煤矿井下采煤技术与采煤工艺分析.pdf

煤矿井下采煤技术与采煤工艺分析鲁玉龙，李洪阳，朱长远（枣庄矿业集团【济宁】七五煤业有限公司，山东枣庄2 7 7 0 0 0）摘要：我国是煤炭产量大国，近年来，随着我国工业化的发展,对于煤炭的需求量逐渐提升。以往的煤矿开采技术水平有限,导致煤炭资源的开采率较低,在当今科技水平飞速发展的基础上,我国对于煤矿的开采效率也有了明显提升。本文首先分析了煤矿井下开采技术的现状及特点，然后对开采工艺技术的应用及开采过程管理工作的要点进行了研究。关键词：煤矿开采;工艺技术；管理措施中图分类号F406.3;TD823文献标识码：B文章编号：10 0 8-0 15 5(2 0 2 3)10-0 0 4 6-0 31我国煤矿井下采煤工艺技术发展现状分析煤矿开采工艺技术的创新发展是煤矿行业持续进步的动力，随着我国社会对于煤炭资源需求量的提升，我国的煤矿开采也在逐渐由浅层开采逐渐向深层开采转变，在充分利用地下的煤炭资源的同时也带来了更加丰厚的回报，这就对井下开采工艺的技术水平提出了更高的要求。当前，已经有许多先进的技术应用到了煤矿井下的开采中,开采作业也正朝着自动化、智能化和集成化的方向发展。煤炭属于不可再生资源，因此不断提升煤矿的开采效率，强化对开采技术的研究与应用是非常必要的。2煤矿井下开采特征分析煤矿井下开采是一项专业性极强的工作，其主要包含以下方面的特点：第一,开采难度大。随着煤矿井下开采深度的不断加大，对于井下开采技术水平的要求也在不断提升，同时由于井下作业具有一定的风险性，所以也需要科学控制井下的环境，这都会增加作业的难度。第二,地下的地质结构复杂。由于我国地域辽阔,各地区的地质条件存在较大的差异,所以,对于采煤工艺及设备的选用要进行充分研究，根据开采地区的实际地质情况确定开采方案，并选择适宜的设备与工艺门3煤矿井下开采工艺技术的类型及应用研究3.1连续采煤技术该技术主要是通过连续采煤机在井下进行连续的作业，其开采效率较高，目前已经成为大部分煤矿的主要技术手段之一。在进行井下开采时，该技术主要应用于破煤和装煤环节，采煤机可以将掘进与采煤作业有效结合，在减少劳动力的同时，提升了开采效率，同时还能够在连续作业的同时对煤柱进行回收，有效防止了资源的浪费。463.2普通机械化采煤技术普通机械化的采煤工艺指的是用机械的方法破煤和装煤、输送机运煤和单体支柱支护顶板的采煤工艺。与连续采煤机相比，普通的机械化采煤技术在应用过程中需要结合人工作业共同完成开采。该技术主要应用于装煤和落煤阶段，可以使用单滚筒或双滚筒采煤机对较厚的煤层进行开采,尽可能充分地利用设备，以提升开采效率。3.3综合性机械开采综合机械化采煤指采煤工作面全部生产过程的机械化，包括破煤、装煤、运煤、支护、采空区处理及回采巷道运输、掘进等环节。综合性机械开采工艺对于提升煤矿的产能发挥着十分重要的作用。该工艺多在倾斜煤层或是结构相对简单的煤层开采中应用，但是，对于该技术的应用具有较高的技术标准,第一，与普通的煤矿开采技术相比，综合性机械开采对机械设备的要求较高，常用的设备为采煤机、可弯曲刮板输送机、自移式液压支架。这就增加了煤矿的成本投人，对于一些中小型煤矿而言,这是一笔较大的费用,因此,在小型矿区的应用并不广泛。第二，由于综合性机械开采的全过程需要有相应的机械设备完成,因此，该技术对于井下地质条件的要求较高，如果地形结构复杂，则不适合应用该技术。第三，需要注意对开采区域的安全防护，对采煤工作面进行科学的支护,并对采空区进行合理的处理。当前，煤矿需要根据实际需求选择相应的支护技术，同时要应用液压支架结构，使其实现对工作面的切顶处理、前移处理、支护处理、采空处理等2 。3.4爆破开采工艺爆破开采工艺主要是应用雷管或炸药对煤矿进行引爆作业，然后再对散落的煤炭进行收集。在进行爆破前，先要在矿体上进行打孔。该环节是保证爆破作业效果的关键，技术人员需要根据井下煤矿的实际情况对打孔的位置、深度以及炸药的使用量进行精确的计算。只有符合设计标准的爆破作业，才能有效提升煤矿开采的效率和安全性。以防炸药使用量过大而引起矿井塌事故。爆破开采技术的操作流程相对简单，同时也具有成本投入低的特点，多应用在小型煤矿的开采中。