摘要：煤矿是我国重要的资源之一，关系到经济社会的发展，随着科学技术的进步，出现了更多的开采技术工艺，促进了煤矿企业快速发展。本文首先指出我国煤矿开采特征和技术现状，然后介绍了新型开采技术及工艺运用，最后结合工程实例进行分析，以供参考。
关键词：煤矿；开采特征；技术工艺；经济效益
我国煤炭的赋存条件复杂，要想提高开采效率，就必须实现技术创新。目前我国煤炭开采技术相对落后，煤矿企业应该在保证安全生产的前提下，采用先进的技术工艺提高生产效益，以满足国内和国际市场的需求。以下结合工作实践，针对采煤技术的应用进行探讨。
1．我国煤矿开采特征和技术现状
1.1 开采特征
第一，开采条件复杂。我国煤炭资源的分布不均匀，不同煤层的开采条件也不同。从全国煤矿的开采工作来看，具有厚度大、表土薄、埋层小、富集性低的特点。正是由于开采条件复杂，为开采技术和工艺的提出创造了条件。第二，办矿制度多样性。当前我国煤矿的形成，采用不同的体制，因此这些煤矿企业的经济特征也不一样，必须制定合适的开采技术。第三，开采技术多元化。煤炭开采是煤矿企业的工作重点，其中露天开采的比例低、井下开采的比例高。虽然我国煤炭开采实现了机械化，但相比于国外还存在较大差距。我国煤矿的地质条件复杂，对于开采提出了较高要求，因此开采技术呈现出多元化的特点[1]。
1.2 技术现状
从整体来看，我国煤矿开采技术水平不一，既有人工采煤、也有机械化生产。在上个世纪80年代，我国尝试放顶采煤技术，出现了高产高效大型矿区，年产量达到500万吨，例如阳泉煤矿、潞安煤矿等。随着科学技术的发展，综放开采工艺、防火技术、降尘技术等相继出现，提高了矿井作业的安全和效率，实现了经济效益的最大化。以一矿一面、一矿两面为例，采煤、放煤、运输实现了自动化和智能化，生产设备实现了远程监测目标，年产量达到1000万吨。
2．新型开采技术及工艺运用
在传统煤炭开采作业中，常用的工艺技术包括走向长壁开采技术、刀柱式开采技术、放顶开采技术、保护支架开采技术、水力开采技术等。以下介绍几种新型开采技术工艺，主要用于特殊条件下的煤层开采作业。
2.1 围岩控制技术
该技术的应用，在煤炭开采期间的关键点如下：一是分析岩层操控工艺的优惠成本，二是监测顶板变化，三是分析支架和岩层之间的关系变化，四是避免撞击地压。具体到开采作业中，首先要制定科学的岩层操控工艺，提高开采效率，保证开采作业的安全性和经济性。其次要利用力学专业知识，和开采实践相结合，针对不同煤层的地质、开采情况进行探讨。再次要采用新材料、新设备，来增强顶板的稳定性，优化作业流程，解决价格高昂的问题。最后要改进监测方案，实施顶板动态监视，采用智能监视装备，向体积小、操作简单的方向发展。
2.2 减沉开采技术
该技术包括充填开采、条带开采两种类型，根据开采实践，单纯实施条带开采，不仅开采效率低，还会造成煤炭浪费；单纯实施充填开采，受到技术条件的限制多，尤其是工艺流程复杂。对此，在关键岩层部位将充填开采、条带开采相结合，能提高煤炭开采效率，有效降低成本，避免地面沉陷。以膏体填充技术为例，填充物主要是煤矸石、粉煤灰，利用这些物质及时填充采空面，既能够达到减沉目标，又具有环保效应，实现了废弃资源再利用[3]。
2.3 地下气化技术
该技术的关键是利用地下煤炭的燃烧和控制，煤炭燃烧发生热化学反应，将煤炭转变为可燃气体，因此属于二次开采技术。该开采技术对作业安全的要求高，适用于地质条件恶劣、劣质煤含量高的煤矿。
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2.4 保水开采技术
该技术在应用过程中，采用地面注浆技术能保护地表水和地下水资源。一般来说，随着煤层的开采，会破坏上覆岩层，继而形成降水漏斗，影响地下水资源。地面注浆技术的实施，可以保护上覆岩层中的软弱岩石，此时断裂层闭合，形成的隔水带能避免地下水流失。
