现代采矿技术理论的发展历史及其发展动力分析

现代采矿技术理论的发展历史、发展动力分析及我国煤炭工业在新世纪的发展战略现代采矿技术的发展与采矿理论的发展是密切相关的，它们相互依存、相互促进、共同发展。

现代采矿理论与系统工程紧密相联，系统工程理论和方法渗透到采矿工程中的各个方面，使采矿理论有了新的进展，更适应现代化的管理和决策。

一、采矿技术及发展过程我国是世界产煤最多的国家，地域辽阔，煤炭赋存条件各异，有许多种不同类型的采矿方法以与技术，其发展过程具有很强的代表性。

下面就我国的采矿技术进行论述。

1、原始的采煤技术早在六、七千年前，我国就已开始进行煤炭的矿业开采。

1840年鸦片战争后，我国的采煤方法仍然非常落后，采用原始的穿峒式、残柱式、高落式等采煤方法，采掘等主要工作，仍然依靠工人繁重的体力劳动。

1895年以后，日、英、德帝国主义相继在我国开矿，20世纪30年代，日本帝国主义占领了我国东北，以掠夺中国煤炭资源作为其穷兵黩武的重要政策。

掠夺性的采煤方法日趋严重，滥采滥挖，开采的煤炭资源损失率高达70%~80%以上；矿工的劳动条件极端恶劣，煤矿的安全状况极差，伤亡事故严重。

2、旧中国采煤方法的改造（1949~1957）新中国成立后，即对旧中国的采煤方法进行改革。

1950年5月，燃料工业部在全国煤矿会议上作出了国营煤矿推行生产方式改革和安全生产的决议，提出要有计划、有步骤地进行生产改革。

首先从改革采煤方法开始，把落后的穿峒式、残柱式、高落式等旧采煤方法，改为新的长壁式采煤方法，有利于提高煤炭资源回收率，保护国家资源。

强调在安全的原则下进行生产，改善矿井通风，改善工人的劳动环境和安全生产条件，通过了《关于全国煤炭全面推行新的采煤方法的决定》，强调指出“采煤方法的改革是煤炭工业的一次革命”。

在缓倾斜薄及中厚煤层中，将穿峒式和残柱式改为单一长壁工作面采煤方法；在缓倾斜、倾斜厚煤层中，将高落式等采煤方法改为倾斜分层下行垮落采煤法，少数特厚煤层改用走向长壁上行水砂充填采煤方法，对急倾斜厚煤层则改用了水平分层下行垮落采煤法。

到1957年，国营煤矿以长壁式为主的新采煤方法的产量比重达到了%，采区回采率提高到70%左右，工人的劳动环境和安全生产条件得到了明显改善。

3、长壁式采煤方法的巩固与发展（1957~1974年）我国长壁式采煤方法的巩固与发展，是在不断改善顶板管理和提高采煤机械化程度的过程中实现的。

在顶板管理方面，改变了旧采煤方法的无支护状况，采煤工作面从采用各种形式的木支架到推广应用金属摩擦支护和铰接顶梁。

在缓倾斜、倾斜厚及特厚煤层，主要推行和完善倾斜分层下行垮落采煤法，改进人工假顶铺设，采用竹笆假顶、荆条假顶、金属网假顶等代替木板假顶，发展了以金属网为主要假顶材料铺网工艺；并推行黄泥灌浆等措施以形成稳定的再生顶板；同时，在缓倾斜特厚煤层中，推行了分层上行水砂充填采煤方法。

对急倾斜薄及中厚煤层开采，先后推广应用了风镐落煤倒台阶采煤法及爆破落煤单一长壁采煤法。

对急倾斜厚煤层，主要推行水平分层和倾斜分层采煤法，并在试用掩护支架采煤方法的基础上，创新了伪倾斜柔性掩护支架采煤法，大大丰富了急倾斜采煤方法的内容。

与此同时，对工作面无支护的各种急倾斜煤层采煤方法，如仰斜条带式仓储采煤方法、伪斜走向长壁仓储式采煤方法、小阶段爆破采煤方法、巷道长壁采煤法等，都进行了试验和应用，取得了一定效果。

