煤礦采礦工程研究
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0引言
我國的煤礦資源豐富，相關的調查資料顯示，在我國境內已發現煤炭儲量約有1.5萬億t，煤礦開采技術隨著煤礦資源需求及煤礦企業需求提升，實現跳躍式發展。但在煤礦開采過程中頻頻發生安全事故，受到了來自社會上各領域的關注，為了使企業能夠穩定發展，并且積極的對相關政策給予回應，煤礦開采作業中的采煤技術一直都在優化、更新，使其更具安全環保性，并且在此基礎上進行質量、產量與效率的提升。
1煤礦采礦工程中采煤工藝與技術現狀
在眾多類型的能源中，煤炭資源屬于不可再生資源，它大量存在于地下，需要通過合理的開采，才能順利供給人們使用。由于深入地下作業，采礦人員不可避免的受到多個方面的危險因素威脅，是高風險職業。就煤礦開發企業來講，為確保煤礦開發的安全性，是自身的日常運行與發展穩定推進，需嚴格遵守相關規定進行，持續優化煤礦開發措施，順利開發保障提高煤礦開采的效率與質量，顯著提高煤炭資源的利用率，降低資源浪費。但在實際煤礦開發中，大多中小型煤礦企業，采用的煤礦開發保護措施效果極差，無法良好的保證作業人員的生命安全，特別是在一些環境復雜的煤礦井中，較為復雜的地質結構或者條件較差都嚴重威脅著作業人員的安全。若采煤人員施工按照落后方式開采作業，不僅煤礦開采效率無法提升，并且作業人員安全始終處于多方面的威脅下，開采危險程度一直處于高危。對于復雜礦井、不穩定煤層、需依靠采煤人員按照采掘要求和安全性標準，全面分析開采環境，采用先進、科學的采煤工藝與技術，切實提升煤礦開采的效率與質量[1]。現階段科學技術的不斷更新，采煤工藝也有相應的突破，煤礦企業的社會影響力、經濟效益等多個方面也有不同程度的提高。但同時，煤礦開采也逐漸開始顯現出部分部題。首先是開采效率未達到理想標準，煤礦開采相對而言是一項與其他項目較為不同的工程，有著廣闊的覆蓋面積，且具備強烈的系統性，現代化的煤礦開采依賴于機械化與自動化技術，才可保障開采效率，然而當前所使用的開采技術有著局限性，使得開采效率無法獲得改革性突破，資源被嚴重浪費，且煤礦開采安全性得不到保障。其次是環境污染問題，煤礦開采會對周邊環境造成或大或小的影響，嚴重情況下周邊生態會遭到破壞。目前煤礦開采選擇使用長壁采煤工藝，需對開采工藝進行改革創新，便會與現今倡導的節能減排、保護生態環境發展趨勢向背離，不僅加劇了環境的惡化，且對企業自身的發展極為不利。并且部分煤礦開采選擇深挖開采工藝，這對地下水資源造成不同程度的污染[2]。
2采煤工藝與采煤技術分析
采煤工藝與采煤技術都具備多種特征，于煤礦開采而言，多年煤礦開發累積有大量的經驗，各方面的技術等都相對成熟，每個煤礦開采前都會進行詳細的煤礦環境勘測，而后制定針對性的煤礦開采規劃；復雜性，煤礦開采深入地下，地下環境大多都極其惡劣，對采煤技術、工藝有著煤礦采礦工程中的采煤工藝與技術質量分析□張曉勇山西華晉明珠煤業有限責任公司，山西太原042202摘要：煤炭需求量提高，以及可開采煤礦儲量的增加，推動著我國煤礦企業的發展，及煤礦開采技術的不斷更新。現行的很多新技術是在以往的開采技術上進行了一些調整，使其能夠應用于更多的礦井，并且提高了安全性與作業質量、效率。圍繞現階段煤礦工程中的采煤工藝與技術質量展開分析，提出了多種采煤工藝與技術，展開詳細探討。關鍵詞：煤礦采煤工程；采煤工藝；技術分析特別的需求，在此需求的影響采礦技術逐漸向復雜化發展；風險性，煤礦開采無法完全保證安全性，特別使煤礦開采技術應用，在每種煤礦環境中都存在著一定的風險，此時若采煤工作人員出現個人疏漏或未按照規定作業，便有極大概率引發安全事故；精細化，這是時代的發展趨勢，采煤技術、工藝受其影響，也逐漸向精細化方向發展。
