煤矿井下采煤工艺及其技术应用

邢孟博

摘 要：采煤是煤矿生产运营中的关键环节，是重中之重。只有采煤的产量是高效的，采煤的质量是高标准的，煤矿的正常生产经营活动才是有保证的，煤矿的经济效益和社会效益才是有保证的，煤矿的生命力和市场竞争力才是旺盛的。但是，鉴于煤矿井下地质条件的复杂多变，所以，千篇一律的采煤方法肯定是难以收到上述成效的。因此，如何通过对采煤工艺及其技术的有效合理应用来保证煤矿的高产稳产，就成为了煤矿生产运营中管理者们孜孜不倦的探求目标。

关键词：煤矿井下；采煤工艺及其技术应用；概述；分析

一、煤矿井下采煤工艺及其应用技术概述

所谓采煤工艺，学术领域也将之称作为“回采工艺”，通常来讲，主要指的是“采煤工作面各工序所用方法、设备及其在时间、空间上的相互配合。”例如，炮采法、普通采煤法、综合机械化采煤法以及智能化采煤法等，在我国煤矿生产作业中都是比较常用的，是具有代表性的几种采煤工艺。在实际煤矿井下的采煤作业中，一方面，作业煤层的自然条件是有差异的，另一方矿工在不同采煤过程所使用的设备也是有差异的，所以，这就导致了回采工作工序方法的不同，例如，不同的回采工序，其在顺序、时间、空间上的要求是各不相同的，因而这就要求矿工在进行采煤作业的时候，要结合井下地质环境、自然条件、地形结构等的不同而采用不同采煤工艺。通常，煤矿井下采煤工序比较常用的主要有流水作业、平行作业以及流水作业和平行作业的相结合作业等，那么在具体开采中到底应该选择那种采煤工序和如何保证所选择的工序在时间和空间上实现了合理分配呢？要解决这些问题，就必须要保证工序安排方法的合理性，一般的做法为：首先要以保证煤炭的开采数量和质量作为主要工序；其次是要捋顺支护线、回柱放顶线等各工序之间关系；最后是根据工序之间的关系来确定对它们在时间上和空间上应如何进行匹配。

二、煤矿井下采煤工艺及其应用技术分析

我国具有“富煤、缺油、少气”的资源禀赋特点，在能源结构中主要是以煤炭为主，原油和天然气资源的对外依存度较高，以2018年为例，这一年我国原油对外的依存度达到了70%，天然气对的外依存度达到了43%。我国是产煤大国，以2021年为例，这一年我国煤炭的总产量超过了84亿吨，占到了世界煤炭产量的50%以上。然而，虽然我国煤炭资源储量丰富、分布面积广、煤种齐全，但是却也仍存在资源分布不均匀的情况，例如，我国现行的煤炭资源分布呈现出的是“北富南贫，西多东少”的状况。针对这种状况，我国在《煤炭工业发展“十三五”规划》全国煤炭开发总体布局中提出了压缩东部、限制中部和东北、优化西部的发展方略，这是基于我国东部地区煤炭资源开采条件复杂、中部和东北地区则开发强度大且资源多在深部、西部地区资源丰富且开采条件好的特点形成的，这也从政策层面上阐释研究分析煤矿井下采煤工艺及其应用技术的必要性和重要意义。

下面就沿时间轴对我国煤矿井下采煤工艺及其应用技术进行分析：

首先，新中国成立后，我国在煤矿井下采煤作业中最早应用的是炮采法，属于人力开采，集中采用这种方法是在上世纪的五六十年代，以柱室法为主，这种方法不但回采率非常低下，而且还得留下煤柱作支撑。其工序流程为“破煤-装煤-运煤-支护-留下采空区不做处理”。炮采法的工艺特点表现为：采煤和支护都是以人工为主，劳动强度大、材料消耗大，但生产效率低、安全系数低，在小范围特殊地质构造方面占有优势。炮采法对环境的影响表现为：产生了大量粉尘和有害气体，作业人员在防尘技术和生产技术落后的条件下，为了顺畅呼吸，基本上是不戴口罩的，因而煤粉尘会大量涌入作业人员肺部，并且当时所有采煤工艺技术的完成都要依赖人工，因此作业人员的劳动强度也非常大，此外再加上加上巷道的支护措施和支护设备也非常粗陋和简陋，因此，采煤作业人员在人身安全方面要承受着重大威胁。

