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摘要：煤炭资源是国家发展经济的必需资源，现阶段各行业仍无法摆脱对煤炭资源的依赖。煤炭资源不断减少及可持续发展战略的提出给煤矿开采提出了更高的要求。在煤矿开采过程中如何减少对环境的污染、保证开采人员的安全并有效提高煤炭的回收率成为当今煤矿开采的关键。想要实现这三面的有机结合，必须对煤矿开采技术进行创新，并结合实际情况加以应用。
关键词：煤矿；开采技术创新；应用
1 引言
相对于西方发达国家，中国的煤炭开采兴起时间比较晚，所以中国煤矿开采技术相对比较落后，造成目前中国大部分煤炭企业的开采效率也比较低。随着人民生活水平日益的提高，煤炭需求量越来越大，促进了煤炭开采技术的发展。21世纪，全球都在重视环境问题，中国也重点强调环境保护与经济的协调发展，煤炭作为温室效应的重要原因，其开采技术至关重要，是人与环境、人与社会和谐发展的重要保障，因此煤炭开采技术创新的研究对中国甚至对世界都有着重大意义。
2 煤矿开采技术创新方向
2.1 安全预防
煤矿开采属于高危行业，在煤炭开采过程中常因瓦斯突出，煤层透水导致重大安全事故，对煤矿开采人员及煤矿开采企业造成无法估量的损失。煤矿开采以地下开采为主，环境相对复杂多变，需要对矿井中的压强、氧气通风系统、瓦斯流向及密度等多个方面进行检测以及对采煤设备的及时维护。然而，部分中小煤矿开采企业不能满足此类安全要求，出现事故征兆时，不能及时发现并排除风险，导致安全事故频发。
2.2 环境保护
随着可持续发展观念的深入人心，各行业的生产越发注重对环境进行保护。煤矿开采过程对环境有着较大的破坏。国内常用的长壁采煤法会对摧毁地表植被，不利于开采区域的自然生态的和谐发展。随着煤层开采深度的增加，地下岩层结构逐渐变得不稳定，容易造成地表塌陷和沉降。
2.3 高效开采
浅层煤炭资源的枯竭使人们将开采重心转向煤炭储量更大的困难煤层。但受到技术及经济水平限制，煤矿开采无法实现高效生产。一些困难煤层无法采用常规煤炭开采工艺及设备，导致开采效率低，且花费成本较高，远不能满足实际生产需求。
3 煤矿开采技术创新与应用
3.1 深矿井的开采技术
目前，随着中国煤炭开采技术及开采方位的不断进步与扩大，现在的开采已逐步向深矿井进行开采，在深矿井开采过程中利用的开采技术主要有：矿压控制、热害及瓦斯的恰当处理、井巷布置、深井通风等技术。特别注意的是深矿井开采过程中的安全问题，一定要不断加大深矿井的安全监测力度，确保深矿井岩石壁的安全性及稳定性。在深矿井开采过程中还要时刻的对矿井井田范围内的建筑物进行沉降方面的监测，做好建筑物变化的记录，在确保周围和自身安全的情况下，继续施工。充分做好准备，确保深矿井开采技术的安全、高效、低成本、绿色可持续的发展大方向。
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3.2 “三下”采煤技术
“三下”是指铁路下、建筑物下以及水体下三个部分。“三下”开采期间容易发生沉陷情况，沉陷的发生会使地表出现变形、移动，进而会影响铁路、建筑物以及水体的形态变化，容易导致各种安全事故发生。沉陷预防技术主要有:采空区填充技术、条带开采技术以及迁移开采技术。这些均属于高能耗技术。为了既能够防治地面沉降，又能节约资源，我国相关部门加强对数据估计技术的研究，利用同等质材的材料进行相同空间模拟作业，实现矿井区域以及特殊区域的数据模拟计算，对矿区地质状况实时了解，进而做出相对应的解决措施，在技术创新与应用下，实现资源高利用、环境得到有效保护的效果。
3.3 薄煤层急倾斜开采技术