2.1炮采放頂煤
在煤礦開采中，炮采放頂煤是較為普通且常見的一種，它通過滑移支架的方式進行放頂采煤，頂梁、支住部位提供主要支撐力。在采用此技術進行采煤時，需確保前梁與后梁的連接是否緊密，再利用支架，制作液壓單體柱。另外，根據煤礦開采需求，確定支架的使用量。
2.2充填式開采
充填式采礦技術主要作用是人工支護，按照工作面回采的推進進度，采煤人員運輸充填材料至采空區，以控制地表松動問題，在不影響填充結構的前提下，進行回采作業。填充式采煤工藝可對地表起到保護作用，不會出現地表凹陷問題，有效提高采煤作業的安全系數，并且廢料等雜質有了用武之地，增加回采率和適應性，降低貧化率。填充式采煤工藝工序多難度大，工藝所需的成本較多，占用的勞動力也較多，生產效率受阻，開采也具備一定的要求[3]。充填式煤礦開采工藝如圖1所示。
2.3綜合機械化開采
機械化采煤是多用的一種采煤技術，煤礦開采作業人員根據作業環境，決定是露天開采或者地下開采兩種。例如：露天開采需將礦體表面的碎石、泥土等雜質清除，選擇相應的技巧由上而下的展開開采作業，機械化的應用使開采效率得到一定的提升，并且對周邊環境的破壞較小。現今科學技術持續更新、發展，煤礦開發機械化工藝也在持續創新發展中，就目前形式而言，機械化是未來發展的主要方向之一。機械化的開采工藝，可實現集中化采煤、自動化控制等操作，通過計算機、視頻等技術，控制開采流程，再輔以網絡、自動化技術，可實現煤礦作業的集中監控，煤礦開采安全性得到保障[4]。
2.4地下開采
地下開采工藝一般在深層煤礦中適用，開采煤層距離地表較遠，出于經濟考慮選擇地下開采。相關人員需要勘測地下環境，選擇相應的技術展開地下開采作業，獲取具有經濟性的煤炭資源。有依據的規劃煤層，利用探測儀器對礦層進行詳細的分析，確保采煤的作業安全推進[5]。
2.5綜采放頂煤開采技術
以往的采煤作業中，厚煤層的開采效率始終無法得到提升，這種采煤技術是以綜采的液壓機為基礎，進行一些改造措施，經濟投入較低。經過一段時間的傳播與再發展，放頂煤技術成為了厚煤層開采中的頂流技術。煤礦開采作業中，礦山壓力使頂煤破裂，之后從放頂煤支架后方的放煤口放出，詳情見圖2。頂煤排放時，需要進行干預，將采放比控制在合理的程度，就可以一次性對數倍于采高的煤層進行開采。一般情況下，開采與排放比都會確立在1:3，這是為了確保煤礦的回收率。這項技術也有個明顯的缺點，在井下作業的工作人員可以明顯感覺到，便是對比其他技術而言，產生的粉塵較多，由此會引發一系列的安全問題[6]。
2.6綜合機械化采煤工藝
綜合采煤工藝的特點表現在采煤效率上，且可以明顯降低勞動強度與難度，在很多煤礦開采作用中都有應用。具體開展步驟：①切割煤炭環節中，破煤、落煤與裝煤三個環節，利用采煤機等設備。②運輸刮板機生產能力與采煤機相匹配，但是采煤機的綜合效益相對較低。③工作面支護由及時支護與滯后支護兩種方式組成，及時支護通常在頂板不穩定時使用，很多頂板的穩定性無法保證，液壓支架大多使用高壓液體，如此可以完成對頂板的支撐與推移等作業，具體作業流程見圖3[7]。
2.7水力采煤技術
水力采煤便是借助水槍的方式對煤層進行“爆破”，之后通過地勢讓被破碎的煤炭順著水流運輸，通過水力運輸的方式，將碎煤運輸至煤水倉中，之后通過煤漿泵把這些煤炭與水的混合物傳輸至地面，完成采煤作業。水力采煤最顯著的特點便是，較為簡單，比其他工藝技術都少了許多步驟，包括設備簡單、工作量低，同時還具備高度的安全性、采煤效率可觀。但相應的也存在著缺點，煤炭的開采損耗率較大，且水力采煤耗費的電力支出多。
