煤矿采矿工程研究

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煤矿采矿工程篇1

0引言

我国的煤矿资源丰富，相关的调查资料显示，在我国境内已发现煤炭储量约有1.5万亿t，煤矿开采技术随着煤矿资源需求及煤矿企业需求提升，实现跳跃式发展。但在煤矿开采过程中频频发生安全事故，受到了来自社会上各领域的关注，为了使企业能够稳定发展，并且积极的对相关政策给予回应，煤矿开采作业中的采煤技术一直都在优化、更新，使其更具安全环保性，并且在此基础上进行质量、产量与效率的提升。

1煤矿采矿工程中采煤工艺与技术现状

在众多类型的能源中，煤炭资源属于不可再生资源，它大量存在于地下，需要通过合理的开采，才能顺利供给人们使用。由于深入地下作业，采矿人员不可避免的受到多个方面的危险因素威胁，是高风险职业。就煤矿开发企业来讲，为确保煤矿开发的安全性，是自身的日常运行与发展稳定推进，需严格遵守相关规定进行，持续优化煤矿开发措施，顺利开发保障提高煤矿开采的效率与质量，显著提高煤炭资源的利用率，降低资源浪费。但在实际煤矿开发中，大多中小型煤矿企业，采用的煤矿开发保护措施效果极差，无法良好的保证作业人员的生命安全，特别是在一些环境复杂的煤矿井中，较为复杂的地质结构或者条件较差都严重威胁着作业人员的安全。若采煤人员施工按照落后方式开采作业，不仅煤矿开采效率无法提升，并且作业人员安全始终处于多方面的威胁下，开采危险程度一直处于高危。对于复杂矿井、不稳定煤层、需依靠采煤人员按照采掘要求和安全性标准，全面分析开采环境，采用先进、科学的采煤工艺与技术，切实提升煤矿开采的效率与质量[1]。现阶段科学技术的不断更新，采煤工艺也有相应的突破，煤矿企业的社会影响力、经济效益等多个方面也有不同程度的提高。但同时，煤矿开采也逐渐开始显现出部分部题。首先是开采效率未达到理想标准，煤矿开采相对而言是一项与其他项目较为不同的工程，有着广阔的覆盖面积，且具备强烈的系统性，现代化的煤矿开采依赖于机械化与自动化技术，才可保障开采效率，然而当前所使用的开采技术有着局限性，使得开采效率无法获得改革性突破，资源被严重浪费，且煤矿开采安全性得不到保障。其次是环境污染问题，煤矿开采会对周边环境造成或大或小的影响，严重情况下周边生态会遭到破坏。目前煤矿开采选择使用长壁采煤工艺，需对开采工艺进行改革创新，便会与现今倡导的节能减排、保护生态环境发展趋势向背离，不仅加剧了环境的恶化，且对企业自身的发展极为不利。并且部分煤矿开采选择深挖开采工艺，这对地下水资源造成不同程度的污染[2]。

2采煤工艺与采煤技术分析

采煤工艺与采煤技术都具备多种特征，于煤矿开采而言，多年煤矿开发累积有大量的经验，各方面的技术等都相对成熟，每个煤矿开采前都会进行详细的煤矿环境勘测，而后制定针对性的煤矿开采规划；复杂性，煤矿开采深入地下，地下环境大多都极其恶劣，对采煤技术、工艺有着煤矿采矿工程中的采煤工艺与技术质量分析□张晓勇山西华晋明珠煤业有限责任公司，山西太原042202摘要：煤炭需求量提高，以及可开采煤矿储量的增加，推动着我国煤矿企业的发展，及煤矿开采技术的不断更新。现行的很多新技术是在以往的开采技术上进行了一些调整，使其能够应用于更多的矿井，并且提高了安全性与作业质量、效率。围绕现阶段煤矿工程中的采煤工艺与技术质量展开分析，提出了多种采煤工艺与技术，展开详细探讨。关键词：煤矿采煤工程；采煤工艺；技术分析特别的需求，在此需求的影响采矿技术逐渐向复杂化发展；风险性，煤矿开采无法完全保证安全性，特别使煤矿开采技术应用，在每种煤矿环境中都存在着一定的风险，此时若采煤工作人员出现个人疏漏或未按照规定作业，便有极大概率引发安全事故；精细化，这是时代的发展趋势，采煤技术、工艺受其影响，也逐渐向精细化方向发展。

