井下采煤技术与采煤工艺分析

井下采煤技术与采煤工艺分析

胡安昌

内蒙古福城矿业有限公司，内蒙古自治区，鄂尔多斯市， 016299

摘要：合理运用井下采煤技术、工艺，可以改善采煤作业效果，提升煤矿生产水平。基于此，本文分析了膏体充填采煤、保水采煤、地下气化采煤这几项采煤技术，以及综合机械采煤、普通机械采煤、爆破采煤这几项采煤工艺，实现了对采煤作业的深入探讨，希望能够为煤矿产业生产力的发展提供助力。

关键词：井下采煤；采煤工艺；膏体充填

引言：煤矿产业作为我国民生、经济发展的主要支柱产业，其的配套生产技术、工艺水平会直接影响产业生产活动开展效果，因此，为了让煤矿产业得到更好的发展，应当对采煤技术、工艺展开深入分析，以积极寻求科学、合理的采煤作业方案，提高煤矿产量，持续推进煤矿产业领域的优化建设。

1. 采煤技术分析

1. 膏体充填采煤技术391

一直以来此项技术都在煤矿工艺操作中发挥着关键的作用，且应用较为广泛，适用于各类有矿井空间结构维稳需求的采煤工艺中。该技术的使用原理可以被阐释为，运用矿井附近的固体废弃物，如城市垃圾、河砂等，按照一定的配比要求，将其加工成为牙膏状的浆体，然后以重力加压，或高压充填的方式，将该浆体灌入到需要填充的矿井下，由此提高矿井的承载力，防止表面沉陷、岩层移动等情况的发生。一般来说，如果所用的填充材料具备足够的强度性能水平，那么在完成技术操作的几小时内，采煤工作面就能够稳固承载各项生产作业活动。但就目前来看，所用的填充原料品质良莠不齐，这在一定程度上可能会影响技术应用效果，同时，在此项技术应用的前期准备上，所需的投资金额较高，可能会导致煤矿的开采成本增加60~100元/t，因此，在应用该技术时，要结合实际情况，做好技术实用性分析，以保证技术应用效果。

2. 保水采煤技术

就目前来看，采煤生产活动会在一定程度上引发周围环境的水土流失，破坏当地的生态环境，因此，出于对行业可持续发展的考虑，领域内从业者研发出了保水采煤技术。该项技术能够最大程度地减少因采煤生产活动造成的水土流失问题，以提高煤矿开采生产水平。其中，该技术的作用原理为，通过在防治采场突水的同时，以保护水资源为目的，有意识地协调降排水方案，以减少开采活动为当地水环境带来的扰动，达到保水的效果。在该技术下，首先，通过钻孔冲液等方法，确定导水断裂带高度，然后布设观测线，且要设置多个岩移、水文观测孔，由此实时观测水位、冲洗液消耗、岩芯破碎情况，由此评估煤矿开采活动为导水断裂带分布形态、发育高度的影响，以免于及时采取干预措施，减少开采活动的影响。其次，采用留设防水煤柱的方法进行开采，并根据厚松散层下近风化带保水开采GIS研究结果，来设计防水煤柱留设方案。最后，可以将建模技术引入到开采设计中，并运用GIS研究结果，通过因素拟合，建立相应的开采方案模型，以及时发现和改善方案中的不合理问题，提高保水技术的应用效果。

3. 地下气化采煤技术

此项技术最早见于20世纪初的英国，之后在我国的研究发展下，该技术不断趋于成熟，并在实际的采煤生产中呈现出了高效、低成本、安全等使用优势，尤其适用于体质条件复杂、劣质煤含量高的开采工况，可以让人们获得高质量的煤气和混合煤气，提升采煤作业水平。目前，经过试验，运用该技术能够达到295d连续产气、产气效率200m³/h、热值13.81~17.57MJ/m³的生产水平。在此过程中，此项技术的作用原理为，以热化学反应的方式，将煤炭转化成为可燃性气体，再通过运输该可燃气体，达到煤炭开采的效果，由此减轻煤炭开采作业负担，降低开采活动对周围环境的影响。现阶段，主流的地下气化采煤技术以井式、长通道、大断面的地下气化技术为主，但由于煤的热化学反应会产生苯和酚，存在毒化水资源的风险，而且还会向外排放温室气体，不利于水环境和大气环境保护，因此，该技术还处于发展阶段，尚不够成熟，无法被大范围的普及应用^[1]。