3煤礦采礦工程中采煤工藝與采煤技術的完善措施
3.1控制危險因素
煤礦開采作業中，大多危險都來自于采煤環境，因此技術人員需強化工程環境分析，探查環境中存在的危險因素，做好分析工作與防范措施，把握煤礦開采的全過程，構建合理、有效的安全管理機制，切實提高對采礦環境的掌控力度。辨識環境時若發現危險因素，應立即進行確認，確認存在后采取針對性處理措施，對于煤礦開采中存在的危險因素，可通過強化宣傳，提高職員的安全保障意識來進行防范。另外，將責任機制確切落實與煤礦開采工程中，每個部門需明確各自管理責任，并落實到各個崗位，提高經營和生產管理，了解煤礦地質、環境等實際狀況，將開采危險因素控制在最小程度。應構建第一責任人機制，對煤礦開采工程的技術人員進行定期培訓，加強其安全管理意識，權責明晰，進而保障煤礦開采的安全效果[8]。
3.2對相關人員展開培訓
煤礦企業應定期開展職員培訓工作，這是確保采煤工程順利推進的一項重要保護措施。定期組織基層采煤職員開展培訓，學習先進的開采技術，加深自身的技能知識儲備，持續提高他們的綜合素養及職業能力。在培訓過程中，注重職業責任感的培訓，提高其崗位責任意識。煤礦開采效率與質量，除開采技術、工藝外，也基于采煤作業人員的綜合素質，他們的技術能力是煤礦開采的主要支撐力，因此有必要構建學術交流平臺，幫助采煤作業人員持續提高自身的職業能力、加深技術知識儲備，在后續的煤礦作業中，面對突發事件可根據自身能力做出快速反應，處理安全事故挽救企業的損失。此外，煤礦企業應將人才作為技術創新的核心要素，給予人才培養以高度重視，提高企業的核心競爭力。
4結語
綜上所述，現今社會的發展依然對煤炭資源有較高的需求，這也為煤礦企業的發展提供了助推力。煤炭企業應做好采煤工藝與技術質量管理，確保開采技術先進、安全管理可持續發展。
作者:張曉勇 單位:山西華晉明珠煤業有限責任公司
煤礦采礦工程篇2
近些年來，在經濟社會的發展過程中，人們對資源的需求日益增加，煤礦采礦屬于一個高風險領域，在采礦過程中，如果由于技術不合理、操作不規范，極易發生各類安全事故，嚴重影響采礦人員的人身安全以及采礦質量。為促進煤礦企業持續發展，必須熟悉掌握采礦技術、工藝，按照工藝特點、技術類型，對采礦技術進行科學優化，不斷提升采礦安全性。筆者根據自身多年的煤礦采礦從業經驗，立足煤礦采礦工程角度，探討采煤工藝與技術。
1煤礦采礦工程中的采煤工藝與技術的現狀和重要性
在能源體系中，煤炭資源屬于不可再生資源，由于長期埋藏在地下，存在諸多煤層氣。采礦人員在采礦過程中，具有一定風險。針對煤礦企業而言，為提高生產安全性，促進社會效益和經濟效益的最大化，必須按照采礦實際狀況，不斷完善采煤措施，有效提高煤炭資源的采礦質量和效率，提升資源使用率，防止發生資源浪費問題。然而，在實際采煤過程中，大部分小企業所采取的安全措施，無法保證采煤人員安全，特別是煤層變化較大和地質結構較為復雜的地帶，具有諸多不確定性。如果采煤人員一味地采取傳統方式進行作業，不僅不能提高采煤效率，還會因為安全防護不到位，增加開采危險性。對于復雜礦井、不穩定煤層，必須依靠采煤人員按照采掘要求和安全性標準，全面分析采煤環境，采用先進、科學的采煤工藝與技術，有效提升采煤質量、效率。同時，隨著技術創新力度不斷加大，采礦工藝日益更新，煤礦企業經濟也逐漸提高。現階段，煤礦開采也存在如下問題：首先，開采效率不高。