论文部分内容阅读
摘 要：煤炭一直是我国重要的能源，而煤炭工业的发展是直接制约国民经济发展和人民群众生活水平提高的重要因素。随着当今社会的发展，科学技术的进步，煤层开采行业不断运用先进技术设备以满足社会经济发展的需要。我国煤炭资源非常丰富，但受地质条件的约束，煤层开采技术也是不尽相同。本文主要对不同的煤层开采技术进行分析。
关键词：煤层；开采技术；薄煤层；厚煤层；
文章编号：1674-3520（2015）-12-00-01
我国是煤炭资源大国，拥有着丰富的煤炭资源，但由于地质因素的影响，各地区煤炭的含量不同。而煤炭的开采受地质条件和煤层厚度的影响，开采技术也是不尽相同。煤层按厚度分为五类：煤层厚度由0.3～0.5米为极薄煤层，0.5～1.3米为薄煤层，1.3～3.5米为中厚煤层，3.5～8.0米为厚煤层：大于8.0米为特厚煤层。本文在此主要对薄煤层、厚煤层的开采技术进行论述。
一、薄煤层开采
（一）薄煤层开采特点。1、薄煤层硬度大，作业面空间有限，工作人员及设备在作业面内移动困难，采煤机经常需要割底或者挑顶，这样大大增加了安全事故发生的概率。另外，作业面内工作条件普遍较差，有的工作人员长时间超负荷劳动，煤质相对较硬，给爆破、钻眼等过程带来了困难，从而增加了回采的成本。2、施工中采掘比例较大，掘进率高，采煤工作面接替困难。尤其是机械化采煤技术的发展，使得工作面推进速度加快，而回采的巷道多为半煤岩，综掘设备在这种环境下使用率低，导致掘进速度滞后于开采速度，造成接替工作的紧张。3、薄煤层的地质条件及赋存状况通常比较复杂，遇到褶曲、断层时难以布置巷道，对于采煤的进程影响较大。在掘进送面时需要提前圈开切眼，造成工作面减小；回采时又需要重新掘开切眼，造成采出率大大降低，影响煤矿的经济效益和社会效益。
（二）薄煤层开采技术。现阶段薄煤层开采矿井中主要以长壁式采煤为主，是目前我国应用最普遍的一种采煤方法，其主要特点如下：在采煤工作面两端各布置至少一条巷道，构成完整的生产系统；采煤工序可分为破、装、运、支、处五个步骤，其中破煤和装煤可分别采用爆破、滚筒式采煤机或刨煤机，运煤采用与工作面煤壁平行铺设的可弯曲刮板输送机，工作面工作空间的支护可采用自移式液压支架或单体液压支架，采空区处理则通常采用全部垮落法、全部充填或局部充填法；随着采煤工作面推进，顶板暴露面积增大，矿山压力显现较为强烈。
二、厚煤层开采
我国的煤炭资源非常丰富，在我国煤炭资源中厚煤层占据着非常重要的地位，其储存量和生产量占我国煤炭资源总储量以及生产量的45%。因此，就需要煤矿企业对厚煤层的开采技术进行大力的开发和研究，使用先进的开采技术，从而提高煤层开采人员的工作效率，促进煤矿企业经济的快速发展。
（一）刀柱采煤法。刀柱采煤法一般情况都是在难以冒落的厚煤层开采中使用，适用于6厘米以上的煤层，其工作面的长度可以达到150米。同时，由于刀柱采煤法的使用工艺简单，设备的投资率较低，故障率较少以及自动化系统的安装，不仅提高了厚煤层的开采效率，而且降低了劳动力的强度，并避免冒顶事故的发生。但是其在使用的过程中也依旧存在着许多的问题，如：工作面的狭窄、较多的残留煤柱、煤层的自燃等问题。因此，在使用刀柱采煤法时要根据工作面的距离、采宽、煤柱之间的间距以及煤层自身的厚度进行设置，从而减少开采过程中安全事故的发生。
（二）放顶煤液压支架法。放顶煤液压支架法主要是通过岩石的运动形态和力学，对支架的受力、运动规律、结构等方面进行详细的分析，并通过虚拟的技术对煤层的受力与变形进行研究，从而获得全面的支架的资料，并根据数据进行设计。但是由于在开采的过程中过煤的空间不会因为采高的变化而变化，从而使得开采的过程相对困难。因此在对支架进行设计的过程中要将掩护梁的折现进行弯曲，从而降低开采过程中的干扰，确保煤层的回采率。
