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摘要:伴随着我国经济的迅速发展,煤炭资源的需求量也越来越高,这就要求煤矿必须在保障生产安全的基础上为经济发展提供充足的能源支持;而在井工开采煤矿的生产过程当中,为了促使煤矿生产向高产、高效、高安全和高可靠性的方向发展,选择适宜的采煤工艺至关重要,应结合不同的开采条件和开采需求进行详细分析;本文通过对常见的井工开采采煤工艺及其选择进行了整理分析,以期在实际生产过程当中有借鉴意义。
关键词:煤炭资源;井工开采;采煤工艺;选择
引言
一直以来,井工开采煤矿选择合适的采煤工艺都是建设高产高效矿井的核心问题,随着科学技术的进步,越来越多技术先进的采煤工艺陆续涌现,但是在实际生产过程当中,不同的采煤工艺却存在着不同的优缺点,导致不同的采煤工艺适用范围也存在一定差异,而采煤工艺对煤炭资源开采效率又起到了至关重要的作用,因此为了保障煤矿安全生产并提高煤矿开采效率,必须要实事求是地结合煤矿开采技术条件来选择合理的采煤工艺。
1采煤工艺的发展历程
我国采煤工艺的发展大体可以划分为三个历史阶段。
第一个历史阶段,由20世纪50年代初到60年代初,主要采用爆破落煤,人工装煤,木支柱支护,普通拆卸前移刮板输送机运煤,人工回柱放顶,简称炮采历史阶段。
第二个历史阶段,由20世纪60年代初到70年代中期,主要采用机械化破煤、装煤,采煤工作面刮板输送机发展为可弯曲式,采场广泛使用金属摩擦支柱与铰接顶梁配套进行支护,简称普采历史阶段。
第三个历史阶段,由20世纪70年代中期到现在,发展为全部工序以机械化作业为主的综合机械化采煤工艺,简称综采历史阶段;同一时期,结合我国具体条件,又研制出了单体液压支柱并逐渐取代金属摩擦支柱,形成了“高档”普采采煤工艺。
目前,在我国井工开采煤矿中,除了少数矿井采煤工作面生产技术达到了国际先进水平外,整体上指标与先进产煤国家尤其是澳大利亚、美国等尚有较大差距;综采采煤工艺比重与西欧国家相比也是落后的。未来,我国煤炭行业将继续通过供给侧结构改革,不断调整煤炭布局结构及生产结构,逐渐淘汰落后的生产技术,减少煤矿个数及采煤工作面个数,发展综采采煤工艺,提高单产,实行一矿一面生产,减人增效,提高煤矿的经济效益,努力达到或接近国际先进水平。
2常见的采煤工艺
2.1炮采采煤工艺
炮采采煤工艺是指采煤工作面利用爆破方法落煤、爆破及人工装煤、输送机运煤、单体液压支柱和铰接顶梁支护的采煤工艺系统。其管理要点为:①爆破后保持煤壁平直,不崩倒支柱,不崩坏顶板,不留顶、底煤。②尽量采用爆破装煤或机械装煤,以减轻工人劳动强度。③遵守先支护、后装煤、再回柱的安全作业原则,爆破后先敲帮问顶,清除伞檐、危石等不安全因素;然后挖柱窝,打临时支柱,再边打基本支柱,边装煤;最后再回掉旧支柱,新旧支柱二者错距15-20m,回柱顺序沿采煤工作面由上而下、由里而外,在近水平煤层的采煤工作面中,也可分段分组平行作业。
2.2普采采煤工艺
普采采煤工艺是指采煤工作面利用机械方法破煤和装煤、输送机运煤、单体液压支柱和铰接顶梁支护的采煤工艺系统。其管理要点为:①加强机道支护,机道是采煤工作面支护的薄弱点,这里往往由于不能及时支护或者片帮而发生局部冒顶,一般采用向煤壁开梁窝架超前梁,落煤后立即打临时支柱,提高支柱初撑力和支护刚度等方法来加强机道支护。