2.1炮采放顶煤

在煤矿开采中，炮采放顶煤是较为普通且常见的一种，它通过滑移支架的方式进行放顶采煤，顶梁、支住部位提供主要支撑力。在采用此技术进行采煤时，需确保前梁与后梁的连接是否紧密，再利用支架，制作液压单体柱。另外，根据煤矿开采需求，确定支架的使用量。

2.2充填式开采

充填式采矿技术主要作用是人工支护，按照工作面回采的推进进度，采煤人员运输充填材料至采空区，以控制地表松动问题，在不影响填充结构的前提下，进行回采作业。填充式采煤工艺可对地表起到保护作用，不会出现地表凹陷问题，有效提高采煤作业的安全系数，并且废料等杂质有了用武之地，增加回采率和适应性，降低贫化率。填充式采煤工艺工序多难度大，工艺所需的成本较多，占用的劳动力也较多，生产效率受阻，开采也具备一定的要求[3]。充填式煤矿开采工艺如图1所示。

2.3综合机械化开采

机械化采煤是多用的一种采煤技术，煤矿开采作业人员根据作业环境，决定是露天开采或者地下开采两种。例如：露天开采需将矿体表面的碎石、泥土等杂质清除，选择相应的技巧由上而下的展开开采作业，机械化的应用使开采效率得到一定的提升，并且对周边环境的破坏较小。现今科学技术持续更新、发展，煤矿开发机械化工艺也在持续创新发展中，就目前形式而言，机械化是未来发展的主要方向之一。机械化的开采工艺，可实现集中化采煤、自动化控制等操作，通过计算机、视频等技术，控制开采流程，再辅以网络、自动化技术，可实现煤矿作业的集中监控，煤矿开采安全性得到保障[4]。

2.4地下开采

地下开采工艺一般在深层煤矿中适用，开采煤层距离地表较远，出于经济考虑选择地下开采。相关人员需要勘测地下环境，选择相应的技术展开地下开采作业，获取具有经济性的煤炭资源。有依据的规划煤层，利用探测仪器对矿层进行详细的分析，确保采煤的作业安全推进[5]。

2.5综采放顶煤开采技术

以往的采煤作业中，厚煤层的开采效率始终无法得到提升，这种采煤技术是以综采的液压机为基础，进行一些改造措施，经济投入较低。经过一段时间的传播与再发展，放顶煤技术成为了厚煤层开采中的顶流技术。煤矿开采作业中，矿山压力使顶煤破裂，之后从放顶煤支架后方的放煤口放出，详情见图2。顶煤排放时，需要进行干预，将采放比控制在合理的程度，就可以一次性对数倍于采高的煤层进行开采。一般情况下，开采与排放比都会确立在1:3，这是为了确保煤矿的回收率。这项技术也有个明显的缺点，在井下作业的工作人员可以明显感觉到，便是对比其他技术而言，产生的粉尘较多，由此会引发一系列的安全问题[6]。

2.6综合机械化采煤工艺

综合采煤工艺的特点表现在采煤效率上，且可以明显降低劳动强度与难度，在很多煤矿开采作用中都有应用。具体开展步骤：①切割煤炭环节中，破煤、落煤与装煤三个环节，利用采煤机等设备。②运输刮板机生产能力与采煤机相匹配，但是采煤机的综合效益相对较低。③工作面支护由及时支护与滞后支护两种方式组成，及时支护通常在顶板不稳定时使用，很多顶板的稳定性无法保证，液压支架大多使用高压液体，如此可以完成对顶板的支撑与推移等作业，具体作业流程见图3[7]。

2.7水力采煤技术

水力采煤便是借助水枪的方式对煤层进行“爆破”，之后通过地势让被破碎的煤炭顺着水流运输，通过水力运输的方式，将碎煤运输至煤水仓中，之后通过煤浆泵把这些煤炭与水的混合物传输至地面，完成采煤作业。水力采煤最显著的特点便是，较为简单，比其他工艺技术都少了许多步骤，包括设备简单、工作量低，同时还具备高度的安全性、采煤效率可观。但相应的也存在着缺点，煤炭的开采损耗率较大，且水力采煤耗费的电力支出多。

