煤矿开采技术应用技术现状的分析

发表时间:2020/6/30   来源:《科学与技术》2020年1月第3期   作者:薛龙 涂政
[导读] 在煤炭产业成为全球重要产业的同时,采煤技术却没有得到同步发展
        摘要:在煤炭产业成为全球重要产业的同时,采煤技术却没有得到同步发展。由于煤炭需求量逐年增多,价格也在逐年攀升,很多煤矿公司都加大了开采量,以获得更大的利润。因此,能否拥有高效的煤矿开采技术对煤矿企业来说,是至关重要的。该文就煤矿开采技术应用现状进行详细分析与探讨。
         关键词 :煤矿开采;采煤形式;开采现状;开采技术

         1、煤矿开采的主要形式
         1.1、地下采煤
         地下采煤也称井下采煤按落煤技术方法,地下采煤包括机械落煤、爆破落煤和水力落煤三种。这种煤矿开采方式的优点是产量大,效率高,成本较低,减少了支护费用,主要缺点是回采率低。1.2、露天采煤
         煤层上覆的岩石及覆盖物,使煤敞露地表而进行开采的方法称为露天开采。这种煤矿开采方式的优点是生产空间不受限制,机械化水平高,劳动效率高,生产成本低,建设速度快。回采率可达90%以上,死亡率仅为地下采煤的l/30左右。主要缺点是占用土地多,会造成严重的环境污染,同时也带来移民搬迁、土地复垦等一系列问题。另外,受地形及气候条件的制约,对开采条件也有极高的要求。
         2、对煤矿开采技术进行广泛推广的必要性
         深入开发和利用自然资料在新一轮的经济政策作出调整后已经成为了各个行业所关注的焦点。大部分煤矿资源都是用于燃烧原材,特别是在电力行业的应用中,同时产出大量的电能供应给电气设各和机械设备,维持他们的正常运行。传统煤矿开采模式所编制的采矿操作流程和工艺流程不合理,这主要是受到技术条件的限制,最终导致了浪费大批的煤矿资源。积极推广煤矿开采技术无论是从哪个角度来考虑都具有非常重要的现实意义。
         (1)安全生产采矿技术的引入可以充分体现出高科技作业模式的价值,可以显著提升煤矿资源的开采效率,同时煤矿开采技术的应用也可以保证安全生产,对采矿的意外事故发生可以严格进行控制。我国大部分煤矿资源都分布在偏远地带或山区,为了避免意外事故的发生,采用智能化控制系统以及多功能的机械设备,建立可靠、稳定、安全的采矿流程。
         (2)减少浪费我国的煤矿资源遍布不同地域范围,储存量极为丰富。然而大储存量并不是就意味着资源的利用效率也一样就高,行业长期以来难以解决的一个问题就是偏低的煤矿开采效率。结合先进的采矿技术,能够大大的降低资源的浪费,同时也能够有效提高作业现场的生产效率。比如说:用先进的机械设备代替人工操作,其具备节省时间和节省人力的双重优势。
         (3)创造收益科学技术是带动产业增收经济效益的根本是不可争议的第一生产力。在国家宏观调控的指导下,煤矿开采已经逐渐形成了相关的产业链,其已经不再只是单一的供应能源,在国民经济收入的份额中煤矿产业占据了很大的比例。煤矿开采技术的广泛推广,能够让煤矿工程的质量和产量等相关指标得到有效改善,能够促进产业结构的优化和升级,能够促进产业收益的进一步提升。
         3、我国煤矿适用的技术
         煤矿的开采标志着社会产业经济和能源供应的密切联系,是主要的开发和利用自然资源的途径。在采矿生产期间企业设计的作业模式,随着不断成熟的煤矿开采技术条件也变的越来越高级。通过相关数据显示,目前,有60%以上的私营煤矿企业建立了机械化采矿模式,有80%以上的国营煤矿企业实现了自动化生产。
         (1)特殊采矿技术
         为了保证资源的有效利用,针对一些煤矿资源地址环境特殊的情况,设计独特的采矿模式。海洋采矿和物理化学采矿,特殊采矿法主要包括以上两个方面。物理化学的方法是溶解、熔融、浸取有用的成份,将熔融或者是溶液体从低下举升到地面进行提取。该类方法工作条件好,见效快,节省投资。
         (2)电子信息技术
         大深度的地质层是煤矿资源的主要分布层,现代采矿工程的最常见形式就是地下煤矿开采。要先确定矿井的深度、位置、布局等情况然后才开始正式动工采矿,采用电子信息技术可以为获取各类信息提供便利。在井下采掘煤矿期间,机械设备利用通信设备和电子仪器连接成监控系统,对煤矿开采的实际状况进行详细的记录。电子信息的重点技术就是通信技术,传输和接收地下的矿井信息并及时将信息反馈给地面的控制人员是其核心功能。
         (3)机械技术
         机械化开采可分为地下开采和露天开采两个大类,大部分矿床都是采用普通的机械化技术进行开采。露天开采是先剥离矿体上覆盖的岩层,然后对矿体自上而下进行开采。由于露天矿敞露地表,所以可以采用大型的采矿机械,矿石损失少、作业相对安全、贫化率低等是其所具有的特点。