2. 采煤工艺分析

1. 综合机械采煤工艺366

综合机械采煤工艺是指一种以机械化方式，完成工作面破煤、装煤、运输、支护等生产环节的采煤工艺。在该工艺下，所用的机械设施包括，采煤机、破碎机、转载机、乳化液泵机组等，且需要为这些设备配置大规模、性能稳定的供水、供电系统，同时，为了保证各项设备的正常作业，还要设置一个控制系统，以借此，实现基于机械运行的采煤生产自动化。总体来看，此采煤工艺的最大特点就是高度的自动化，这在很大程度上规避了人的因素带来的风险，让采煤生产活动更加安全、高效。就目前来看，随着煤矿产业领域信息化建设的逐步深化，大数据技术、物联网技术等高新信息技术，正迅速以控制系统建设为切入点，被引入到了综合机械采煤工艺中，这使得该工艺下的采煤生产更具智能化特点，且支持故障预警、自动故障诊断排故等功能，深入优化了该采煤工艺运行的稳定性和可靠性，有助于煤矿产业采煤生产水平的发展

^[2]。

2. 普通机械采煤工艺

普通机械采煤工艺，即普采工艺，此工艺相较于综合机械采煤工艺来说，其的机械化水平、自动化水平较低，但其前期所需的设施建设投资也更少，因此，就目前来看，该工艺在采煤领域内的使用依然比较广泛。在普采工艺操作中，人们通常会使用液压支柱设备进行支护，然后运用单滚筒采煤机进行落煤、装煤，再借助可弯曲大型刮板，进行煤矿运输。在此过程中，由于刮板设备的机头、尾，均需要设置在工作面上，而此工艺下的工作面上下区域的平巷断面通常较小，因此，为了保证上述设备的正常运行，需采用人工爆破的方式，设置一个6~10m的上切口，以及3~4m的下切口。由于此项工艺不能达到智能化的作业水平，因此，虽然前期建设的投资较低，但后期的运维成本稍高。不过总体来说，此项工艺的使用性价比比较高，而且工艺方案也较为成熟，在实际采煤生产中，具有极高的可行性。

3. 爆破采煤工艺

此工艺也被称为炮采工艺，是指一种以金属支柱为支护，从长壁工作面上，用爆破的方式破煤和落煤，然后以人工的方式装煤，然后再用运煤机将煤矿运输，完成开采的采煤工艺。此项工艺属于我国煤矿生产领域内的一项早期工艺，其对人工作业的依赖度较高，但由于其所运用到的机械设施较少，因此，前期建设，以及后期运维成本较低。总体来说，该工艺的落实效果受人的因素影响较大，生产效率也低于普采、综采工艺，而人工劳动环境也比较差，这使得其在人力资源成本不断提升的今天，正在逐步失去低成本的优势。不过就目前来看，由于其前期建设费用较低，因此，其依然会被应用到采煤生产中。但应当注意，在使用该工艺时，由于爆破环节中存在一些不确定因素，可能会引发火灾，所以需提前做好防火工作，保证工艺使用的安全性，同时，爆破也会导致井下灰尘过大，需要及时采取注水、喷水等防尘措施，以免粉尘浓度过高，引发爆炸事故。

结论：综上所述，增强各项采煤工艺、技术应用效果，有助于煤矿生产活动的高质量开展。在煤矿生产中，借助有效的采煤技术，可以顺利完成各项采煤操作，提高采煤作业效果，同时科学选用采煤工艺，能够优化整体采煤作业状态，从而改善煤矿生产产量、质量情况。

参考文献：

[1]王勇.采煤技术及工艺选择的思考[J].矿业装备,2021(02):20-21.

[2]王志军.现阶段井下采煤技术路线分析[J].矿业装备,2021(02):48-49.