4、长壁式采煤方法多种采煤工艺的发展及采煤方法的现状（1974~1990年）为了进一步发展长壁式采煤方法，我国参照国外发展采煤机械化的经验，进行了综合机械化采煤设备的研制与试验，1974年完成了第一批自行设计，为更快、更好地发展我国地综合机械化采煤打下良好的基础。

1978年，中国共产党十一届三中全会以后，我国国民经济进入了一个新的发展时期，1979年年初，原煤炭工业部召集了有关专家，系统研制和制定了我国第一个较全面的《煤炭工业技术政策》，并于同年9月颁布执行，明确了综合机械化采煤的发展方向。

随着改革开放，先后从国外引进了100多套综采设备，在主要技术性能方面，接近国外80年代先进水平。

从而使我国综合机械化采煤有了较大的发展，并推动了采煤方法的进一步完善。

为了适应煤炭工业发展的需要，1987年又修订和颁布了新的《煤炭工业技术政策》，进一步指出要加快发展综合机械化采煤。

为了简化采区生产系统，从70年代起，在倾角较小的煤层，推广采用了倾斜长壁采煤法。

这种采煤方法减少了生产环节及巷道工程量，经济效益显着。

目前采用这种采煤方法的产量约占统配煤矿产量的12%左右，并有进一步发展的趋势。

70年代末开始，我国试验和推广了无煤柱护巷，沿空掘巷和沿空留巷技术都有较大进展，特别是沿空留巷巷旁充填技术试验获得成功，为无煤柱护巷的发展开辟了更加广阔的前景，也为采用前进式开采创造了条件。

此外，成功地应用了垮上山、垮石门回采，改善了巷道维护条件，增加了工作面推进长度，减少了煤炭损失，也进一步完善了长壁式采煤方法。

我国水力采煤始于上世纪50年代，60年代实现了落煤水压由初期的5~6Mpa提高到12~14Mpa，进入70年代，我国试验成功了20Mpa高压大射流水力落煤技术。

目前落煤水射流压力已普遍达到10Mpa以上，采用漏斗式和小阶段式水力采煤方法，开采倾角达8~15°以上，厚度~14m的各类煤层，尤其在不稳定煤层、岩浆侵入、煤尘大、不易布置长壁工作面等一些特殊条件的煤层均可用水力采煤方法，可以取得其他方法不能够取得的效益。

在水力复采方面，也积累了一定的经验。

而且对金属掩护网下水采、特厚煤层倾斜分层综采配以水射放顶煤，以及高压细射流机水结合落煤工艺等都进行了探索和试验。

随着综合机械化、普通机械化采煤和炮采的发展，长壁采煤方法逐步完善，急倾斜煤层的各种采煤方法以及水力采煤方法也都有不同程度的提高，形成了以长壁式采煤方法为主的多种采煤方法并存的现状。

二、采煤方法发展的途径及主要经验采煤方法的发展涉及到多种因素，这些因素有互相制约的方面，又有相互促进的方面。

若能处理好这些因素的关系，就能促进采煤方法的发展，总结四十年来这方面工作的经验，对今后采煤方法的发展有重要的指导意义。

1、煤矿机械化水平的提高是采煤方法发展中最重要的因素建国初期，国营煤矿淘汰了手镐落煤的穿峒式采煤方法和高落式采煤方法，采用电钻打眼、爆破落煤、人工装煤、小型V形输送机运煤，采煤工作面采用木支架支护、密集支柱放顶管理。

60年代，借鉴和引进国外浅截深滚筒式采煤机和可弯曲刮板输送机，研制成功了MLQ—64浅截深滚筒式采煤机和SGW—44型可弯曲刮板输送机，并进行了工业性试验，试验工作面采用金属摩擦支柱和铰接顶梁，用摩擦支柱密集放顶，滚筒采煤机骑在可弯曲输送机上紧靠煤壁割煤，割煤后即挂上铰接顶梁，用千斤顶把可弯曲输送机推到紧靠新割出的煤壁，随后支设金属摩擦支柱，及时支护新暴露出的顶板。

由于滚筒为螺旋式、截深浅，提高了机械化的装煤效果。

试验取得了良好的技术经济效果。

70年代初，我国开始组织了综采设备的技术攻关，首先进行了液压支架研制，为满足发展的需要，又从国外引进了部分成套综采设备（1974年），不仅加快了综采的发展速度，而且也使我国综采设备的设计、制造质量得到较快地提高，特别是液压支架的性能和质量迅速地达到了较先进的国际水平。