         (4)计算机技术
         煤矿企业尽管引用了不同型号的机械设备,但是运用与煤矿生产的早期机械技术实际上都是处于半自动的状态,大部分要完成采矿作业都需要进行人工操作。更高级别的自动化操控机械技术还没有完全实现,依IEt难以稳定的完成一些高难度的设备操作。计算机技术在新时期的地面煤矿开采中得到了应用,其采用计算机设备控制机械化生产,建立了煤矿机械的自动化操作系统,同时对于煤矿的相关数据也能够帮助采矿人员进行分析,可以提供完整的一套采矿路线。
         4、小煤矿采煤使用的新技术
         (1)滑移支架放顶煤采煤法:适用于厚度为5m,主要为倾斜煤和急倾斜煤层。滑移支架顶端由顶梁和支柱组成。前梁和后梁通过顶梁和前弹簧钢或导向槽连接,支架支柱为液压单支柱,数量是2~5个不等,与顶梁之间通过销轴连接。滑移支架比较安全可靠,可移动,容易拆装。
         (2)II型钢梁放顶煤开采法:II型钢梁放顶煤工作面支护采用II型钢梁、单体液压支护对棚架设,工作面采用放炮落煤,人工破网放煤,运煤分别进行。在煤层存在条件较差和埋藏水平较浅的地区使用该技术比较好。
         (3)伪倾斜柔性掩护支架采煤法:适用于厚度2~6m的煤层,埋藏稳定、变化稳定的煤层。伪倾斜柔性掩护支架采煤法将工作面倾角变缓,工作面较长,从而具有适应缓斜、倾斜煤层走向长壁采煤法巷道布置和生产系统简单、掘进率低等一系列的特点。此采煤法利用掩护支架把工作空间和采煤空间隔开,大大简化了复杂顶板管理工作。为安全生产工作创造了良好的条件,亦减轻工人劳动强度。
         5、开采方法的选择
         煤矿开采,应因地制宜,秉承安全、经济、回采率高的原则,减少资源、材料、劳动力等的浪费,注重环保。(1)综采:适合煤层比较理想、地质条件好的煤田。(2)放顶煤开采技术:适合煤层比较理想,顶板比较破碎的情况。(3)普通机械化采煤:适合煤层块段储量不大,地质条件复杂的矿井。(4)炮采:针对边角煤层块段,地质构造区域内的煤柱。
         6、我国煤矿开采技术的发展前景
         6.1、开采工艺多元化
         我国在不断发展现代化的采煤工艺同时,应不断发展多样化、多层次的采煤[艺,以此来建立起具有我国特色的采煤工艺理论。通过不断改善作业条件,提升机械化水平和单产水平,实现开采工艺多元化。
         6.2、提高开采技术质量
         相应的技术人员要根据采场的具体情况,制定相应的采场开采理论。针对性分析高深采场及其开采条件,研究在环境比恶劣情况下支架岩层间的作用机理,研发比较科学合理的岩层控制的技术,以此确保煤矿开采的安全和高效。
         6.3、提高深矿开采技术
         冲击矿压防治、煤层开采的矿压控制、井巷布置、瓦斯和热害治理和深井通风是在深矿井中进行煤炭开采的关键性技术攻关目标。要提高深矿开采技术,急需大力研究:深井作业场所的工作环境的变化;深井围岩状态及应力场和分布状态的特点;深井冲击矿压的防治技术同监测、监控技术;深井巷道的快速掘进和支护技术及装备、深井的高产高效开采的有关配套技术;深矿井开采的热害治理技术及装备等等。
         6.4、采煤技术的发展方向
         有效提高数字技术水平,根据数据规律进行深入的研究。积极发展相应沉降控制理论及其关键性技术,不断研究并应用多种填充技术及组合式的填充技术,对村庄的房屋进行加固和改造、重建的技术,研发煤矿开采和煤矿所在城市的合理开采沉陷的控制、开采相应村庄下的压煤、矿井水资源化、土地复垦等新技术。
         7、结语
         我国的煤炭开采历史悠久,但是仅依靠过去的资本,不提高技术水平是不够的。随着时代的变迁和经济的发展,煤矿开采技术必须逐渐更新,以适应经济建设。我国煤炭资源储量丰富,发展煤炭工业必须具备合理可行的开采资源技术条件煤矿开采作为一个古老的行业,如何跟随现代化的脚步,是一个很严峻的问题。针对现代人日益增长的需求,煤矿开采技术也在不断提高。煤矿开采逐步向现代化发展,其前景是良好的,让我们拭目以待。
        
         参考文献
         [1]张建民.中国地下煤火研究与治理[M].北京:煤炭工业出版社,2008.
         [2]何荣辉.改进小煤矿采煤方法和开采工艺探讨[J].新农村(CN23—1552/S),2010(5):43—44.
         [3]刘过兵.采矿新技术[M].北京:煤炭工业出版社,2002.[4]史杰.煤矿采矿新技术的探析[J].华章,201l(8):67—68.
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