煤礦采礦作為一項特殊工程，覆蓋面較廣，具有較強的系統性，必須通過自動化、機械化的技術，確保開采效率。然而，由于目前技術的局限性，在煤礦開采過程中，仍然采用傳統的方式進行開采，不僅開采效率不高，嚴重浪費資源，還影響了開采安全性。其次，污染環境問題日益突出。在煤礦開采過程中，不同程度上會導致環境污染，特別是某些區域長時間運用長壁采煤方式，若不及時改造、升級技術工藝，必然會增加生態環境的損害度，且環境一旦被污染就不可修復。同時，某些煤礦采礦采用深挖開采方式，對地下水資源造成嚴重的安全威脅。
2煤礦采礦工程中的采煤工藝與技術的基本特征分析
第一，針對性。對于煤礦采礦，按照以往多年的實踐經驗，相關技術、工藝已較為成熟，采礦企業可按照礦區特點，選擇最為安全和最為合理的開采工藝。第二，復雜性。針對煤礦采礦，因環境復雜因素，對采礦工藝具有諸多要求，使得采礦技術存在一定復雜性。第三，風險性。在煤礦采礦過程中，采煤工藝、技術的運用，在不同環境、不同條件下，都存在一定風險性。如果采煤人員未合理運用采煤技術，或者技術操作不當，極易引起安全事故問題。第四，精細化。近年來，隨著經濟市場的快速發展，各行業、各領域分工更為精確，也要求采煤工藝、技術具備精細化要求。
3煤礦采礦工程中的采煤工藝與技術的種類分析
第一，炮采放頂煤。在煤礦采礦中，炮采放頂煤作為一種常見的采煤工藝，需通過滑移支架方式進行放頂采煤，而頂梁、支柱是滑移頂梁的重要支撐，在具體采煤作業過程中，需保證前梁、后梁的連接緊密，同時運用支架支架，制作液壓單體柱。此外，采煤人員需按照煤礦具體狀況，明確支架數量。第二，充填式采礦。針對煤礦采礦，使用充填式采礦技術，主要作用是人工支護，在礦塊、礦房中，按照工作面回采的推進進度，采煤人員可運輸充填材料至采空區，對地表松動進行有效控制，在保護充填體的基礎上，開展回采工作。在實際作業時，采煤人員必須科學辨別礦體，例如貴重、稀缺以及高品位礦石，才適合運用充填式采礦工藝。通過充填式采礦技術的運用，可有效保護地表，提升采煤安全系數，促進廢料的充分、合理利用，增加回采率和適應性，降低貧化率。此外，使用充填式采礦工藝，也存在一定缺陷，例如采煤成本較高，需投入較多勞動力，生產效率不高，開采要求也較高（如圖1所示）。第三，機械化采礦。在煤礦采礦技術中，機械化采煤是最為常用的技術之一，采煤人員按照實際工作環境和模式，主要分為露天開采、地下開采兩類。對于露天開采，必須及時清除礦體表面巖石、泥土，合理選擇機器，按照由上至下的順序開采。通過機械化采礦，可提升采煤效率，防止損害自然環境。同時，隨著科學技術日益發展，機械化開采工藝不斷更新，機械化開采是未來煤礦開采的重要發展方向，通過機械化的綜合技術，實現采煤集中化、自動化控制。通過計算機、視頻監控等技術，可有效控制開采流程。通過以太網、自動化技術，可實現開采的集中監控，進而有效提升采煤安全性。第四，大采高一次采全厚綜合機械化采礦。近些年來，隨著采礦工作的進一步推進，大采高一次采全厚綜合機械化技術已日趨完善，開采效果也十分理想，有利于采煤效率的提升，促進采煤安全性提高。然而，在實際開采中，也具有諸多問題需要解決，如采煤產量不高，液壓支架穩定性較差，需要進一步加大技術研究。第五，地下開采。地下開開采工藝一般在深層煤礦中適用，由于地表距離較遠，采煤人員必須采取科學方式，有效開采地底，進而獲得更多煤炭資源。但是在實際開采過程中，適用地下開采工藝，必須科學劃分采煤層，通過先進探測儀器，對礦層地質進行全面分析，促進采煤工作良性開展，提升采煤安全性。第六，崩落采礦。在煤礦采礦工程中，崩落采礦主要在巖層崩落、礦層塌陷的區域適用，可選擇性進行回采。現階段，崩落采礦工藝正在逐漸推廣。在進行崩落采礦前，需全面分析煤礦的巖層應力，明確崩落點位，有效掌控崩落力度。使用該技術，能夠準確把握好崩落預期，對開采過程進行有效控制，并開展數據分析。然而，受地質局限性影響，如果事前分析不充分，極易引起安全事故。