（三）减沉注浆法。减沉注浆法主要应运于厚煤层开采完成之后，地下空间的下沉中，该技术主要包含了3方面的原理：1、支撑原理。减沉注浆法通过地面钻孔的方法将混合浆液以及填充物注入到煤层的空间，对煤层进行支撑，以防开采的过程中出现下沉或者是弯曲的现象。2、压实原理。混合浆液以及填充物注入煤层之后，就会对岩体进行一定程度的挤压，形成另外的注浆空间，然后通过二次的填充，就可以对煤层的降沉效果进行有效地提高。3、减少地表的破坏。在厚煤层开采的过程中通过减沉注浆法，不仅可以对地表的变形以及沉降进行降低，而且还可以提高厚煤层的开采效率，促进煤矿企业经济的快速发展。
三、其他采煤技术
（一）水平分层开采。水平分层开采主要用于大倾角厚煤层的开采。其本质是以水平界面将煤层分为若干层，在各分层布置回采工作面，采煤工作面与煤层走向垂直并沿煤层走向推进。其缺点是：掘进率高、巷道维护量大且困难、假顶耗材大，通风系统复杂通风效果差、运料困难、采煤效率低及不易机械化操作。
（二）水力采煤法。国内地下水力采煤主要是采用水枪射流破煤，属于无支护采煤法。一般适用于稳定性差、埋藏复杂的急倾斜煤层。目前，水力采煤存在很多缺点，如：巷道掘进量非常大、采掘接替紧张、电力和水消耗大、煤炭回收率低、煤泥水的澄清和煤炭脱水困难、通风系统不完善及高压供水和煤水提升设备导致初期投入非常大。
四、煤层开采技术发展
就煤炭企业的生产实际来看，现阶段，在大多数储量较大、煤层分布不太深的矿井硬煤层高产高效现代开采成套技术应该在日趋完善的情况下逐步得到更加广泛的应用。但是，在此过程中，对于一些技术细节及不同煤巷的支护技术，還应当在相关行业科技和一线技术人员的实践研究中不断得到改善。除此之外，为了满足今后大机械化生产的必然趋势，煤炭企业及相关技术人员还应当结合大型机械设备，不断开发和应用一些辅助设备，确保开采过程的顺利高效讲行。
我国煤矿工业的煤层开采技术呈现出多样化的特征，虽然整个煤层开采技术基本可以满足社会经济发展的要求，但是推动我国煤矿工业煤层开采技术及采煤工艺的持续创新是其重点，这关系到我国煤矿工业在未来发展中能否实现可持续发展战略目标。
参考文献：
[1]肖梦雄.煤炭开采技术发展方向探讨[J].中国科技纵横，2013，（14）：274-274，277.
关键词：煤层；开采技术；薄煤层；厚煤层；
文章编号：1674-3520（2015）-12-00-01
我国是煤炭资源大国，拥有着丰富的煤炭资源，但由于地质因素的影响，各地区煤炭的含量不同。而煤炭的开采受地质条件和煤层厚度的影响，开采技术也是不尽相同。煤层按厚度分为五类：煤层厚度由0.3～0.5米为极薄煤层，0.5～1.3米为薄煤层，1.3～3.5米为中厚煤层，3.5～8.0米为厚煤层：大于8.0米为特厚煤层。本文在此主要对薄煤层、厚煤层的开采技术进行论述。
一、薄煤层开采
（一）薄煤层开采特点。1、薄煤层硬度大，作业面空间有限，工作人员及设备在作业面内移动困难，采煤机经常需要割底或者挑顶，这样大大增加了安全事故发生的概率。另外，作业面内工作条件普遍较差，有的工作人员长时间超负荷劳动，煤质相对较硬，给爆破、钻眼等过程带来了困难，从而增加了回采的成本。2、施工中采掘比例较大，掘进率高，采煤工作面接替困难。尤其是机械化采煤技术的发展，使得工作面推进速度加快，而回采的巷道多为半煤岩，综掘设备在这种环境下使用率低，导致掘进速度滞后于开采速度，造成接替工作的紧张。3、薄煤层的地质条件及赋存状况通常比较复杂，遇到褶曲、断层时难以布置巷道，对于采煤的进程影响较大。在掘进送面时需要提前圈开切眼，造成工作面减小；回采时又需要重新掘开切眼，造成采出率大大降低，影响煤矿的经济效益和社会效益。
（二）薄煤层开采技术。现阶段薄煤层开采矿井中主要以长壁式采煤为主，是目前我国应用最普遍的一种采煤方法，其主要特点如下：在采煤工作面两端各布置至少一条巷道，构成完整的生产系统；采煤工序可分为破、装、运、支、处五个步骤，其中破煤和装煤可分别采用爆破、滚筒式采煤机或刨煤机，运煤采用与工作面煤壁平行铺设的可弯曲刮板输送机，工作面工作空间的支护可采用自移式液压支架或单体液压支架，采空区处理则通常采用全部垮落法、全部充填或局部充填法；随着采煤工作面推进，顶板暴露面积增大，矿山压力显现较为强烈。