3煤矿采矿工程中采煤工艺与采煤技术的完善措施

3.1控制危险因素

煤矿开采作业中，大多危险都来自于采煤环境，因此技术人员需强化工程环境分析，探查环境中存在的危险因素，做好分析工作与防范措施，把握煤矿开采的全过程，构建合理、有效的安全管理机制，切实提高对采矿环境的掌控力度。辨识环境时若发现危险因素，应立即进行确认，确认存在后采取针对性处理措施，对于煤矿开采中存在的危险因素，可通过强化宣传，提高职员的安全保障意识来进行防范。另外，将责任机制确切落实与煤矿开采工程中，每个部门需明确各自管理责任，并落实到各个岗位，提高经营和生产管理，了解煤矿地质、环境等实际状况，将开采危险因素控制在最小程度。应构建第一责任人机制，对煤矿开采工程的技术人员进行定期培训，加强其安全管理意识，权责明晰，进而保障煤矿开采的安全效果[8]。

3.2对相关人员展开培训

煤矿企业应定期开展职员培训工作，这是确保采煤工程顺利推进的一项重要保护措施。定期组织基层采煤职员开展培训，学习先进的开采技术，加深自身的技能知识储备，持续提高他们的综合素养及职业能力。在培训过程中，注重职业责任感的培训，提高其岗位责任意识。煤矿开采效率与质量，除开采技术、工艺外，也基于采煤作业人员的综合素质，他们的技术能力是煤矿开采的主要支撑力，因此有必要构建学术交流平台，帮助采煤作业人员持续提高自身的职业能力、加深技术知识储备，在后续的煤矿作业中，面对突发事件可根据自身能力做出快速反应，处理安全事故挽救企业的损失。此外，煤矿企业应将人才作为技术创新的核心要素，给予人才培养以高度重视，提高企业的核心竞争力。

4结语

综上所述，现今社会的发展依然对煤炭资源有较高的需求，这也为煤矿企业的发展提供了助推力。煤炭企业应做好采煤工艺与技术质量管理，确保开采技术先进、安全管理可持续发展。

作者:张晓勇 单位:山西华晋明珠煤业有限责任公司

煤矿采矿工程篇2

近些年来，在经济社会的发展过程中，人们对资源的需求日益增加，煤矿采矿属于一个高风险领域，在采矿过程中，如果由于技术不合理、操作不规范，极易发生各类安全事故，严重影响采矿人员的人身安全以及采矿质量。为促进煤矿企业持续发展，必须熟悉掌握采矿技术、工艺，按照工艺特点、技术类型，对采矿技术进行科学优化，不断提升采矿安全性。笔者根据自身多年的煤矿采矿从业经验，立足煤矿采矿工程角度，探讨采煤工艺与技术。

1煤矿采矿工程中的采煤工艺与技术的现状和重要性

在能源体系中，煤炭资源属于不可再生资源，由于长期埋藏在地下，存在诸多煤层气。采矿人员在采矿过程中，具有一定风险。针对煤矿企业而言，为提高生产安全性，促进社会效益和经济效益的最大化，必须按照采矿实际状况，不断完善采煤措施，有效提高煤炭资源的采矿质量和效率，提升资源使用率，防止发生资源浪费问题。然而，在实际采煤过程中，大部分小企业所采取的安全措施，无法保证采煤人员安全，特别是煤层变化较大和地质结构较为复杂的地带，具有诸多不确定性。如果采煤人员一味地采取传统方式进行作业，不仅不能提高采煤效率，还会因为安全防护不到位，增加开采危险性。对于复杂矿井、不稳定煤层，必须依靠采煤人员按照采掘要求和安全性标准，全面分析采煤环境，采用先进、科学的采煤工艺与技术，有效提升采煤质量、效率。同时，随着技术创新力度不断加大，采矿工艺日益更新，煤矿企业经济也逐渐提高。现阶段，煤矿开采也存在如下问题：首先，开采效率不高。煤矿采矿作为一项特殊工程，覆盖面较广，具有较强的系统性，必须通过自动化、机械化的技术，确保开采效率。然而，由于目前技术的局限性，在煤矿开采过程中，仍然采用传统的方式进行开采，不仅开采效率不高，严重浪费资源，还影响了开采安全性。其次，污染环境问题日益突出。在煤矿开采过程中，不同程度上会导致环境污染，特别是某些区域长时间运用长壁采煤方式，若不及时改造、升级技术工艺，必然会增加生态环境的损害度，且环境一旦被污染就不可修复。同时，某些煤矿采矿采用深挖开采方式，对地下水资源造成严重的安全威胁。

