为采取准备费用的有效管理提供保障,减少条带采煤处理方案中掘进切眼和巷道较多造成的环境破坏。D.井柱开采技术,结合井筒的变形能力就能确定井筒煤柱的实际情况,一般会匹配小方块煤柱开采处理工艺。
4煤矿开采中的采煤工艺
4.1综采工艺
综采技术在井下采煤过程中的应用,相较于其他工艺具有更高的工作效率和安全性,并且耗能较低,能够在最大程度上保障井下工作人员的人身安全。综采技术的应用能够有效降低相关人员的劳动力度,并且能够为其提供更好的施工环境,进而充分激发工作人员的生产热情。但该技术的应用也存在一定的弊端,如相关设备需要花费高昂的资金,所以适用性不是很好。并且该技术在实际操作的过程中对工作人员有较高的要求,不仅要具备丰富的经验,也需要掌握相关的专业知识,这样才能充分发挥该技术的优势。
4.2普采工艺
在煤矿开采过程中的应用具有一定的优势,不仅具有较强的实用性,还能够有效节省成本,所以受到很多小规模企业的青睐。在开采作业中,人力资源的成本相对较低,而该技术的应用可以减少对人力资源的需求,进而减少成本。同时,该技术能够很好的适应各种不同的地质条件,所以能够快速进行难度较高的煤矿开采作业,在开采地质结构较为复杂的煤矿中具有较强的优势。另外,由于需要一定的人力资源,所以对操作人员没有太高的专业要求,比较便于操作。
4.3爆破采煤工艺
采取爆破采煤工艺需要爆破、装煤、运煤、支护以及采空区域处理等系统性作业内容,每个环节需要相互配合才能实现良好的爆破效果。爆破采煤工艺的重点包括两方面,一方面是合理选择钻孔爆破位置,规避对顶板、支架和运输设备的损坏;另外一方面则是有效控制炸药用量,根据矿区实际和煤层顶板的稳定度、煤层厚度、地质条件和环境结构做出分析,在完善的参数调查基础上明确炸弹用量,保证爆破效果,使煤块相对均匀的同时也能减少炸药和雷管的使用量。目前来讲,爆破采煤工艺在出块率和开采效率上有了较大提升,爆破采煤工艺技术应用也逐渐趋于成熟,但仍然存在爆破之后煤块处理问题。输送机可以将工作面落下的煤块运输到特定位置,其余煤块还需要借助人工完成装载,工作量较大。
4.4连采工艺
连采工艺具有成本较低、机械化程度高、安全系数较高、采矿工人作业压力小等优势,但也存在出煤速度较慢、适用性不强、作业环境恶劣、煤矿资源利用率低等缺陷。为了更有效地采用连采工艺,需要对矿区煤层地质条件进行深入了解,总结分析其适用条件。连采工艺的适用条件是:a)适用于深度不大、结构较为简单的煤层;b)开采煤层的倾斜角度处于15°以下,开采煤质为硬质和中硬质。
结语
总而言之,在我国煤矿事业发展的过程中,对相关采煤技术不断进行创新,虽然已经取得一定的成效,但还存在一定的缺陷,需要进一步完善各项技术。同时,煤炭企业在实际开展井下采煤作用时,需要结合企业实际情况,合理选择采煤技术和采煤工艺,充分发挥各项技术的优势,保障井下采煤作业的安全性,降低工作人员的劳动强度,促进煤矿企业的稳定发展。
参考文献
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[2]贾军龙.浅析井下采煤技术的合理选择[J].能源与节能,2018(12):143-144.
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