4煤礦采礦工程中的采煤工藝與技術的具體方法
第一，塌陷預警。在煤礦開采過程中，通常存在不同程度的危險，若采取傳統的方式進行采煤，危險性更高。近年來，隨著科學技術的迅猛發展，大部分煤礦企業為提升安全性，不斷完善塌陷預警體系，提升采煤安全性。在實際采煤中，通過3S技術的運用，利用遙感圖像方式，可實現塌陷區域的監控全覆蓋，合理分析、準確判斷塌陷區域，還可有效管理采煤人員，為監測與記錄創造更多便利。第二，加大采礦技術研究。煤礦采礦作為我國的重要能源產業，必須不斷加大技術創新，而技術創新需依靠科學研究，對采煤技術、工藝進行優化，國家政府必須提高政策、資金的支持力度，引導和鼓勵企業開展科研創新。可設立專項研發經費，對貸款政策進行優化，集中精力、時間去研究技術和工藝。同時，對于煤礦企業來說，管理層必須高度重視科學技術的研發工作，不斷創新經營理念，有效提升采煤安全、質量。第三，加強危險因素的控制。在煤礦采礦工程的具體開采中，環境因素最為危險，因此，在技術管理中，技術人員必須加強工程環境分析，合理分析存在的安全隱患，加強分析和防范，做到開采環節的全過程和全方位把握，建立科學合理的安全管理機制，提升環境控制水平。針對可能存在的危險因素，需進行及時處理。而對于生產中存在的客觀性危險源和實際性危險源，必須加強宣傳。同時，明確煤礦開采責任。在實際開采過程中，必須確定具體的煤礦開采技術管理責任機制，每個承包單位需明確各自工程責任，并落實到崗、到人，提升經營與生產管理，了解煤礦地質、環境等實際狀況，最小化開采風險。此外，建立第一責任人制度，針對煤礦開采責任人，需強化安全管理培訓，做到權責明晰，進而保障煤礦開采的安全效果。第四，不斷提升人才整體水平。針對煤礦采礦企業，必須加大人才培養力度，為提升采煤效率和人員安全性，定期組織采煤人員進行培訓，不斷提升采煤人員專業技能和素養。同時，在培訓過程中，采煤人員必須不斷提升工作責任感，學習先進的專業知識，積累技術經驗，實現綜合素養的自我提升。在煤礦企業發展中，采礦質量、效率水平的高低，取決于人才水平的高低，而技術人員作為煤礦開采的重要支撐，搭建學習平臺，幫助技術人員不斷積累煤礦工程專業知識，提升專業技術水平，在實際煤礦開采中，能夠科學運用煤礦技術，降低開采風險。同時，根據煤礦技術的相關特點，人才作為技術創新的核心要素，企業需重視煤礦開采技術人才的挖掘，進而促進企業核心競爭力提升。第五，完善煤礦開采的監督機制。要想提升煤礦開采質量，需不斷完善相關監督法規和標準，建立起責任保障制度和質量機制，對于違規和違法企業，需提高處罰力度，讓施工企業不敢違規違法。同時，政府需不斷提高煤礦開采的準入門檻，對于條件不符合的煤礦企業，堅決取締。此外，還需不斷提升煤礦開采效率，在具體的施工中，安全監督人員勞動效率高低與否，也會直接影響整個煤礦開采質量，意識安全開采的重要性，掌握具體的監督要領，進而推進開采進度，實現安全性、高效率的開采。
5煤礦采礦工程中的采煤工藝與技術的未來發展方向