2煤矿采矿工程中的采煤工艺与技术的基本特征分析

第一，针对性。对于煤矿采矿，按照以往多年的实践经验，相关技术、工艺已较为成熟，采矿企业可按照矿区特点，选择最为安全和最为合理的开采工艺。第二，复杂性。针对煤矿采矿，因环境复杂因素，对采矿工艺具有诸多要求，使得采矿技术存在一定复杂性。第三，风险性。在煤矿采矿过程中，采煤工艺、技术的运用，在不同环境、不同条件下，都存在一定风险性。如果采煤人员未合理运用采煤技术，或者技术操作不当，极易引起安全事故问题。第四，精细化。近年来，随着经济市场的快速发展，各行业、各领域分工更为精确，也要求采煤工艺、技术具备精细化要求。

3煤矿采矿工程中的采煤工艺与技术的种类分析

第一，炮采放顶煤。在煤矿采矿中，炮采放顶煤作为一种常见的采煤工艺，需通过滑移支架方式进行放顶采煤，而顶梁、支柱是滑移顶梁的重要支撑，在具体采煤作业过程中，需保证前梁、后梁的连接紧密，同时运用支架支架，制作液压单体柱。此外，采煤人员需按照煤矿具体状况，明确支架数量。第二，充填式采矿。针对煤矿采矿，使用充填式采矿技术，主要作用是人工支护，在矿块、矿房中，按照工作面回采的推进进度，采煤人员可运输充填材料至采空区，对地表松动进行有效控制，在保护充填体的基础上，开展回采工作。在实际作业时，采煤人员必须科学辨别矿体，例如贵重、稀缺以及高品位矿石，才适合运用充填式采矿工艺。通过充填式采矿技术的运用，可有效保护地表，提升采煤安全系数，促进废料的充分、合理利用，增加回采率和适应性，降低贫化率。此外，使用充填式采矿工艺，也存在一定缺陷，例如采煤成本较高，需投入较多劳动力，生产效率不高，开采要求也较高（如图1所示）。第三，机械化采矿。在煤矿采矿技术中，机械化采煤是最为常用的技术之一，采煤人员按照实际工作环境和模式，主要分为露天开采、地下开采两类。对于露天开采，必须及时清除矿体表面岩石、泥土，合理选择机器，按照由上至下的顺序开采。通过机械化采矿，可提升采煤效率，防止损害自然环境。同时，随着科学技术日益发展，机械化开采工艺不断更新，机械化开采是未来煤矿开采的重要发展方向，通过机械化的综合技术，实现采煤集中化、自动化控制。通过计算机、视频监控等技术，可有效控制开采流程。通过以太网、自动化技术，可实现开采的集中监控，进而有效提升采煤安全性。第四，大采高一次采全厚综合机械化采矿。近些年来，随着采矿工作的进一步推进，大采高一次采全厚综合机械化技术已日趋完善，开采效果也十分理想，有利于采煤效率的提升，促进采煤安全性提高。然而，在实际开采中，也具有诸多问题需要解决，如采煤产量不高，液压支架稳定性较差，需要进一步加大技术研究。第五，地下开采。地下开开采工艺一般在深层煤矿中适用，由于地表距离较远，采煤人员必须采取科学方式，有效开采地底，进而获得更多煤炭资源。但是在实际开采过程中，适用地下开采工艺，必须科学划分采煤层，通过先进探测仪器，对矿层地质进行全面分析，促进采煤工作良性开展，提升采煤安全性。第六，崩落采矿。在煤矿采矿工程中，崩落采矿主要在岩层崩落、矿层塌陷的区域适用，可选择性进行回采。现阶段，崩落采矿工艺正在逐渐推广。在进行崩落采矿前，需全面分析煤矿的岩层应力，明确崩落点位，有效掌控崩落力度。使用该技术，能够准确把握好崩落预期，对开采过程进行有效控制，并开展数据分析。然而，受地质局限性影响，如果事前分析不充分，极易引起安全事故。