同时，应用该技术对于作业现场的安全管理工作提出了更高的要求,因此,安全管理工作也引起了煤矿的高度重视。3.5煤矿瓦斯防治技术3.5.1通风技术煤矿井下作业具有一定的风险，对于井下作业环境的管理十分必要。并下通风技术是保证并下作业人员安全的基础技术。通常是应用专业的通风设备保持井下空气的流通,及时抽出井下烟尘,并置换地面的新鲜空气。在煤矿井下的开采中，会产生瓦斯，当瓦斯含量超标时，就会出现火灾或爆炸等隐患。因此，煤矿开采过程中需要设置相应的通风设备，并定期检验设备，以保证其运行的正常。其中，需要重点对进风系统、回风系统的功能进行检查。并且在瓦斯灾害防治中，还应考虑通风设备在使用中是否符合通风设计的要求，对于通风设备的型号、功率以及安装位置都要进行认真的核验,使其能够满足井下通风的需求33.5.2抽放技术抽放技术主要应用于井下作业出现大量瓦斯涌出的情况。通过使用抽放技术，可以在较短的时间内抽出作业区域的瓦斯,将瓦斯浓度降至安全标准，防止事故。由于瓦斯抽放作业需要进行定向钻孔,因此在使用该技术前，需要对实际的地质条件进行预先勘查，如果开采区域的地质结构过于坚硬,则会给抽放技术的应用造成较大的难度。对于抽放技术来说，在实际应用时应做好纠偏及控制，若是瓦斯浓度过高或是煤矿条件较差，可以向煤层中释放惰性气体，其能够在短时间内降低瓦斯涌出所产生的影响，并提升瓦斯抽放效率。3.5.3气体水合技术该技术是瓦斯防治过程中应用最为广泛也是最理想的瓦斯防治措施。气体水合技术的原理是通过水合物对瓦斯进行吸附，其具备固定瓦斯小分子气体分解时吸收热量与高密度吸收的特点,在实际应用环节，应适当添加表面活性剂并进行高压注水，以促进每层中瓦斯水合物的形成。当瓦斯处于水合状态时,其会吸收大量的热能,因此，工作人员在进行破煤时,要防止出现瞬间同时分解形成高压瓦斯流，以免发生煤与瓦斯突出的事故。同时,该项技术对于非突出的高瓦斯煤层来说，处于水合状态的瓦斯分解让工作面瓦斯能均匀涌出,能消除瓦斯集中而导致的瓦斯超限现象,以实现对瓦斯爆炸事故的科学防控。3.5.4安全预警技术安全预警技术是瓦斯防治过程中不可或缺的技术之一，应用该技术可以实现对井下空气情况的实时监测，发现异常情况后第一时间发出警报，以便相关工作人员及时制订瓦斯处理方案。并下安全预警系统是由多种技术共同构建的，主要包括遥感技术、远程监控技术、计算机网络技术等，当传感器发现空气中的瓦斯浓度超标时，就会向系统发出信号，系统会第一时间发出警报。并下作业人员可针对该情况做出撤离决定，并根据瓦斯浓度的具体数值，采取相应的处理措施。安全预警系统是井下作业人员面对瓦斯灾害时及时做出快速正确决定的保障，也是促进煤矿井下作业安全的必要技术手段4 。4井下采矿安全管控措施研究4.1制订安全施工标准，加大防治力度在我国煤矿发展过程中，井下作业的安全事件屡见不鲜，究其原因主要是由于技术水平不达标和安全管理工作不到位所致。因此，煤矿要不断提高对安全管理工作的重视程度，并提升安全作业及管理工作的规范性。首先，在人员方面，煤矿要组建经验丰富且技术水平过硬的施工团队。同时，还要设置专门的安全管理岗位，并依照相关规范，对井下开采作业进行动态监管及全面检查。如发现违规操作或是安全防护不到位等行为，应及时指出并进行相应的处罚。其次,要规范使用机械设备并进行严格的管理，由于井下煤矿的开采对于机械设备的依赖性较强，因此保证机械设备运行的稳定性能够大幅度提升作业的安全性。企业要注重对设备的管理与养护，定期安排专业人员对设备的运行状态进行全面的检查，有效排除故障隐患，同时要注重对机械设备的维护,对于易损部件应及时更换。对于存在问题的设备应禁止使用，并对其进行全面的维修,直至解决故障问题，达到使用标准后，方可投人采煤作业。4.2加强采矿工程中的通风管理4.2.1定期检查瓦斯探头煤矿井下的瓦斯浓度主要由瓦斯探头进行监测，作为一种传感器，瓦斯探头会实时采集井下的瓦斯浓度，如果存在浓度超标的情况就会及时发出警报，提醒工作人员及时采取相应的处理措施。不过，由于煤矿井下的环境较为复杂，其粉尘浓度较高且具有一定的电磁辐射，会对瓦斯探头的运行状态造成影响,并引发故障问题。因此，为保证其运行的稳定性，工作人员应47定期对瓦斯探头进行检查和清理，如果发现故障，应及时进行修复或更换。