首先，可視化計算。在煤炭采礦中，可視化計算是未來發展的重要方向之一，通過VR技術，可獲取大量數據，得到有價值結論、規律，對于所獲取數據，通過三維圖形、可視化加工，再利用交互作用，改變參數，進而觀察計算結果，實現可視化計算、參數變化。通過有限元方法，可實現結構分析，通過VR系統，通過顏色深淺，即可判斷各物體大小，不同顏色代表不同等力面。同時，也能夠隨意更換角度，立足觀察點去觀察。通過VR交互作用，可實現各類數據的實時修改，方便比較各種結果、方案，有利于設計思維直觀化、形象化。在復雜結構設計中，引入可視化技術，可實現結構分析、采礦控制。在煤礦結構分析、工程開采的可視化設計中，可拆分結構動態，顯示煤礦開采線型，計算煤礦地質的結構內力、截面應力等數據。此外，通過圖像、圖形，可實現結構分析的動態化控制。其次，BIM設計技術的運用。BIM是通過建立三維實體模型，促使傳統設計得以突破、調整，不僅了改進了平面模型，還構建了BIM技術的內在價值。在具體控制中，BIM的可視化功能，可促使煤礦開采實現動態調整，讓開采設計方案合理化，做到問題防患于未然。在煤礦開采之前，需開展前期開采模擬設計。BIM設計采取虛擬設計方式，通過數據形式呈現煤礦開采過程，對比分析具體方案，達到模擬開采效果。在模擬過程中，可及早發現設計問題，做到早發現、早處理，還可實時改進、完善開采方案。使用BIM技術，可降低煤礦管理和開采成本。同時，利用BIM技術，模擬當前開采狀況，搜集相關數據信息，對發現問題進行總結和歸納。此外，BIM技術還可以根據資源使用狀況，對資源配置進行合理調整，確保煤礦開采質量，通過動態掌握煤礦開采的位置、技術和設施，實現對環境設計的優化和控制。
6結束語
總而言之，在我國經濟社會發展進程中，煤炭能源需求量呈逐年上升趨勢，采用先進、科學的采煤工藝與技術，不僅能夠提高采煤安全系數，還能有效提升采煤質量、效率。按照針對性、復雜性、風險性、精細化的特征，選擇最佳的采煤工藝，不斷加大采礦技術研究，提升人才整體水平，進而促進煤礦行業的穩定、持續發展。
作者:東小軍 單位:甘肅省窯街煤電集團有限公司三礦
煤礦采礦工程篇3
引言
經過多年的發展，中國的采煤工藝技術得到了飛速發展，煤礦開采的安全性和效率得到了顯著提升。隨著中國經濟的發展，煤礦開采的技術標準也相應地提高，但是現有的采煤工藝技術在應用過程中還存在著一些問題。這些問題主要集中在安全性和環境污染方面，急需解決，例如煤礦開采引起的開采沉陷問題、矸石山問題以及資源開采率較低的問題。本文圍繞采煤工藝技術存在的問題展開，重點探討了采煤工藝技術優化的措施。分析從大量的現場實踐統計可以發現，現有的采煤工藝技術存在的問題主要有開采沉陷嚴重、矸石山污染、端頭支護困難以及煤炭資源回采率較低。下面將對這些問題進行具體的分析。
1.煤礦開采所面臨的問題
(1)開采沉陷嚴重
煤礦井下開采會破壞巖層的原始平衡狀態，在巖層重新實現平衡的過程中，會發生運動，導致在礦區周圍形成開采沉陷區。隨著礦區逐漸靠近居民區，開采沉陷引起的問題變得嚴重。開采沉陷多屬于地表不均勻沉降，會使得地表的建筑物承受較大的拉伸變形，出現裂縫。當出現的裂縫比較多時，便會影響到地面房屋的正常使用。此外，當地表產生貫穿性裂縫時，會導致地表水斷流，很容易導致地面出現干旱，進而導致地面農作物出現減產和蟲害問題。
(2)矸石山污染
目前，煤礦開采面臨著嚴重的問題是煤礦開采會產生大量的矸石。隨著開采時間的增加，矸石山的體積不斷增大。矸石山的堆積不僅占用大量的土地資源，還容易引發嚴重的環境污染。矸石是一種有毒的、有害的物質，它會隨雨滲入到地下水，從而對地下水造成一定的影響。同時，由于風蝕，矸石也形成了許多顆粒，長期滯留在大氣中，對大氣造成了很大的影響。同時，由于空氣中的懸浮體會被吹走，對周邊的空氣造成了很大的影響。另外，由于矸石中有一些易燃性物質，在高溫下很可能發生自燃，從而引起火災。因此，要時常對矸石山進行治理，以避免其自燃引起的火災，而矸石山的治理則耗費巨大的財力和人力。