4煤矿采矿工程中的采煤工艺与技术的具体方法

第一，塌陷预警。在煤矿开采过程中，通常存在不同程度的危险，若采取传统的方式进行采煤，危险性更高。近年来，随着科学技术的迅猛发展，大部分煤矿企业为提升安全性，不断完善塌陷预警体系，提升采煤安全性。在实际采煤中，通过3S技术的运用，利用遥感图像方式，可实现塌陷区域的监控全覆盖，合理分析、准确判断塌陷区域，还可有效管理采煤人员，为监测与记录创造更多便利。第二，加大采矿技术研究。煤矿采矿作为我国的重要能源产业，必须不断加大技术创新，而技术创新需依靠科学研究，对采煤技术、工艺进行优化，国家政府必须提高政策、资金的支持力度，引导和鼓励企业开展科研创新。可设立专项研发经费，对贷款政策进行优化，集中精力、时间去研究技术和工艺。同时，对于煤矿企业来说，管理层必须高度重视科学技术的研发工作，不断创新经营理念，有效提升采煤安全、质量。第三，加强危险因素的控制。在煤矿采矿工程的具体开采中，环境因素最为危险，因此，在技术管理中，技术人员必须加强工程环境分析，合理分析存在的安全隐患，加强分析和防范，做到开采环节的全过程和全方位把握，建立科学合理的安全管理机制，提升环境控制水平。针对可能存在的危险因素，需进行及时处理。而对于生产中存在的客观性危险源和实际性危险源，必须加强宣传。同时，明确煤矿开采责任。在实际开采过程中，必须确定具体的煤矿开采技术管理责任机制，每个承包单位需明确各自工程责任，并落实到岗、到人，提升经营与生产管理，了解煤矿地质、环境等实际状况，最小化开采风险。此外，建立第一责任人制度，针对煤矿开采责任人，需强化安全管理培训，做到权责明晰，进而保障煤矿开采的安全效果。第四，不断提升人才整体水平。针对煤矿采矿企业，必须加大人才培养力度，为提升采煤效率和人员安全性，定期组织采煤人员进行培训，不断提升采煤人员专业技能和素养。同时，在培训过程中，采煤人员必须不断提升工作责任感，学习先进的专业知识，积累技术经验，实现综合素养的自我提升。在煤矿企业发展中，采矿质量、效率水平的高低，取决于人才水平的高低，而技术人员作为煤矿开采的重要支撑，搭建学习平台，帮助技术人员不断积累煤矿工程专业知识，提升专业技术水平，在实际煤矿开采中，能够科学运用煤矿技术，降低开采风险。同时，根据煤矿技术的相关特点，人才作为技术创新的核心要素，企业需重视煤矿开采技术人才的挖掘，进而促进企业核心竞争力提升。第五，完善煤矿开采的监督机制。要想提升煤矿开采质量，需不断完善相关监督法规和标准，建立起责任保障制度和质量机制，对于违规和违法企业，需提高处罚力度，让施工企业不敢违规违法。同时，政府需不断提高煤矿开采的准入门槛，对于条件不符合的煤矿企业，坚决取缔。此外，还需不断提升煤矿开采效率，在具体的施工中，安全监督人员劳动效率高低与否，也会直接影响整个煤矿开采质量，意识安全开采的重要性，掌握具体的监督要领，进而推进开采进度，实现安全性、高效率的开采。

