李伟
山东新矿赵官能源有限责任公司，山东 德州， 251113
摘要：现阶段，我国煤矿开采机械已进入一个崭新的阶段，已全面更新普通机械化工作设备，大力推广运用连采技术及相关设备，综合采煤机械化设备向程序化、大功率方向发展，煤矿开采技术大幅提升。
关键词：井下；采煤技术；采煤工艺
井下采煤与露天煤矿开采有着很大的区别，具有很高的特殊性。由于井下采煤环境复杂，存在着诸如瓦斯等大量不稳定因素，对采煤技术和工艺有着很高的要求，一旦发生疏忽，很容易引发安全风险，同时，井下采煤的效率也相对较低。为了确保井下采煤工作的安全，必须通过对采矿技术的深度应用。由于我国各地的地理环境之间存在着明显的差异，各地煤矿的井下环境也自然存在很大的差异，必须根据实际情况，因地制宜，来选择采矿技术。对于部分煤矿而言，常规开采方式容易引发地质沉降等问题，除此之外，一些老矿区由于煤炭资源已经趋于枯竭，使得矿区开采需要更高的成本。整体而言，合适的开采技术、完善的开采设备和配套工艺，都是确保井下采煤作业安全有序进行的关键因素。
1井下采煤主要技术和方法
1.1放顶煤开采技术
放顶煤开采技术主要是针对于采煤工作面采用现有设备采高仍然不能一次性回采全高的极厚煤层，尽量将煤炭回采出来，能有效提高回采率，提高产能的方法，同时带来较大的经济效益。该方法的缺陷是对煤层顶板破坏较大，若顶板岩性不稳定极易造成顶板事故；瓦斯涌出量较大的煤层采用放顶煤开采易造成大量瓦斯涌出或瓦斯积聚，开采风险系数高，易发生开采事故。
1.3长壁开采技术
长壁开采技术是当今使用最为广泛的开采技术，该技术创新弥补传统采煤技术的弊端，具有高效率、生产环境安全以及机械化程度高等优点。该方法特点：①增加工作面长度，提高单循环回采效率，从而提升循环产量；②减少水平内布置阶段数量，从而减少采区巷道布置，降低采区准备成本，同时也缩短采区准备时间。
2提高井下采煤技术水平的有效策略
2.1加强地质勘探
煤层中的断层、陷落柱和褶皱等地质构造都会给煤矿采煤技术和工艺的应用带来明显的影响和问题，为此，加强地质勘探，以降低地质条件的不确定性所带来的影响，成为井下采煤工作准备阶段的重要环节之一。过去的勘探方法，所获得的数据相对较为粗糙，特别是对于落差小于2m的断层，通常无法进行有效的勘探。对此，要采用物探和钻探相结合的方式，对煤层的地质结构进行系统而全面的勘探，重点是对一些小型断层情况进行勘探，因为这些小断层往往存在着瓦斯突出和突水等安全隐患问题。与此同时，在分析和处理勘查数据的过程中，要对一些异常和出现错误的数据予以重视，如单次勘探未能达到预期效果，则需要进行多次勘探，以查明具体情况。
2.2提升巷道快速掘进能力
目前，巷道掘进速度的发展面临瓶颈，限制了井下采煤的效率，因此，如何加快巷道掘进，称为值得研究的问题。其关键在于，要提高掘进过程中的破岩速度和巷道支护速度，同时也要考虑地质条件的安全性。具体来看，为了进一步提高巷道掘进的速度，首先，要通过勘查，详细了解开采区域的地质情况，并采取措施，确保矿井中的瓦斯含量低于临界值，将瓦斯事故的隐患降到最低；其次，要采用先进的掘进工艺，这并不仅仅是选用高技术水平的掘进设备，更重要的是，必须衔接好掘进工作的各项流程；最后，要针对岩巷掘进效率低这一特点，避免长时间频繁在岩巷中掘进，而是要尽量提高煤巷的掘进量，可通过运用连续采煤机和锚杆机的方式，来提升掘进能力。
2.3加强互联网技术的应用
为确保井下采煤作业具有更高的效率和更高的安全性，实施有效的监控措施是一个重要途径。对此，可建立煤矿安全物联网监控系统，通过无线语音、无线数据和无线视频等信息传输方式，对矿井内的设备工况、人员位置、机车位置以及煤层的地质条件变化等要素进行实时监测。与此同时，矿井内的数据信息在传入服务器后，能够与矿井外部管理机构的信息之间进行共享，进而实现了整个系统中信息的有效分析处理和应用。整体来看，互联网技术在井下采煤作业中的有效应用，加强了煤矿企业各部门之间的有效沟通，确保开采过程的顺利进行，同时也使得开采过程的安全性显著提升。
3采煤工艺分析
3.1综合机械化采煤工艺
3.1.1割煤