薄煤层急倾斜开采技术的出现，解决了1．3m以下且倾斜角度超过45°浅煤层的开采难题。受煤层所处空间小，倾斜角度大的限制，该开采技术采用伪斜走向长壁的方法设置煤炭开采工作面，从而减小了工作面的实际倾斜角度。运用刨运机对煤层进行切割，回落。由于倾斜煤层能够实现自溜运煤，但煤层坡度较小时，需要采用刮板运输机配合运煤。为了移架方便且对刨运机进行导向，采用菱形柔性液压支架支撑顶板，并依据全跨落的方法处理工作面的顶板及底板。工作面的液压支架需要根据煤层走势进行平行布置，各支架间需要保持1．8m的安全距离，每组液压支架中采用千斤顶与刨运机横梁。在采煤过程中千斤顶负责将刨运机压入煤层，开采至底板时，则依靠千斤顶完成支架的迁移，实现下一轮采煤的循环。采用薄煤层急倾斜开采技术能够形成平行四边形采煤工作面，能够扩大通风面积、提升操作空间，能极大提升采煤效率及资源利用率。另外，整个采煤过程所需人工操作较少，为实现煤矿机械化开采提供了可行性。
3.4 硬顶板、厚煤层开采技术
硬顶板、厚煤层技术是煤矿开采高效化的重要实施途径。硬顶板开采技术适用于埋深浅、地压小的开采环境。通过岩层定向水力压裂或倾斜深孔爆破的形式对顶板进行处理，当顶板有煤冒出时可随时进行挖采，从而提高顶层回煤率，并且煤层下落的跨落规律且均匀，有助于煤层的破碎及工作面安全的预防。厚煤层开采技术适用于埋深浅，且岩层支撑压力较小开采环境，利用高压水注或深孔预爆破的方法进行煤层压裂，使煤层按照既定要求跨落，从而提高其回收率。硬顶板与厚煤层的弱化处理方式相同，均可采用三角形爆破孔，需要注意的是爆破孔水平距离应控制在2m以上，垂直距离应控制在1m以上。另外，回收煤时采用双向割煤，单向放煤的方式。各生产设备应满足快速移动、支护、放煤等功能配合，从而实现煤炭回收率的提高。
3.5 采场围岩控制技术
采场围岩控制技术的应用，能够发挥两大作用，一是提高对采场围岩控制与管理水平，二是有效预防采场围岩的冲击矿压现象。该技术是与先进的计算机技术、信息技术相结合的高新技术，在应用过程中，要对冲击矿压预算以及计算机模型之间进行有机联系，相互补充，模型的设定是该项技术应用前期必做的准备，只有保证方案的完整性才能够提高矿井开采的安全性。
3.6 煤炭地下气化
煤炭地下气化是煤炭工业技术创新的关键任务，但目前该技术仍然处于技术攻坚和初步应用阶段，在各方面的应用都还处于实验阶段，还有待于进一步的完善和改进，当前环境下的地下气化气源稳定性较差，煤气产量、煤气热值、煤气组分都难以实现长期连续稳定的供给，因此在成本上竞争力较小。同时存在低热值煤气放会增加温室气体的排放，以及地下水污染等环境问题。从总体上看，煤炭地下气化开采的生产技术涉及许多技术领域，要达到产业化生产的技术经济要求，煤炭地下气化技术发展仍在探索之中，距离产业化的开发还需要一定的时间。
4 结束语
煤矿开采的创新是在原有的开采技术水平上的进一步提升与改进，通过技术创新，弥补传统开采技术的不足，实现生态环境的保护，提高煤矿开采的安全性，提高煤炭生产质量，减少煤矿企业成本投入，实现煤矿企业可持续发展。技术的创新，是以完善技术应用，提高技术水平发挥为核心，因此，加强对煤矿开采技术的创新与应用非常有必要。
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论文作者:周岩,王国良
论文发表刊物:《防护工程》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/19
标签：煤层论文; 技术论文; 煤矿论文; 煤炭论文; 矿井论文; 顶板论文; 工作面论文; 《防护工程》2017年第20期论文;