5煤矿采矿工程中的采煤工艺与技术的未来发展方向

首先，可视化计算。在煤炭采矿中，可视化计算是未来发展的重要方向之一，通过VR技术，可获取大量数据，得到有价值结论、规律，对于所获取数据，通过三维图形、可视化加工，再利用交互作用，改变参数，进而观察计算结果，实现可视化计算、参数变化。通过有限元方法，可实现结构分析，通过VR系统，通过颜色深浅，即可判断各物体大小，不同颜色代表不同等力面。同时，也能够随意更换角度，立足观察点去观察。通过VR交互作用，可实现各类数据的实时修改，方便比较各种结果、方案，有利于设计思维直观化、形象化。在复杂结构设计中，引入可视化技术，可实现结构分析、采矿控制。在煤矿结构分析、工程开采的可视化设计中，可拆分结构动态，显示煤矿开采线型，计算煤矿地质的结构内力、截面应力等数据。此外，通过图像、图形，可实现结构分析的动态化控制。其次，BIM设计技术的运用。BIM是通过建立三维实体模型，促使传统设计得以突破、调整，不仅了改进了平面模型，还构建了BIM技术的内在价值。在具体控制中，BIM的可视化功能，可促使煤矿开采实现动态调整，让开采设计方案合理化，做到问题防患于未然。在煤矿开采之前，需开展前期开采模拟设计。BIM设计采取虚拟设计方式，通过数据形式呈现煤矿开采过程，对比分析具体方案，达到模拟开采效果。在模拟过程中，可及早发现设计问题，做到早发现、早处理，还可实时改进、完善开采方案。使用BIM技术，可降低煤矿管理和开采成本。同时，利用BIM技术，模拟当前开采状况，搜集相关数据信息，对发现问题进行总结和归纳。此外，BIM技术还可以根据资源使用状况，对资源配置进行合理调整，确保煤矿开采质量，通过动态掌握煤矿开采的位置、技术和设施，实现对环境设计的优化和控制。

6结束语

总而言之，在我国经济社会发展进程中，煤炭能源需求量呈逐年上升趋势，采用先进、科学的采煤工艺与技术，不仅能够提高采煤安全系数，还能有效提升采煤质量、效率。按照针对性、复杂性、风险性、精细化的特征，选择最佳的采煤工艺，不断加大采矿技术研究，提升人才整体水平，进而促进煤矿行业的稳定、持续发展。

作者:东小军 单位:甘肃省窑街煤电集团有限公司三矿

煤矿采矿工程篇3

引言

经过多年的发展，中国的采煤工艺技术得到了飞速发展，煤矿开采的安全性和效率得到了显著提升。随着中国经济的发展，煤矿开采的技术标准也相应地提高，但是现有的采煤工艺技术在应用过程中还存在着一些问题。这些问题主要集中在安全性和环境污染方面，急需解决，例如煤矿开采引起的开采沉陷问题、矸石山问题以及资源开采率较低的问题。本文围绕采煤工艺技术存在的问题展开，重点探讨了采煤工艺技术优化的措施。分析从大量的现场实践统计可以发现，现有的采煤工艺技术存在的问题主要有开采沉陷严重、矸石山污染、端头支护困难以及煤炭资源回采率较低。下面将对这些问题进行具体的分析。

1.煤矿开采所面临的问题

(1)开采沉陷严重

煤矿井下开采会破坏岩层的原始平衡状态，在岩层重新实现平衡的过程中，会发生运动，导致在矿区周围形成开采沉陷区。随着矿区逐渐靠近居民区，开采沉陷引起的问题变得严重。开采沉陷多属于地表不均匀沉降，会使得地表的建筑物承受较大的拉伸变形，出现裂缝。当出现的裂缝比较多时，便会影响到地面房屋的正常使用。此外，当地表产生贯穿性裂缝时，会导致地表水断流，很容易导致地面出现干旱，进而导致地面农作物出现减产和虫害问题。

(2)矸石山污染

目前，煤矿开采面临着严重的问题是煤矿开采会产生大量的矸石。随着开采时间的增加，矸石山的体积不断增大。矸石山的堆积不仅占用大量的土地资源，还容易引发严重的环境污染。矸石是一种有毒的、有害的物质，它会随雨渗入到地下水，从而对地下水造成一定的影响。同时，由于风蚀，矸石也形成了许多颗粒，长期滞留在大气中，对大气造成了很大的影响。同时，由于空气中的悬浮体会被吹走，对周边的空气造成了很大的影响。另外，由于矸石中有一些易燃性物质，在高温下很可能发生自燃，从而引起火灾。因此，要时常对矸石山进行治理，以避免其自燃引起的火灾，而矸石山的治理则耗费巨大的财力和人力。