②加强放顶线支护的稳定性,由于基本顶来压或者直接顶垮落,往往由于水平推力而推到末排支柱,一般采用斜撑把排柱连锁起来,形成一个防护整体,必要时再加打木垛,硬顶板时打双排柱,或打对柱、丛柱等增加切顶力等方法使末排支护不仅支撑力强而且支护状态稳定。③加强采煤工作面端头维护,一般采用四对八梁的走向大抬棚的支护形式。④加强采煤工作面“三度”管理,一是应以满足采煤工作面最困难状态下围岩体系—支柱平衡,而不发生顶板事故为准则来加强支护强度;二是必须加强支柱抽样试验和失效检查,充分掌握采煤工作面支柱的实际阻力情况来设计支柱密度;三是通过确保支柱支在实顶、实底上,顶、底板松软时穿鞋戴帽,保持支柱有足够的初撑力等措施提高支护刚度。
2.3综采采煤工艺
综采采煤工艺是指采煤工作面利用机械破煤、装煤、运煤,液压支架支护的采煤工艺系统。其管理要点为:①做好综采设备总体配套,具体包括设备的尺寸配套和设备的能力配套。②提高操作技术,采煤机操作须根据煤质软硬、顶板状况保证匀速牵引,根据煤层变化严控采高,常检查、勤观察,确保机身稳定。液压支架操作要求“细、匀、净、快、够、正、严、紧、平”,“细”指移架前要细心观察顶板、煤壁状况;“匀”指支架间距要调均匀;“净”指及时清理支架内的浮煤、浮矸;“快”指少降快拉,带压移架;“够”指移架步距与采煤机截深一致;“正”指移架方向正;“严”指架间支护严密;“紧”指支撑后要保证达到足够的初撑力;“平”指顶梁、底座支平,接顶良好。③抓好三直一平,即煤壁直、输送机直、液压支架排列直和输送机铺设平。
3采煤工艺的一般选择
由于我国煤田地质条件的复杂性,结合我国煤炭行业的发展现状,造成了我国井工开采煤矿的技术装备层次多样,因此,在未来相当长的时期内必将是综采、普采、炮采三种采煤工艺并存的局面。
就目前井工开采煤矿采煤工艺发展趋势来看,综采采煤工艺无疑是重要的发展方向,它具有高产、高效、安全、低耗、劳动条件好、劳动强度低等优点;但综采设备价格昂贵,综采生产优势的发挥有赖于较好的煤层赋存条件、全矿井良好的生产系统以及较高的操作和管理水平。根据我国采用综采采煤工艺生产的经验和目前的技术水平,综采采煤工艺适用于一些煤层地质条件较好、构造较少,上综采采煤工艺后能很快获得高产、高效,或者某些地质条件特殊,但上综采采煤工艺后仍有把握取得较好经济效益的大、中型矿井。
普采设备价格较便宜,一套普采设备的投资仅相当于一套综采设备投资的四分之一,而平均产量却能达到采用综采设备产量的三分之一。普采采煤工艺对地质变化的适应性比综采采煤工艺强,采煤工作面搬迁较容易,对于推进距离短、形状不规则、小断层和褶曲较发育的采煤工作面,综采采煤工艺的优势难以发挥,而普采采煤工艺则可取得较好的效果。与综采采煤工艺相比,普采采煤工艺操作技术较易掌握,组织生产比较容易。因此,普采采煤工艺是我国中、小型矿井发展采煤机械的重点。
炮采采煤工艺的主要优点是技术装备投资少,适应性强,操作技术容易掌握,生产技术管理简单,是我国目前仍然采用较多的一种采煤工艺,但是,由于炮采采煤工艺单产和效率低、劳动条件差,根据我国的技术政策,凡条件适于机械化开采的炮采工作面,特别是国有重点煤矿,都要逐步改造成为普采工作面。
结语
综上所述,随着科学技术的不断发展,井工开采采煤工艺体系的完善速度也在不断加快,新技术、新设备的应用,不仅提高了开采工作效率,而且提高了开采安全性。通过分析三种常见的井工开采采煤工艺在应用过程中的管理要点及其选择策略,对于促进井工开采煤矿安全可持续生产有着积极的意义。
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