同时，还要在计算机系统中及时更新数据库，记录井下瓦斯浓度的相关数据信息，以便为瓦斯防治方案的制订提供必要的数据参考。工作人员可运用计算机成像系统实时查看煤矿的运行状况，以便及时采取针对性的措施提升矿井下的通风质量。4.2.2定期检查煤矿通风设施通风设备如果存在故障，则会导致并下风量调节受到影响，这就会为安全作业埋下较大的隐患。因此，对于通风设备的定期检查也是十分必要的。并下通风系统主要包括主通风机、调节风窗、风门以及密闭等。在进行设备的常规检查时，要重点检查密闭墙的情况，通常情况下，矿山所产生的压力会导致密闭墙出现变形问题,这是导致其密闭失效的主要原因。当出现密闭失效的情况后，会使巷道内出现漏风问题,同时，也会使巷道中涌入有毒有害气体。对于密闭墙，一定要检查靠近墙体一侧的瓦斯浓度。若通风设施存在故障,则会造成矿井难以通风的问题,严重时会引发一系列的安全事故。由此可见，对通风系统各类设备进行定期的检验与维护是保证其运行稳定的关键。4.2.3定期进行通风阻力测定在进行煤矿并下作业时，如果工作面的位置和巷道的连接情况发生改变，通风系统所受到的阻力也会发生相应的变化。如果通风阻力较大，会导致巷道内的风量分配不足，引起井下作业环境中的瓦斯浓度升高,进而增加瓦斯事故的发生概率。由此可见，要想保证井下的瓦斯浓度在合理范围内，就需要定期测定井下的通风阻力,进而了解通风系统的运行情况。在测定通风阻力后，可以发现阻力较大的巷道，这就需要应用相应的处理技术降低其阻力，常见的方式有改变巷道的连接方式和重新开凿风井。在降低矿井的通风阻力后,还应该适时调节风机的工况点，以达到节能的目的。4.3完善爆破安全管理措施4.3.1设立安全监管部门、规范爆破程序爆破作业具有较强的专业性，也有一定的风险，因此，相关部门要强化对爆破作业的管控，企业应设置专门的监管部门,负责监督管理爆破作业的流程，以保证其作业的规范性和安全性。在开展爆破前,技术人员应对井下情况进行全面的勘查，针对地质构造和矿石的分布特点，制订相应的爆破施工方案。在进行爆破作业时，首先要加强对作业现场的管理，划定警戒范围，并安排专人值守，与爆破作业无关的人员禁止进入现场。其次，爆破工作人员在施工过程中应严格遵循相关的规定及程序,严格检查爆破器材与材料的性能，对于所应用的炸药或雷管，要设置专人严格看管。最后，起爆前要做好现场人员的撤离工作，确保所有人员撤离到安全区域后才能引爆。4.3.2完善爆破安全制度、落实安全责任制科学的管理制度可以为安全管理工作提供必要的依据，企业应不断完善安全管理工作制度。通常情况下，安全制度主要包括员工的管理制度、安全技术的管理制度、安全隐患的管理制度、安全监察制度、工作人员的安全教育制度及安全责任制度等，通过制订和落实各项管理制度，可以有效提升现场管理工作的效率，以保证爆破施工所涉及的人员、器械、材料等都处在安全控制的状态。此外，还要严格贯彻落实安全管理责任制，将责任落实到个人，如果因违规操作或是疏忽管理而引发安全事故，相关责任人需要受到相应的处罚，严重的还要承担法律责任。最后，企业可建立奖惩机制和培训与考核机制,提升工作人员的综合素养，使其能够真正认识到爆破安全管理的重要性，促进爆破作业安全有序地开展。5结语当前我国对于能源的需求量不断增加，同时随着浅层煤矿储量的减少，煤矿开采作业正向着深层开采的方向发展，这对井下煤矿的开采技术提出了更高的要求。煤矿应注重对井下开采技术的创新与应用，同时,还需要强化对通风与瓦斯排放的管理,并结合必要的安全管理工作，在提升煤矿开采效率的同时，保证人身安全，为煤矿的持续健康发展打下坚实的基础参考文献：1李建军.煤矿开采中井下采煤技术及采煤工艺选择J.中国石油和化工标准与质量，2 0 19,39（0 9）：2 2 9-2 30.2何炳.煤矿井下采煤技术中的问题与策略J.商情,2 0 18(31):16 2.3王旭.煤矿井下采煤技术与采煤工艺分析J.矿业装备,2 0 19(0 2):7 8-7 9.4李昊阳.井下采煤技术和工艺应用研究J.能源与节能,2 0 18(0 5):19 1-19 2.作者简介：鲁玉龙（19 8 8-），男，山东枣庄人，本科，助理工程师，研究方向：采煤。48