井下采煤技术及采煤工艺的选择

井下采煤技术及采煤工艺的选择

摘要本文从采煤技术的发展状况出发，对我国目前采用的几种主要采煤技术及采煤工艺进行了分析，对如何选择和应用采煤技术及采煤工艺进行了探讨，以便煤炭业同行能根据实际情况，科学合理地选择采煤技术及采煤工艺。

关键词采煤技术；采煤工艺；选择；应用；煤炭业

中图分类号 td823 文献标识码 a 文章编号 1673-9671-（2013）012-0175-01

中国是世界上煤炭储量最为丰富的国家之一，已探明的煤炭保有量在1万亿吨以上，且煤炭种类齐全，为煤炭产业的发展提供了有利的基础条件。随着时代的发展，我国逐步淘汰了落后的回采工艺，普通机械化及综合机械化的采煤工艺与设备逐步得到了广泛的应用，采煤工业的机械化水平得到了极大提高。改革开放后，采煤机械化的发展进入到一个全新阶段，连采装备及技术得到推广应用，全面更新了普通机械化采煤工作面的装备，代之以无链牵引式双滚筒采煤机、“ii”型长钢梁支护顶板以及双速、侧卸、封底式输送机等新型设备及工艺；综合机械化工作面的装备及工艺则趋向电牵引、大功率、程序化发展，使得煤矿的生产技术水平有了大幅提高。

1 采煤工艺方式

1.1 综采工艺

综采工艺即为综合机械化采煤工艺，是指在采煤工作面中的全部生产工序都应用了机械化连续作业的综合采煤工艺系统。这种采煤

工艺可以节省大量人力资源，同时提高了单产及安全性。所以，综采工艺是目前最为先进的采煤技术，是以后的重点发展方向。

1.1.1 割煤

割煤主要用来开切采煤工作面底槽，起到掏槽落煤的作用。割煤可分为破煤和装煤两道工序，可以采用滚筒式采煤机或刨煤机两种采煤机型，其中滚筒式采煤机又可分为双滚筒采煤机和单滚筒采煤机两种。为适应煤层顶底板的起伏以及采高的变化，一般采用可调整采高的双滚筒采煤机进行割煤作业。在割煤的同时，采煤机会利用其滚筒旋转及螺旋叶片的抛掷作用，将原煤直接送至刮板输送机。

采煤机的割煤方式分为双向割煤和单向割煤两种，双向割煤多应用于煤层稳定，倾角较小的综采面；单项割煤则多应用于煤层稳定较差且倾角较大的综采面。与滚筒式采煤机相比，刨煤机具有构造简单、造价较低、管理及检修都比较容易、易于实现工作面无人操控及自我控制等特点，尤其是在机械化开采薄煤层方面，刨煤机尤为重要。但是刨煤机适用的地质条件范围较窄且生产效率较低，在采高较大时稳定性差，因此，一般在煤层构成简单、顶板稳定、不含硬质加矸、赋存稳定、煤层厚度小于2m的软煤层中使用。

1.1.2 运煤

采煤机割下的原煤通过刮板输送机运出工作面，并经运输巷中的可伸缩带式输送机、桥式转载机运出采煤工作面。其中，刮板输送机的输送能力应与采煤机的割煤采煤能力相匹配，通常输送机的运

送能力应比采煤机的采煤能力略大。

1.1.3 采空区处理及工作面的支护

工作面的支护方式分为及时支护与滞后支护两种方式，其中滞后支护对直接顶稳定性好及周期压力大的顶板适应性好，并不适用于直接顶稳定性较差的顶板，在我国使用较少。工作面使用以高压液体为动力的液压支架进行支护，自行完成工作面顶板的支护、切顶、护帮、挡矸、前移、采空区处理以及推移刮板输送机等工序。采空区的处理有多种方法，但大多采用费用低廉、简单可靠的全部垮落法进行采空区的处理。