二、厚煤层开采
我国的煤炭资源非常丰富，在我国煤炭资源中厚煤层占据着非常重要的地位，其储存量和生产量占我国煤炭资源总储量以及生产量的45%。因此，就需要煤矿企业对厚煤层的开采技术进行大力的开发和研究，使用先进的开采技术，从而提高煤层开采人员的工作效率，促进煤矿企业经济的快速发展。
（一）刀柱采煤法。刀柱采煤法一般情况都是在难以冒落的厚煤层开采中使用，适用于6厘米以上的煤层，其工作面的长度可以达到150米。同时，由于刀柱采煤法的使用工艺简单，设备的投资率较低，故障率较少以及自动化系统的安装，不仅提高了厚煤层的开采效率，而且降低了劳动力的强度，并避免冒顶事故的发生。但是其在使用的过程中也依旧存在着许多的问题，如：工作面的狭窄、较多的残留煤柱、煤层的自燃等问题。因此，在使用刀柱采煤法时要根据工作面的距离、采宽、煤柱之间的间距以及煤层自身的厚度进行设置，从而减少开采过程中安全事故的发生。
（二）放顶煤液压支架法。放顶煤液压支架法主要是通过岩石的运动形态和力学，对支架的受力、运动规律、结构等方面进行详细的分析，并通过虚拟的技术对煤层的受力与变形进行研究，从而获得全面的支架的资料，并根据数据进行设计。但是由于在开采的过程中过煤的空间不会因为采高的变化而变化，从而使得开采的过程相对困难。因此在对支架进行设计的过程中要将掩护梁的折现进行弯曲，从而降低开采过程中的干扰，确保煤层的回采率。
（三）减沉注浆法。减沉注浆法主要应运于厚煤层开采完成之后，地下空间的下沉中，该技术主要包含了3方面的原理：1、支撑原理。减沉注浆法通过地面钻孔的方法将混合浆液以及填充物注入到煤层的空间，对煤层进行支撑，以防开采的过程中出现下沉或者是弯曲的现象。2、压实原理。混合浆液以及填充物注入煤层之后，就会对岩体进行一定程度的挤压，形成另外的注浆空间，然后通过二次的填充，就可以对煤层的降沉效果进行有效地提高。3、减少地表的破坏。在厚煤层开采的过程中通过减沉注浆法，不仅可以对地表的变形以及沉降进行降低，而且还可以提高厚煤层的开采效率，促进煤矿企业经济的快速发展。
三、其他采煤技术
（一）水平分层开采。水平分层开采主要用于大倾角厚煤层的开采。其本质是以水平界面将煤层分为若干层，在各分层布置回采工作面，采煤工作面与煤层走向垂直并沿煤层走向推进。其缺点是：掘进率高、巷道维护量大且困难、假顶耗材大，通风系统复杂通风效果差、运料困难、采煤效率低及不易机械化操作。
（二）水力采煤法。国内地下水力采煤主要是采用水枪射流破煤，属于无支护采煤法。一般适用于稳定性差、埋藏复杂的急倾斜煤层。目前，水力采煤存在很多缺点，如：巷道掘进量非常大、采掘接替紧张、电力和水消耗大、煤炭回收率低、煤泥水的澄清和煤炭脱水困难、通风系统不完善及高压供水和煤水提升设备导致初期投入非常大。
四、煤层开采技术发展
就煤炭企业的生产实际来看，现阶段，在大多数储量较大、煤层分布不太深的矿井硬煤层高产高效现代开采成套技术应该在日趋完善的情况下逐步得到更加广泛的应用。但是，在此过程中，对于一些技术细节及不同煤巷的支护技术，還应当在相关行业科技和一线技术人员的实践研究中不断得到改善。除此之外，为了满足今后大机械化生产的必然趋势，煤炭企业及相关技术人员还应当结合大型机械设备，不断开发和应用一些辅助设备，确保开采过程的顺利高效讲行。
我国煤矿工业的煤层开采技术呈现出多样化的特征，虽然整个煤层开采技术基本可以满足社会经济发展的要求，但是推动我国煤矿工业煤层开采技术及采煤工艺的持续创新是其重点，这关系到我国煤矿工业在未来发展中能否实现可持续发展战略目标。
参考文献：
[1]肖梦雄.煤炭开采技术发展方向探讨[J].中国科技纵横，2013，（14）：274-274，277.