(3)端頭支護困難
工作面的末端與回采巷通道相鄰，因而在工作面末端會受到很大的支撐。為防止受支撐壓力的作用，必須對其進行加固，一般采取暫時性的方法。在進行臨時支撐時，既要確保其強度，又要確保其有效的支撐。如果支撐力不足，在開采中極易出現冒頂事故，從而影響開采的效果。當前，采用單一的水力撐桿進行末端支護（參見附圖1），全靠人力來進行，總體的工作效率很差。
(4)煤炭資源回采率較低
據中國煤礦開采量的計算，其回采率為60%～80%。即在回采結束后，采空區仍然殘留20%～40%的煤種，這些煤種已無法再利用。因此，目前的煤礦開采技術依然存在著大量煤炭資源的損失，給煤礦企業帶來了巨大的困難。產生這一問題的根本原因在于目前采用的開采技術還停留在人工操作階段，難以精確地進行煤層整體厚度的切割。舉例：在對3.2m厚的煤層進行切割時，往往會留下0.3m厚的煤層，以防止在采掘過程中產生截齒磨損加重的情況，即，在工作面上留下0.3m厚的煤層，實際的工作面厚度僅2.9m。
2.采煤工藝技術優化措施探討
針對煤礦開采技術中的一些問題進行了剖析，指出要通過對目前煤炭開采技術進行改進，才能有效地克服這些問題。本文通過對煤礦生產工藝技術的分析，對采煤工藝技術進行了優化，包括采用采煤工藝、采用液壓支架進行末端支護和智能采煤工藝。
(1)采用充填采煤工藝
對于煤礦采掘中出現的地表塌陷，采取充填采礦技術是目前較為行之有效的方法。利用其它物質填充煤后的采空帶，以減少地面沉降。由于“三下”（建筑物下、水體下、道路下）的壓煤量不斷增多，因此，采用充填法進行煤炭開采是一種既經濟又可行的方法。同時，由于環境保護的需求越來越大，有時候必須進行表面的保水性開采，目前最佳的方法是采用充填法。與常規開采方法比較，其特點在于：在綜放裝置上增設了一套填充裝置。根據填充材料的差異，采用的填充方式也不盡相同，可用的填料有河砂、煤矸石、高水物料等，河砂的填充效率最佳，最為昂貴。在充填過程中，需要大量的填充物料，并需要一定的機械特性。利用矸石作填筑原料，可以很好地克服礦井采掘中矸石山的積聚問題。與其它的處理方式比較，填料是最節約、最快捷的一種，并且對周圍的環境造成的污染較少。礦井中分選矸石可以有效地抑制矸石山的增大。在煤礦開采過程中，采用的設備越來越多，既要進行地上的矸石輸送，又要進行地下的輸送。一個高效的采礦作業計劃體系，如果不建立合理的采礦計劃，就會對采礦作業造成一定的不利影響。
(2)采用液壓支架進行端頭支護
在開采時，由于煤層頂部的支撐壓力較大，在開采時，煤層頂部往往會發生冒頂事故。針對這種情況，過去煤礦也使用了一些設備，但是存在多方面的問題，具體如下。①支護工藝復雜在端頭支護時多采用的是柱式支護，需要大量的手工作業，勞動強度大，而且效率低。②很難確保支撐的有效性在支撐過程中，大多數采取的是臨時支撐方法，如果支撐的強度不夠，極易發生冒頂，地應力波動大。這給決定支撐強度帶來了困難。必須重復進行拆卸和安裝。在回采率較高的情況下，端頭支撐的速度很難得到保障。針對端頭支護效率低且效果難以保證的問題，采用液壓支架來實現端頭支護。在綜采工作面端頭設置了一個液壓支架，液壓支架可以隨著工作面一起移動。該方法既能增加支架的強度，能減少支護時間，大大減輕了生產人員的負擔。在實際應用中，應按不同的工作面條件選用適當的支架。