我国煤矿机械设备制造技术的发展和提高，也促进和加快了我国普通机械化采煤设备的更新换代及生产的发展，1990年，单体液压支柱普采产量比重占统配煤矿的%。

回顾我国采煤机械化的发展过程，可以看到，采煤工艺的发展对采煤设备提出了新的要求，而新的采煤设备又会促进采煤工艺的革新。

我国采煤机械化的实践表明，采煤机械水平的提高，特别是综合机械化采煤的发展，极大地推动了长壁式采煤方法的发展和完善。

显然，采煤机械化水平的提高，是推动采煤方法发展最重要的因素。

2、采准巷道布置及系统地改革为采煤工艺进一步发展和完善创造了条件50年代，采准巷道和主要大巷大多数均布置在煤层内，巷道多为木支护和刚性矿用工字钢支护，大巷有的用钢筋混凝土支护或砌碹支护。

在长壁式炮采工艺的采煤方法使用初期，由于采煤工作面和采区走向长均较短，巷道服务时间短，采煤工作面的产量较小，上述采区巷道采用煤巷基本可以适应。

60年代初期，淮南等矿务局在开采煤层群时采用集中岩石巷和设置采区煤仓的联合布置采区，在采区内实行多工作面同采，提高了采区生产能力，改善了巷道维护，取得了良好的效果。

70年代中期以后，综合机械化采煤技术的发展速度加快，普通机械化采煤也有长足的进步，使采煤工作面推进速度大大地加快。

对倾角较小的煤层，为了简化生产系统及减少工程量，推广采用了倾斜长壁的巷道布置，取得了良好的经济效果。

综采工作面设备吨位重、推进速度快，生产高度集中，要求巷道布置简单、可靠，并要有足够大的巷道断面。

为提高矿井生产的技术经济效果，减少同时使用的设备类型，加大单个煤层的开采强度是适宜的，因而综采巷道布置有向分层布置发展的趋势，煤巷的开掘量越来越大。

我国采区巷道布置改革的实践表明，随着采煤工艺的发展和生产集中程度的提高，对采区巷道布置提出了新的要求，而采区巷道布置的改革又能为采煤工艺的发展创造更好的条件，使生产集中化程度进一步提高。

3、围岩控制及支护的改进是采煤方法改革的重要内容支护技术是顶板控制的重要手段，矿山压力的研究成果是发展新的支护技术的主要依据。

在回采巷道的支护方面，50年代主要是木支架。

从1960年以后，我国开始研制矿用工字钢支架和U型钢支架，为加大巷道断面和改善巷道维护创造了条件。

使回采巷道的断面由4~5m2加大到8~12m2，巷道维护状态得到改善，维护时间得到加长。

80年代以来，U型钢可缩性金属支架发展到30种规格，并形成了系列产品。

在条件适宜地区，推广采用煤巷锚杆支护，提高了效益。

通过对软弱岩层的巷道破坏及其控制的研究，提出以下三种控制途径进行支护：采取及时支护的方法，缩短无支护巷道的暴露时间，降低巷道围岩的变形速度和变形量；二是在应力降低区布置巷道，或是在较硬岩层中布置巷道；三是采用高强度支护方法，目前流行的是联合支护，利用锚杆、喷射混凝土、金属网、钢带、锚索、棚架等。

采取上述措施，改善了软弱层的巷道维护及生产条件。

从上面例证不难看出，围岩控制及支护技术的改进，不仅是采煤方法改革的重要内容，而且推动着采煤方法的发展。

4、安全技术水平的提高是推动采煤方法发展的重要保障采煤方法的安全性，是评价采煤方法的重要依据。

因此，采煤方法的发展从某种程度讲，将依赖于对防治水、火、瓦斯、煤尘、冒顶和冲击地压的技术水平（目前，还出现了热害、矿震等灾害）。

从安全的角度看，采煤工作面的支架从木支架过渡到金属摩擦支柱、单体液压支柱，从单体液压支柱过渡到自移式液压支架，由较弱的支撑能力到目前达到一个支架就具有1000t的支撑能力，使采煤工作面顶板控制安全技术不断提高，从而保证了采煤工艺向纵深方向发展。