其次，进入七八十年代后，普通采煤法在我国煤矿井下采煤作业中得到了较好的应用，并逐步普及开来。从采煤工艺及其技术应用的角度来看：1.对液压技术的应用已经成熟，机械采煤已经奠定了技术基础，液压单滚筒采煤机开始在采煤作业中应用，破煤和装煤而已经合而为一，采煤效率较人工爆破时期有了大幅度的增强；2.小型刮板运输机和滚筒式皮带机在运煤中发挥着主要作用；3.液压支柱和金属铰接梁被投入使用，作业人员劳动强度开始下降。普通采煤法的工艺特点表现为：采煤和装煤都是由滚筒采煤机或刨煤机来完成的，一定程度、一定范围内的实现了机械化采煤作业，产量比之前有了较好的提高，但是，架设的支架和回撤等工作仍然要由人工来完成，劳动强度大问题仍然没有得到有效解决。普通采煤法对环境的影响表现为：减少了爆破环节，将破煤和装煤合而为一，煤粉尘量下降了很多，但作业环境和条件仍然艰苦，安全事故的威胁没有得到解除，支护工作中的设备搬运等工作仍然是以人工为主，重体力劳动仍然是作业人员每天要承受的现实问题。

此后，到上世纪末与本世纪初的交汇之际（上世纪九十年代与本世纪初叶），机械化采煤工艺及其技术在我国煤矿井下开采作业中基本上得到了广泛的普及和全面的应用。从采煤工艺及其技术应用的角度来看：1.双滚筒采煤机完成了对破煤与装煤的有机结合，煤炭产量出现快速增长，例如，一个采煤队年采煤100万吨已经不是新闻2.刮板机、破碎机、转载机等先进设备在采煤作业中得到了广泛应用，煤炭运输流出更加顺畅；3.综合液压支架被广泛应用于采煤作业中配合装煤，液压支架对岩石具有强有力的支撑作用，让开采煤层的厚度和效率都获得了提高。机械化采煤工艺及其技术对环境的影响表现为：采煤与顶板等工作实现了机械化管理，大功率、大滚筒采煤机和大采高液压支架开始被投入使用，实现了在厚度五米煤层中一次采全高和在特厚煤层中进行放顶煤开采，充分体现出了高端技术采煤的高效、低耗、安全和降低污染的特点，这种采煤工艺目前仍然是煤矿井下采煤作业中的主流，在劳动强度、环境和矿工人身安全保障都具有划时代的意义，同期，煤层注水、瓦斯预抽、防尘、降尘等已成为采煤工艺及其技术管理工作的中的重要内容，高强度人工体力的支出的现象被消灭了，采煤作业人员自我保护意识提高了，煤矿井下采煤作业终于等来了属于自己的“高光时刻”，有些先进矿井已经开始尝试使用自动化开采作业。

目前，在计算机应用技术、信息通信技术、互联网技术、大数据技术、工业物联网技术、云计算技术和远程监控技术等的支持下，智能化采煤工艺及其技术应用受到了业界的高度关注，但是智能化采煤工艺及其技术应用尚且处在发展之中，尚有很多需要完善和健全的地方，例如，在对破煤、装煤、运煤、支护和采空区处理的上，就还在继续沿袭和使用原有的采煤工艺及其应用技术，当然，对于智慧电脑的应用，使以视频方式调度和指挥生产成为可能。智能化开采工艺及其技术应用的特点表现为：有效减少了采煤作业的人数，实现了无人值守，可以远距离进行生产调度和指挥。智能化开采工艺及其技术应用对环境的影响表现为：缩短了作业人员在采面的停留时间，不易受到冒顶、瓦斯、涌水、粉尘等的威胁，矿工的生命安全和身心健康得到了更好的保障。

参考文献：

1.淺谈煤矿开采中井下采煤技术及采煤工艺选择[J]. 史四弟;武太生.中国石油和化工标准与质量，2021（16）

2.浅谈煤矿开采中井下采煤技术及采煤工艺选择[J]. 苏乐斌.石化技术，2020（10）

3.井下采煤技术及采煤工艺的选择探讨[J]. 高乾.城市建设理论研究（电子版），2018（33）

4.井下采煤技术与采煤工艺的选择探讨[J]. 张晓琨.中国石油和化工标准与质量，2020（22）