割煤工序主要包括破煤及装煤。割煤工序采煤机主要有两种类型分别是滚筒式采煤机和刨煤机。滚筒式采煤机主要有单滚筒采煤机和双滚筒采煤机两种。为了适应采煤采高不断变化以及煤层顶起伏变化，一般使用可调高双滚筒采煤机进行割煤。双滚筒采煤机通常对上割顶煤使用前滚筒，下割底煤使用后滚筒。采煤机在割煤时通过滚筒的旋转，将煤送入刮板输送机。采煤机割煤方式主要单向割煤和双向割煤两种，对于顶板稳定性差、倾角较大的综采面适用于单向割煤，煤层赋存稳定，倾角较缓的综采面适运用双向割煤。
刨煤机与滚筒式采煤机相比，具有结构简单，设备造价低，检修和管理比较容易，易于实现自我控制和工作面无人操作等优点：特别是在薄煤层机械化开采方面，刨煤机占有重要地位，但刨煤机生产效率较低，地质条件适应范围较窄，采高较大时设备稳定性差，困此限制在煤层赋存稳定、构造简单、不含坚硬的夹矸，顶板比较稳定，煤厚2m以下的较软煤层中使用。目前在我国使用较少。
3.1.2运煤
刮板输送机可以将采煤割下的煤炭装载并运送出采煤工作面，然后通过皮带运输至煤仓。通常情况下输送机运送能力需要超出采煤机生产能力。
3.1.3工作面支护和采空区处理
工作面采用液压支架支护，支架通过高压液体驱动，可自行完成支撑、切顶、前进、推动刮板输送等。当前主要有两种支护方式：及时支护和滞后支护。及时支护是在采煤机割煤后先移支架，再移输送机，其回采工艺过程为采煤、移架、推溜，该方式适用于顶板破碎并易冒落的情况下。滞后支护是在采煤机割煤后，先推溜再移支架。其回采工艺过程为采煤、推溜、移架。此方式用于顶板岩石不易冒落的工作。对于采空区的处理有充填法、缓慢下沉法、全部垮落法等。
3.2普采工艺
普采工艺是通过利用机械化设备进行破煤及装煤。该工艺与综采工艺差别在于普采工艺需要人工完成单体支柱支护空间顶板和设备机械功率较小。因为此工艺需求较大的劳动量，所以其在安全性及经济效果方面不及综采工艺，但对于煤层变化较大的地质适应面广泛。
3.3炮采工艺
3.3.1爆破落煤
爆破落煤要求精准爆破、对顶板未产生破坏、尽量使煤块破碎规则、底煤无残留等，同时尽量减少炸药消耗以及崩到采煤设备。最近几年，各煤矿企业按照国家相关规定，配备了爆破相关技术人员，也加大了爆破人员培训力度，对炮眼布置和炸药量进行优化，提升爆破率。
3.3.2装煤
在进行爆破之前，预先设置挡煤板，有效将大部分煤炭留在刮板输送机内，再由人工进行装载。
4采煤工艺的选择
4.1适于采用综采工艺的条件
综采工艺有劳动强度低、安全、低耗、高产、高效、工作环境好等多种优点，但对复杂地质条件的煤层适应性差，其设备昂贵，需要较大投入，同时综采工艺生产效率取决于生产体系、煤层储存以及经营管理等诸多因素。
4.2适于采用普采工艺的条件
与综采设备投入相比，普采设备投入较低，但产量可达综采产量的一半以上。且普采工艺适应地质变化能力较强，工作面易于搬迁，对于综采工艺难以发挥的地质构造不规则工作面，普采工艺大有发挥，普采工艺技术设备简单，操作容易，组织生产等方便。所以，对于我国的中小型煤矿产业机械化可采用普采。
4.3适于采用炮采工艺的条件
炮采工艺具有适应面广、机械设备投入较少、操作简单已掌握等优点，缺点是单位产量较低、井下劳动环境差等。依据我国相关技术政策等，凡是不适合使用机械化设备进行开采的煤层，皆可使用炮采工艺。当前，炮采工艺在我国主要适用于地质构造复杂的煤层。
4.4连采工艺
连采工艺是指运用井下采煤机进行破煤以及使用可收缩输送机运输采煤同时依靠铲车进行物料搬运及工作面清理。保持采煤全过程实现机械化设备操作。此项采煤工艺是对综采工艺的改进创新，既对综采技术不足进行弥补，也是对其机械化采煤技术的优化延伸，此项工艺符合我国才煤业当今发展需要，同时在社会实践中取得不错的经济效益。
5结束语
综上所述，随着我国能源产业持续发展，井下采煤技术与工艺已经发生较大变化，这也为我国采煤行业的发展带来新的契机机遇。煤矿开采技术是煤矿生产的核心，是高效矿井建设的核心。煤炭企业的生产质量指标主要取决于井下采煤技术和工艺的适用性和先进性。所以，选择采煤工艺应本着高效、高产、安全性高的原则，选择适宜采煤技术与工艺。
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作者简介：李伟，男，1976.04--，汉族，山东蒙阴人，山东新矿赵官能源有限责任公司董事长、副经理，工程师，主要从事煤矿企业安全生产、技术工艺、经营决策、产业发展等工作，研究方向为矿井采煤、掘进、支护、防治水等技术工艺。