(3)端头支护困难

工作面的末端与回采巷通道相邻，因而在工作面末端会受到很大的支撑。为防止受支撑压力的作用，必须对其进行加固，一般采取暂时性的方法。在进行临时支撑时，既要确保其强度，又要确保其有效的支撑。如果支撑力不足，在开采中极易出现冒顶事故，从而影响开采的效果。当前，采用单一的水力撑杆进行末端支护（参见附图1），全靠人力来进行，总体的工作效率很差。

(4)煤炭资源回采率较低

据中国煤矿开采量的计算，其回采率为60%～80%。即在回采结束后，采空区仍然残留20%～40%的煤种，这些煤种已无法再利用。因此，目前的煤矿开采技术依然存在着大量煤炭资源的损失，给煤矿企业带来了巨大的困难。产生这一问题的根本原因在于目前采用的开采技术还停留在人工操作阶段，难以精确地进行煤层整体厚度的切割。举例：在对3.2m厚的煤层进行切割时，往往会留下0.3m厚的煤层，以防止在采掘过程中产生截齿磨损加重的情况，即，在工作面上留下0.3m厚的煤层，实际的工作面厚度仅2.9m。

2.采煤工艺技术优化措施探讨

针对煤矿开采技术中的一些问题进行了剖析，指出要通过对目前煤炭开采技术进行改进，才能有效地克服这些问题。本文通过对煤矿生产工艺技术的分析，对采煤工艺技术进行了优化，包括采用采煤工艺、采用液压支架进行末端支护和智能采煤工艺。

(1)采用充填采煤工艺

对于煤矿采掘中出现的地表塌陷，采取充填采矿技术是目前较为行之有效的方法。利用其它物质填充煤后的采空带，以减少地面沉降。由于“三下”（建筑物下、水体下、道路下）的压煤量不断增多，因此，采用充填法进行煤炭开采是一种既经济又可行的方法。同时，由于环境保护的需求越来越大，有时候必须进行表面的保水性开采，目前最佳的方法是采用充填法。与常规开采方法比较，其特点在于：在综放装置上增设了一套填充装置。根据填充材料的差异，采用的填充方式也不尽相同，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，最为昂贵。在充填过程中，需要大量的填充物料，并需要一定的机械特性。利用矸石作填筑原料，可以很好地克服矿井采掘中矸石山的积聚问题。与其它的处理方式比较，填料是最节约、最快捷的一种，并且对周围的环境造成的污染较少。矿井中分选矸石可以有效地抑制矸石山的增大。在煤矿开采过程中，采用的设备越来越多，既要进行地上的矸石输送，又要进行地下的输送。一个高效的采矿作业计划体系，如果不建立合理的采矿计划，就会对采矿作业造成一定的不利影响。

