煤矿采掘中的采矿工艺与方法分析

煤矿采掘中的采矿工艺与方法分析

韩锦城

山西鲁能河曲电煤开发有限责任公司 上榆泉煤矿  山西省  忻州市 036504

摘要：煤矿的开采技术对煤矿的开采有着非常直接的影响作用，采矿工艺的提高对于采矿难度来说也是非常重要的，它不仅影响着开采资源的最大化，还关系到开采过程中的安全性问题和效率性问题。因此，改进和提高开采煤矿的技术，在煤矿开采中起到了决定性的作用，不仅能够降低开采过程中各类问题引起的严重后果，还能使开采煤矿时的生产效率增大、节省开采时间，使得开采效率最大化。基于此，本文就煤矿采掘中采矿工艺方法展开了分析。 关键词：煤矿采掘；采矿工艺；方法

前言：随着经济社会的快速发展，我国的工业生产水平和人民生活质量也取得了大幅度的提升，这一方面促进了社会生产和生活的发展，但同时也造成了对各类矿产资源的需求量与日俱增。现阶段，煤炭作为我国经济社会发展中所消耗的一种主要矿产资源，其更是面临着资源紧缺的问题，如何保障煤炭资源的顺利供应以促使其能够为国民经济发展提供不竭的支持，是摆在我们面前的一个首要课题。

一、采矿工艺与技术分析

1.1露天开采和地下开采

露天开采和地下开采是由于煤矿类型的不同而采取的两种煤矿开采方法，同时这两种煤矿开采方法也是最为常见的。1）露天开采。采用露天开采的方式是因为矿层已接近表面，只需要将地表土移除，矿层就会暴露出来。这种开采方式是较为经济的，同时安全性也较高。其主要是在表土埋设炸药，炸开后用挖土机等设备将表土移除，然后将煤矿钻碎或炸碎，运往煤场进行加工处理，获取煤矿资源。2）地下开采。采用地下开采是由于煤矿层深埋于地底下且离地表较远，需要使用各种方式深入地底，才能够获取煤矿资源。在地下开采中，开采人员首先要把采矿层进行划分，然后通过对矿层物质的探测分析来确定开采方法，以保证有效安全的进行采矿工作。

1.2充填式采矿法

充填式采矿法属于人工支护采矿法，是指在矿房或矿块中，随着回采工作面的推进，像采空区送入充填材料，以进行地压管理，控制围岩崩落的地表松动，并在形成的充填体上或在其保护下进行回采。此类采矿方式只适用于开采围岩不稳固的高品位、稀缺、贵重矿石的矿体。优点：适应性强，矿石回采率高，贫化率低，作业较安全，能利用工业废料，保护地表等；缺点：开采条件较为复杂，工艺复杂，成本高，劳动生产率和矿块生产能力都较低；类型：干式充填法、水里充填法、胶结充填法、上/下向分层充填法、壁式充填法、削壁充填法、方框支架充填法。

1.3崩落式采矿法

沿矿体边界挖有环形运输巷道；在矿体的上盘或下盘开挖切割巷道形成切割空间，在堑沟中向上凿钻扇形炮孔进行爆破，后退回采。优点：采场结构简单，减少了采掘工作量，降低了采矿成本，生产效率高、作业安全、使用灵活；缺点：需满足地表允许陷落的条件才能够使用崩落式采矿法；类型：壁式崩落法、分层崩落法、阶段崩落法。

1.4空场采矿法

在矿体中形成的采空区主要依靠围岩自身的稳固性和留下的矿柱来支撑的一种采矿方法。优点：允许有较大的暴露面积；缺点：矿房采完后，要及时回采矿柱，并及时处理采空区或事先充填矿房；类型：房柱法、浅孔留矿法、分段法、阶段矿房法。

