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解析煤矿开采技术理论及工艺运用

发表时间：2020/8/6 来源：《基层建设》2020年第10期作者：肖家训

[导读] 摘要：煤矿开采条件的复杂化发展，对煤矿开采技术及其应用提出了更高要求。

        贵州省黔南州福泉市哈麻冲煤业有限公司哈麻冲煤矿贵州黔南 550504
        摘要：煤矿开采条件的复杂化发展，对煤矿开采技术及其应用提出了更高要求。加强煤矿开采技术理论及工艺运用研究，明确煤矿开采技术发展趋势，掌握煤矿开采工艺特征与运用要求，有利于提高煤矿开采质量与效率，解决煤矿安全生产问题，为煤炭资源开发提供技术支撑。因此，本文联系贵州煤矿开采项目，就煤矿开采技术理论及工艺运用进行了简要分析，以供参考。
        关键词：煤矿开采；技术理论；开采工艺
        引言：基于煤炭资源开发频率、强度的不断增加，浅部煤炭资源、中东部地区煤炭资源逐渐减少，深部开采、西部开采、兼并重组开采成为新时期煤炭资源开发以及煤炭行业发展的新常态。面对新时期煤炭资源开发新变化、新要求，有必要加强开采技术理论与实践研究，通过开采工艺科学运用，保证生产规模化，提升煤炭开采安全水平，促进资源利用与生态环境保护协调发展。
        1煤矿开采技术理论分析
        1.1煤矿开采发展现状
        煤炭资源是能源矿产资源体系中的重要组成部分，在国家经济建设与社会发展中发挥着至关重要的作用。随着煤炭资源长时间的高强度开发，部分地区已经出现煤炭资源枯竭问题，多数地区发生地表沉降、矿区环境严重受损、矿区地下水资源破坏等生态环境问题。因此，新时期煤炭资源开发形式发展改变，煤炭资源开采由浅部开采转向深部开采，由中东部开采转向西南部开采，煤炭行业由粗放管控转向精细化管控，并在资源整合发展的要求下，实现兼并重组。深部开采环境的复杂性、西部矿区生态环境的脆弱性、兼并重组企业资源开发的高风险性，为新时期煤炭开采技术提出了更高要求[1]。
        1.2煤矿开采技术新理论
        针对煤矿资源开发现状，结合新时期我国煤矿行业发展要求，煤矿绿色开采理念得以提出并发展。
        例如：针对露天煤矿，形成剥采比理论、边坡理论、端帮压煤回收理论等具有“绿色开采”特征的开采技术理论。就剥采比理论而言，经济合理剥采比强调煤矿开采过程中需要对各影响因素进行综合分析，将安全生产、土地复垦、最低盈利等纳入到设计中，并在于分期开采理论有机结合下，实现对未来资源的有效回收与利用，以保证开采技术应用的科学性、持续性、优越性。
        又如，我国西部地区煤矿开采过程中，普遍存在矿井水害。例如，煤矿开采过程中，矿井排水能力不足，容易发生灾害性突水，威胁矿区人员生命与财产安全；相对于自然疏干而言，含水层人为疏干容易增加煤矿开采水资源管控成本，增加矿井涌水量；疏排水规模的不断扩大，容易使地下水位下降，使矿区及其周围地区农田灌溉、生活饮水出现困难；煤矿开采改变地下水文环境，易出现地表河水断流，水体污染等问题，破坏矿区生态环境。基于此，人们试图通过创新开采技术，实现矿井水资源化利用，提升煤矿开采“资源属性”，实现煤炭资源、水资源等多资源挖掘与利用。因此，“煤—水””双资源型煤矿开采技术理论得以提出，长壁大采高采煤工艺、短壁式采煤工艺、充填采煤工艺得到创新发展，成为多数煤矿企业煤炭资源开发核心工艺。
        再如，随着五大发展理念在各领域各行业的贯彻落实以及科学技术的创新发展，为进一步实现煤矿开采与生态环境保护协调发展，围绕当前煤矿开采存在的问题与矛盾，如煤层安全开采问题、地下水资源保护与利用问题、瓦斯零排放需求、矿区地表沉陷管控要求、深层煤炭资源高效开采需求等，“采选充+X”煤矿开采技术理论得以提出。