(2)采用液压支架进行端头支护

在开采时，由于煤层顶部的支撑压力较大，在开采时，煤层顶部往往会发生冒顶事故。针对这种情况，过去煤矿也使用了一些设备，但是存在多方面的问题，具体如下。①支护工艺复杂在端头支护时多采用的是柱式支护，需要大量的手工作业，劳动强度大，而且效率低。②很难确保支撑的有效性在支撑过程中，大多数采取的是临时支撑方法，如果支撑的强度不够，极易发生冒顶，地应力波动大。这给决定支撑强度带来了困难。必须重复进行拆卸和安装。在回采率较高的情况下，端头支撑的速度很难得到保障。针对端头支护效率低且效果难以保证的问题，采用液压支架来实现端头支护。在综采工作面端头设置了一个液压支架，液压支架可以随着工作面一起移动。该方法既能增加支架的强度，能减少支护时间，大大减轻了生产人员的负担。在实际应用中，应按不同的工作面条件选用适当的支架。③采用智能化采煤工艺在综采工作中，由于开采高度不受精确限制，造成了回采率偏低，因此必须采取智能开采技术。利用智能采煤技术，可以自动地控制采煤机截割的大小，利用地质雷达进行煤体的动态监测。从而实现精确的开采高度。同时，采用更多的探测器，可以更好地防护截齿，不必再因切到矸石而导致采煤机截齿磨损。智能化采煤技术是伴随着智能化技术的发展而产生的一种新型采煤技术，它对煤炭生产的变革起到了积极的推动作用，使煤矿开采变得更安全、更有效。然而，要做到智能开采并非简单之事。智能化采煤工艺是建立在信息化技术上的一项开采工艺，要求实现信号的实时传输和处理。由于煤矿井下具有较强的电磁干扰，一些常规的信息化设备在井下应用过程中存在失效的风险。此外，为了实现对井下复杂环境下采煤机的准确控制，在复杂矿井条件下，对采煤机开采进行精确的监控，还需要开发适用于采煤机采高控制的智能化算法。

3.采煤工艺的选择分析

对煤矿开采技术的发展进行总结。要使煤矿安全、有效地开发，就必须针对矿井的具体条件，合理地选用相应的开采技术。煤矿开采技术的选取要综合考虑煤层赋存条件、瓦斯含量、开采规模、员工配备等因素。

(1)煤层赋存条件

煤层的赋存状况是煤矿开采技术的首要问题。在这些因素中，煤层的倾斜角度和厚度是影响煤矿开采技术的重要因素。在倾斜度较低（30°以下）的煤层，一般采用综采技术。由于经济效益原因，中国大部分的煤矿都是厚煤层和特厚煤层。在特厚煤层中，要采取大采高技术、综采放顶技术，以提高特厚煤层的开采效率。目前，在大倾角煤层中，一般采用常规开采方法。这是由于在大倾角煤层中，由于综采工作面上的各种仪器难以达到平衡，极易造成设备在大倾角作用下发生故障。

(2)瓦斯含量

煤层中的瓦斯含量对矿井的安全和开采技术的选择有很大的关系。煤矿的采掘程度愈高，所放出的气体愈多，对煤矿的安全也愈有危害。在进行大面积煤体的开发时，应依据煤层中的瓦斯含量，选用合适的采矿技术。在煤矿开采中，经常采用“综放”采矿法，矿井的采掘强度普遍较高，因而在采掘中会产生大量的瓦斯。在进行深层煤层的时候，由于煤中残余的瓦斯含量较高，必须保证采矿速率和强化矿井的通风。所以，在瓦斯浓度高的情况下，宜采用较为安全的综合采掘技术，而不采用综放技术。

(3)开采规模

根据煤炭资源的特点，提出了相应的矿井设计方案。采矿技术要与矿井产量水平协调，以确保所选采矿技术的经济效益。如果煤矿开采技术的产能远远超过了煤矿的设计年产量，就会造成矿山使用寿命短，使机器装备无法充分使用。举例来说，如果矿山的年生产能力是3.0×105t，那么在开采过程中，可以采用一般开采或综合开采。

(4)人员配置情况

先进的煤炭开采技术对员工的配备有很高的要求。由于煤炭工业是一种高风险的产业，它的特点决定了其在采掘过程中难以找到高素质的人员。在煤炭开采过程中，必须有大批熟练掌握信息技术的人员，而这些人员又不具备条件，这对煤炭开采技术的发展造成了极大的制约。综上所述，矿井开采技术的选取受多种因素的影响，必须结合矿井实际情况进行科学的选择。

4.结语

随着煤矿开采相关技术的发展和应用，采煤工艺技术存在的问题也逐渐暴露出来，常见的问题主要有开采沉陷严重、矸石山污染、端头支护困难以及煤矿开采效率低下等问题。要从采用采煤工艺、采用液压支架进行末端支护和智能采煤等多个角度，对目前采煤工艺进行全面的优化。系统地分析了采煤工艺技术存在的问题及解决问题的方案，可以为煤矿采煤工艺技术的优化和发展提供一些新思路。

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作者:吴志涛 单位:高平市应急管理局