1.5综合机械化采煤工艺

煤矿综合机械化采煤工艺主要是指工作面各道工序，如采煤、运输、支护、采空区处理等完全实现综合机械化连续作业的工艺系统。综合机械化采煤工艺的推广使用大大降低了劳动强度，提高了工作面回采效率，是当前煤矿最先进的回采工艺。（1）割煤。工作面采用滚筒采煤机完成割煤工序，一般滚筒采煤机主要分为单滚筒和双滚筒2种类型。为了更好地适应综采工作面顶底板高低起伏，我国煤矿常用的是双滚筒采煤机。双滚筒采煤机在进行割煤时，采用的是前滚筒割顶煤，后滚筒扫底煤的割煤方式；当工作面落煤后采煤机滚筒螺旋叶片将煤炭直接装入刮板输送机。（2）运煤。煤壁经采煤机破煤后将煤炭直接装入刮板输送机，然后经破碎机、转载机、可伸缩带式输送机后运出工作面。工作面安装的刮板输送机长度及运输能力必须满足生产需要。为了避免输送机超载运行，刮板输送机运输能力一般应大于采煤机生产能力。（3）工作面支护及采空区处理。综采工作面采用掩护式液压支架进行支护，通过对支架施加高压乳化液，抬升支架液压柱从而达到支护顶板目的。液压支架可自动实现切顶、护帮、推溜、移架等工序。综采工作面回采过程中，一般采用及时和滞后2种支护方式。一般工作面顶板稳定或周期压力大时采用滞后支护，而对于顶板相对破碎的工作面适应性相对较差。我国多数煤矿对采空区处理一般采用全部垮落法。

1.6爆破采煤工艺

爆破采煤工艺一般是指工作面采用爆破方式落煤，人工或机械设备装煤、运煤，采用人工支护顶板的一套施工工艺。与高档普采、综合机械化采煤工艺相比，落煤采用爆破方法，未实现机械化水平，采用人工或机械设备单独装煤形成独立的施工工序。而其他施工工序与普采工艺基本相同。爆破采煤工艺可适用于不同复杂条件下采煤工作面，工艺适应性强。（1）落煤。工作面在采用爆破法落煤时，必须确保爆破定向精准，煤块大小均匀，保持工作面煤壁平直，且不影响工作面支护。随着爆破技术的不断发展，煤矿一般采用毫秒延期定向爆破法，不仅缩短了爆破时间，提高了出块率，而且大大提高了炮采工作面生产效率。（2）装煤。由于爆破施工时在冲击波的作用下，煤落后一部分直接装上刮板输送机，一部分需人工清理并装载。在施工条件允许情况下，可采用煤矿防爆装载机进行装煤。

1.7连采工艺

一般连采工艺使用于房柱式采煤，煤房工作使用连续采煤机完成破煤和装煤,用梭车或可伸缩输送机运煤,采用锚杆支护顶板,使用铲车搬运物料和清理工作面,破、装、运、支等工艺全部实现了机械化作业。该采煤工艺主要采用7m左右煤房将采区煤层划分为若干个规则煤柱，煤柱宽度根据施工条件而定，一般几十米左右。在煤房里进行回采，根据顶板稳定情况回收煤柱。连采工艺采用掘进与回采同时进行的施工方法，在施工煤房时属于掘进阶段，煤柱回收属于回采阶段。煤房施工完后对顶板采用锚杆、锚索联合支护。煤房施工完采煤机采用后退式回采煤柱。

二、煤矿采掘中采矿工艺方法和原则

目前，在煤矿开采的过程中，所采用的开采方法有很多，其中常见的主要有露天开采、井下开采以及极倾斜煤层开采方法这三种，它们在不同的煤矿生产工程中都有着不同的应用效果，下面我们就对这几种常见的开采方法进行介绍。

2.1开采方法

2.1.1露天开采

在煤矿开采工作中，露天开采是十分常见的，它主要是根据井田的水平层次的不同，通过由上向下的开采方法，来对矿产资源进行开采。在通常情况下，工作人员首先要将岩层结构进行破碎，其次采用相关的设备，来对其进行处理，再利用相关的运输设备将煤矿资源运输到指定地点。这种露天采矿的方法在实际应用的过程中，不会受到周围空间环境的限制，而且在实际应用的过程中，除了可以节约煤矿生产的成本以外，还有着较高的生产效率，这也促进了我国矿产行业的稳定发展。不过，这种采矿方法运用时，对周围的生态环境有着较大的污染，而且占用土地面积比较大，这就和当前我国可持续发展的相关理念不符。

2.1.2井下开采

这一开采方式一般分为水采和旱采，在开采的过程中也有几种情况，不同情况有不同的开采对策。例如：煤层的倾斜角度大于十度，就要采取水平的开采方式，将其分成很多采区，从前往后一个一个进行采收；如果是相对水平的煤层，也是将其分成很多采区，但是是以从中间向两边分散的形式进行采收；如果煤层相对较多，则可以从最上面开始，自上而下的进行采收。