③采用智能化采煤工藝在綜采工作中，由于開采高度不受精確限制，造成了回采率偏低，因此必須采取智能開采技術。利用智能采煤技術，可以自動地控制采煤機截割的大小，利用地質雷達進行煤體的動態監測。從而實現精確的開采高度。同時，采用更多的探測器，可以更好地防護截齒，不必再因切到矸石而導致采煤機截齒磨損。智能化采煤技術是伴隨著智能化技術的發展而產生的一種新型采煤技術，它對煤炭生產的變革起到了積極的推動作用，使煤礦開采變得更安全、更有效。然而，要做到智能開采并非簡單之事。智能化采煤工藝是建立在信息化技術上的一項開采工藝，要求實現信號的實時傳輸和處理。由于煤礦井下具有較強的電磁干擾，一些常規的信息化設備在井下應用過程中存在失效的風險。此外，為了實現對井下復雜環境下采煤機的準確控制，在復雜礦井條件下，對采煤機開采進行精確的監控，還需要開發適用于采煤機采高控制的智能化算法。
3.采煤工藝的選擇分析
對煤礦開采技術的發展進行總結。要使煤礦安全、有效地開發，就必須針對礦井的具體條件，合理地選用相應的開采技術。煤礦開采技術的選取要綜合考慮煤層賦存條件、瓦斯含量、開采規模、員工配備等因素。
(1)煤層賦存條件
煤層的賦存狀況是煤礦開采技術的首要問題。在這些因素中，煤層的傾斜角度和厚度是影響煤礦開采技術的重要因素。在傾斜度較低（30°以下）的煤層，一般采用綜采技術。由于經濟效益原因，中國大部分的煤礦都是厚煤層和特厚煤層。在特厚煤層中，要采取大采高技術、綜采放頂技術，以提高特厚煤層的開采效率。目前，在大傾角煤層中，一般采用常規開采方法。這是由于在大傾角煤層中，由于綜采工作面上的各種儀器難以達到平衡，極易造成設備在大傾角作用下發生故障。
(2)瓦斯含量
煤層中的瓦斯含量對礦井的安全和開采技術的選擇有很大的關系。煤礦的采掘程度愈高，所放出的氣體愈多，對煤礦的安全也愈有危害。在進行大面積煤體的開發時，應依據煤層中的瓦斯含量，選用合適的采礦技術。在煤礦開采中，經常采用“綜放”采礦法，礦井的采掘強度普遍較高，因而在采掘中會產生大量的瓦斯。在進行深層煤層的時候，由于煤中殘余的瓦斯含量較高，必須保證采礦速率和強化礦井的通風。所以，在瓦斯濃度高的情況下，宜采用較為安全的綜合采掘技術，而不采用綜放技術。
(3)開采規模
根據煤炭資源的特點，提出了相應的礦井設計方案。采礦技術要與礦井產量水平協調，以確保所選采礦技術的經濟效益。如果煤礦開采技術的產能遠遠超過了煤礦的設計年產量，就會造成礦山使用壽命短，使機器裝備無法充分使用。舉例來說，如果礦山的年生產能力是3.0×105t，那么在開采過程中，可以采用一般開采或綜合開采。
(4)人員配置情況
先進的煤炭開采技術對員工的配備有很高的要求。由于煤炭工業是一種高風險的產業，它的特點決定了其在采掘過程中難以找到高素質的人員。在煤炭開采過程中，必須有大批熟練掌握信息技術的人員，而這些人員又不具備條件，這對煤炭開采技術的發展造成了極大的制約。綜上所述，礦井開采技術的選取受多種因素的影響，必須結合礦井實際情況進行科學的選擇。
4.結語
隨著煤礦開采相關技術的發展和應用，采煤工藝技術存在的問題也逐漸暴露出來，常見的問題主要有開采沉陷嚴重、矸石山污染、端頭支護困難以及煤礦開采效率低下等問題。要從采用采煤工藝、采用液壓支架進行末端支護和智能采煤等多個角度，對目前采煤工藝進行全面的優化。系統地分析了采煤工藝技術存在的問題及解決問題的方案，可以為煤礦采煤工藝技術的優化和發展提供一些新思路。
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作者:吳志濤 單位:高平市應急管理局