1.2 普采工艺

普采工艺即为普通机械化采煤工艺，是指通过采煤机同时完成割煤及装煤作业，机械化运煤，并用单体支柱进行工作面顶板的支护。普采工艺的支护工序需要人工进行，且其工作面的机械功率及能力均不如综采工作面的采煤机械。因此这种采煤工艺需要的人工劳动强度较大，在安全程度及技术经济效果上均不如综采工艺系统，但普采工艺的适应性相对较强。普采工作面的支护方式主要有错梁直线柱和齐梁直线柱两种，一般采用错梁直线柱的布置形式。普采面一般采用摩擦式金属支柱或单体液压支柱结合金属顶梁进行支护，也可采用悬（滑）移支架进行支护，一般柱距0.6～0.8m，排距0.8～1.2m，少数顶板完整的可采用带帽点柱。

1.3 炮采工艺

炮采工艺即为爆破采煤工艺，是指应用爆破方式进行工作面落

煤，人工及机械装煤，机械化运煤，并使用单体支柱进行工作面顶板支护的工艺。炮采工艺中的装煤是一项独立的工序，其他工序则与普采工艺基本相同，且由于其设备较为简单，对地质条件复杂的工作面较为适用。

1.3.1 爆破落煤

落煤要求爆破进度准确，工作面平直，煤块破碎均匀，不留顶、底煤，不破坏顶板、不崩翻输送机和支柱、并尽可能减少雷管及炸药的使用量。因此，在爆破时应根据煤层顶、底板的稳定程度以及煤层硬度、厚度、裂隙灯情况，合理选择钻眼及爆破参数，采用煤电钻打眼放炮。

1.3.2 装煤

炮采工作面爆破落下的原煤，除一部分利用爆破装入输送机外，大部分由人工进行装载，少数矿井可使用装煤机装载。

1.4 连采工艺

工作面采用连续采煤机进行破煤和装煤，并用可伸缩式输送机或梭车运煤，并采用锚杆进行顶板支护，使用铲车清理工作面和搬运物料，整个工序全部实现了机械化。这种工艺的特点是将待采煤层通过5～7m的煤房分割成长方形或正方形的煤柱，采用掘采合一的办法，进行煤房掘进和煤柱回收，一般需要2～5个煤房交替掘进。当区段内煤房全部掘完后，再用采煤机开始后退式煤柱回收。

2 采煤工艺的选择

2.1 适用于综采工艺的条件

综采工艺具有低耗、高产、高效、劳动强度小且安全性高的优点，但其设备价格昂贵，其优势的发挥在于矿井是否具有较好的煤层赋存条件，生产系统的操作及管理水平的高低。根据我国

目前的技术水平以及综采生产的经验，综采一般适用于赋存稳定性较好，顶、底板的条件良好、构造简单且煤层倾角小于55°的煤层。

2.2 适用于普采工艺的条件

普采设备价格低廉，且对地质条件的变化适应性较综采强，工作面容易搬迁。对于形状不规则，推进距离较短，地质构造较为发育的工作面，难以发挥综采的优势，而采用普采则可以取得理想的效果。并且，普采技术易于掌握，生产组织较为容易，是我国中小型矿井的机械化采煤发展重点。

2.3 适用于炮采工艺的条件

炮采工艺具有适应性强，管理简单，技术装备价格便宜且容易掌握的优点，但是劳动条件差，单产及效率较低，对于不适于机械化开采的煤层，可采用炮采。目前，我国的炮采工艺多应用于地质构造较为复杂或急倾斜煤层当中。

2.4 适用于连采工艺的条件

连采工艺具有出煤快、投资少、效率高、适应性较强、安全性好、机械化程度高等优点，但其回收效率低，通风条件差，仅好于炮采工艺。连采工艺对煤层地质条件要求较高，一般适用于以下情况：构造简单，开采深度浅，开采技术简单，煤质硬或中硬，煤层倾角