2.1.3急倾斜煤层采煤

可能对于很多人来说，急倾斜煤层开采是相当的陌生。急倾斜煤层采煤，是指地下或露天开采时倾斜角在45°以上的煤层。由于急倾斜煤层采煤的倾斜角过大，所以在开采时缺点表现为安全性差、操作困难、支架稳定性差，很难实现机械化的采煤方式，因此，应该避免人为的划分采取边界，适当加大采取的走向长度，加大阶段垂高。

2.2开采原则

（1）开采时影响的特征及程度。开采时，煤矿开采的方法可能影响到地表的移动甚至是变形，因此在设计方法的时候就必须考虑到这个因素。（2）优化采区、工作面设计。大力推广无煤柱开采技术，取消采区上、下煤柱和工作面区段煤柱，减少煤柱损失煤量，使采区煤炭回收率达到90%。推行煤巷锚杆支护，加强矿区观测，采用动态信息法进行锚杆支护设计，优化巷道支护参数，采用小煤柱沿空送巷，使工作面区段煤柱由20m减少到现在的5-8m，降低采区的区段煤柱损失。对综放工作面沿空留巷进行工业性实验，进一步减少区段煤柱损失。（3）以安全、经济、环保为原则，不能以经济利益为最终目的，还要估计工人的人身安全和避免环境被破坏。

三、适合我国的煤矿开采新技术

3.1小阶段爆破落煤米煤法

把区段内的煤体分成许多小的区段而进行的无支护、无设备、无人员的工作场面，这种方法就被称为小阶段的爆破落煤的采煤法。这种采煤的方法对煤层的要求是开采的倾斜角应该大于400，煤层的厚度应该3.5到7.5米，并且顶底板不容易滑落的这种不规则的煤层，例如低瓦斯的矿井。这种方法的主要特点就是安全性比较好，回采的工艺比较简单，工效也是比较高的。但是回采率比较低，通风的系统比较复杂，在风流的分配上是比较困难的。

3.2伪倾斜的柔性掩护支架采矿法和炮采放顶煤法

煤层倾斜角度的大小决定了采煤法工作面区段的高度，这种采矿方法可以将工作面的倾斜角度变缓。因为每层的倾斜角度和缓斜角度会造成采煤的生产系统和掘进效率的低下，运用掩护支架就可以将开采区和工作区相隔，简化了以前较复杂的办理工作，创造了很好的安全条件，减少了工人的工作强度，让煤炭开采更加方便。这种方法通常是在每层的厚度在5米以上且极倾斜煤层中进行。它是由顶梁和支柱组成一个滑移顶梁，让后梁和前梁之间有前梁和顶梁的弹簧，这样的话，滑移顶梁的支架就是比较安全可靠地，质量也比较轻，可以自己移动，安装拆卸十分方便，具有适应性强且成本低的优点。

3.3刨煤机采煤方法

这种技术方法的运用可以使煤炭的生产效率得到大幅度提升，这种方法也是对中等级的煤层的开采方法在初次进行时的成功技术典范，它每刀截面的深度根据煤层的硬度可以达到二百五十毫米，它智能的驱动系统也是现如今在工作面上刨煤机和输送机采用最广泛的系统，还有支架控制系统可靠地配合，就使采煤的工作面顺利实现了全部自动化，相对于滚筒采煤机来说。刨煤机在操作上是比较简单的。滚筒的采煤机需要专门的人员根据可弯曲的铠装输送机平面来找平。对于刨煤机来说只需要通过无极绳来牵引机体就可以。还可以在可弯曲的铠装工作面的输送机上来焊接导轨，在割煤工作的过程中就可以在工作面沿着导轨进行滑行。

结束语：

综上所述，在当前我国煤矿行业发展过程中，人们所采用的采矿方法有很多，这些方法都有效的提供煤矿生产质量和效率，但是也存在许多的缺点，因此我们就要在煤矿生产的当中，就要根据实际情况和相关要求，来对其采矿工艺和设备进行相应的优化，从而使得煤矿生产的安全性和效益得到进一步的提升。而且随着科学技术的不断发展，人们也将一些先进的技术手段、理念和设备应用到其中，这就使得煤矿生产的社会效益、经济效益和生态效益得到有效的提高，从而推动我国采矿行业的稳定发展。

参考文献：

［1］张钢举．煤矿采掘中的采矿工艺方法．技术与市场，2014，21(12):107．

［2］牛魁只．浅谈煤矿采掘中的采矿工艺与方法分析．化工管理，2015，(27):158－159．