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即在“少矸开采”、“煤矸分选”、“矸石充填”等技术结合应用下，实现对煤矿围岩、巷道、瓦斯、水资源、粉尘等灾害的控制、留用、抽取、保护与防治[2]。
        2煤矿开采工艺运用分析
        随着煤矿开采技术理论研究的不断深入，煤矿开采工艺得到不断创新与完善，具备多元化特征，大大满足了不同矿区煤矿开采需求。
        2.1长壁式采煤工艺运用
        长壁式采煤工艺是我国煤矿开采应用较为广泛的采煤工艺，具有实用性强、技术成熟度高、操作系统简单、单产高、煤炭资源损失小等优势。在应用该工艺进行煤矿开采时，应注意：（1）对煤矿实际情况具有全面了解，根据待开采煤层特征合理选择采煤方式（仰倾斜采煤或俯倾斜采煤）。通常情况下，当煤层顶板稳定，且具有较强自燃性，需要在实践工作中向采空区注浆时，应以仰倾斜采煤为主；当煤层倾角较大，煤层厚且瓦斯含量相对较高时，应以俯倾斜采煤为主；当煤层倾角小、煤层薄，回风巷道与进风巷道并列在靠近井田中央并列分布时，可联合应用仰倾斜采煤法与俯倾斜采煤法。（2）长壁式采煤工艺有前进式（运输大巷向上下部边界推进）、后退式（上下部边界向大巷推进）、混合式（前进式与后进式结合应用）三种回采顺序，回采顺序不同其所具有的特征与优势也不同，需要根据矿井工作面实际情况，合理选择。（3）科学布置工作面。通常情况下，当开采顶板的每层为薄煤层或中煤层时，双工作面布置经济效益更高；当煤矿开采机械化程度相对较高，涉及到的开采技术较多时，单工作面布置效果更好。（4）长壁式采煤工艺运用过程中，回采巷道布置的灵活性较强，可根据实际情况进行单向布置与掘进、双向布置与掘进、分带煤柱布置、不分带煤柱布置等。鑫达煤矿为兼并重组保留矿井，重组后建设规模60万吨/年，地层平均倾角9°左右，C15煤层为现开采煤层，平均厚度1.97米，平均倾角9°，煤瓦斯含量最大值为5.994m3/t。根据煤矿开采要求，结合矿井实际情况，采煤方法确定为走向长壁后退式采煤法，回采工艺为炮采，掘进工艺为炮掘。
        2.2充填采煤工艺运用
        充填采煤法属于煤矿绿色开采工艺，主要是指在煤矿开采过程中，利用固废材料（如粉煤灰、建筑垃圾、矸石等）将采空区填充，实现呆滞煤炭资源有效解放。同时对煤矿开采问题，如地表移动变形、上覆岩层破坏、地下水资源破坏、废弃物堆积等进行处理，降低或消除已有危害对待开采煤层的不利影响，进一步提升煤矿开采质量与效率。山东许厂煤矿、河北邢台煤矿、贵州宏达煤矿等均成功应用充填采煤工艺进行煤矿资源开采，实现矸石零排放、水资源保护、地表沉陷控制等目标。
        2.3采煤工艺一体化运用
        随着煤矿开采环境复杂程度的不断提升以及煤炭资源开发要求的不断提升，多种采煤工艺结合应用，成为提升煤矿企业生产能力，促进煤矿企业优化发展的客观要求。宏达煤矿在兼并重组后，根据自身实际情况，对各煤层采煤工艺给予了针对性设计，实现采煤工艺一体化运用。
        结论：目前，煤矿开采已经由粗放开采、无序开采、环境破坏性开采转向高效开采、安全开采、绿色开采。煤炭企业在煤矿开采过程中，能够立足矿区实际情况，对煤炭资源、生产能力、生态环境、人文环境、市场需求等进行综合分析，在绿色可持续发展理念指导下，进行煤矿开采技术理论完善与创新，在绿色开采理论支撑下，加强新材料、新设备、新工艺等引入与应用，从而在煤炭开采源头解决煤炭资源开发问题，促进煤炭事业优化发展。
        参考文献：
        [1]宋子岭.实施绿色开采促进露天煤矿可持续发展[J].中国煤炭,2020,46(03):40-46.
        [2]范京道,徐建军,张玉良,等.不同煤层地质条件下智能化无人综采技术[J].煤炭科学技术,2019,47(03):43-52.