2.5 壁式开采技术
该技术具有连续作业的特点，能提高开采效率和产量，具有较强的适用性。我国核心煤矿渐倾煤层的存量和产量比例为1：0.85，但搜集率不足50%，利用壁式开采技术成为一个焦点技术。另外，渐倾煤层存量较深，开采量在核心煤炭中占比40%，主要就是采用长壁开采技术。就当前而言，充分采用放顶煤，虽然分层开采的应用减少，但依然处于主导地位，因为分层开采设备、中厚煤层设备能互相连用，施工中必须采用分层铺网技术，中下层则在网下开采。随着工艺技术发展、采煤设备更新，壁式开采技术的应用将更为广泛。
3．工程实例分析
3.1 煤矿工作面概况
以某煤矿为例，12391-1工作面为中厚缓倾斜复合煤层顶板，工作面主要走向长壁后退式综合机械化开采，全部垮落法处理采空区；运输巷、回风巷两巷采用矸石墩沿空留巷，无煤柱开采。运输巷为梯形断面，长度为300m，采用锚网梁、锚索支护方案。工作面煤岩层平均倾角为14°，煤层平均厚度为2.94m，地质构造简单，对应地表地形为斜坡，沿煤层顶板破底掘进。
3.2 三下采煤技术的应用
近水条件下的采煤技术包括：①水体下综合开采技术，例如长走向小阶段间歇开采、试探开采、分区开采、等速开采等。②水体下预测分析技术，用来评价水体的类型和富水性，对覆岩破坏进行探测和预计，开展计算机模拟分析，设计安全开采深度，评价水体下开采作业的可行性和经济性。③承压水体上综合开采技术，例如条带开采、房柱式开采、分区隔离开采、短壁式开采等。④承压水体上预测分析技术，预计不同条件下底板采动裂隙带的深度，构建水压、矿压下的物理模型，确定长壁工作面的安全开采尺寸，计算开采参数、开采煤柱强度、煤柱尺寸，制定安全技术措施等。
为了保证作业安全性，技术手段主要如下：①地层沉降与变形探测系统，使用仪器如RPP倾斜仪、SONDEX沉降系统，能针对底层内部的横向位移、竖向位移、变形等进行监测，此外在露天开采损害治理中也有广泛应用。②地表移动测量技术，使用仪器主要是水准仪、全站仪、激光测距仪等，用来测定标准参照的高程、点位、轴线变化。③煤柱稳定性观测，使用仪器如精密测尺、钢弦频率仪、TXG-II型弦式传感器、HC液压测力计等。④地质透射雷达探测，使用仪器是EKKO探地雷达系统，在采空区探测、地裂缝探测、覆岩破坏范围探测、环境污染探测、地下管线探测等方面应用效果较好。⑤高分辨率数字地震探测，使用R24数字地震仪，用于采区补充勘探、煤炭资源探查、采空区评价、地质构造分析等方面。
结语
综上所述，我国煤矿的开采条件复杂、办矿制度多样性、开采技术多元化，必须针对开采技术工艺进行创新。文中从围岩控制技术、减沉开采技术、地下气化技术、保水开采技术、壁式开采技术出发，介绍了新型开采技术的应用。结合工程实例，探讨了三下采煤技术的应用效果，希望为类似工程提供参考经验。
参考文献：
[1]沈曰勇.煤矿开采技术理论及工艺运用的探讨[J].科学与信息化，2016，（20）：49-50.
[2]凌红兵.煤矿开采技术的创新与应用[J].山西煤炭，2015，（4）：88-89，92.
[3]牛魁只.浅谈煤矿采掘中的采矿工艺与方法分析[J].化工管理，2015，（27）：158-159.
[4]张立朋，毕云龙.煤矿开采技术及其工艺探析[J].山东工业技术，2017，（9）：67.
[5]任世校.华北地区某煤矿固体充填开采投料井成孔技术总结[J].建筑工程技术与设计，2013，（2）：15-15，120.
论文作者:陈乾发
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/16
标签：技术论文; 煤矿论文; 煤层论文; 作业论文; 工艺论文; 煤炭论文; 岩层论文; 《基层建设》2018年第3期论文;