采煤方法的选择及其影响因素.pdf

2023 年第 9 期2023 年 9 月在矿井开采设计时，根据矿井实际生产条件选择合适的采煤方法相当重要。采煤方法不仅影响着矿井的生产效率，还对开采的安全性有着一定的影响。影响采煤方法选择的因素是多方面的，需要综合考虑各方面因素。目前，随着科技的发展，在传统采煤方法的基础上又衍生出了新的采煤方法，例如智能化采煤法。如何选择合适的采煤方法是采矿工程师面临的首要问题1-3。本文介绍了现有的采煤方法，重点探讨了影响采煤方法选择的因素。1采煤方法概述目前，中国煤矿开采普遍采用长壁采煤法，可分为炮采法、普通机械化采煤法（简称“普采法”）、综合机械化采煤法（简称“综采法”）。经过多年发展，又出现了充填采煤法和智能化开采方法4-6。1.1普采法普采法是采用采煤机进行割煤，单体液压支柱（见图 1）进行顶板支护，垮落法管理顶板的一种方法。该方法最大的特点是以较低的成本实现了煤矿机械化开采，对煤层地质条件有着非常强的适用性，大多数情况下都能应用，在中小型矿井中应用广泛。该方法的缺点也很明显，即回采速度慢，工人劳动强度大，主要是由于回采过程中顶板的支护需要由工人完成。值得注意的是，该方法的采高不能太大，否则单体液压支柱不容易稳定。大部分情况下，采高在 2 m 以内。对于厚煤层，需进行分层开采。图 1单体液压支柱结构图1.2综采法综采法是对普采法的一次技术上的升级，主要采用液压支架（见图 2）对顶板进行管理。与普采法相比，收稿日期：2023-03-20作者简介：杨永安，1974 年生，男，山西清徐人，工程师，主要从事煤矿安全、应急、采掘衔接、采场现场管理等方面工作。采煤方法的选择及其影响因素杨永安（山西煤炭运销集团碾底煤业有限公司，山西 清徐 030400）摘要：煤矿采煤方法的选择对于煤矿开采的效率和安全性有着重大影响遥 因此袁 煤矿应根据实际情况选择合适的采煤方法遥 首先袁 介绍了目前常用的几种采煤方法袁 主要有普通机械化采煤法尧 综合机械化采煤法尧 充填采煤法和智能化开采方法曰 然后袁 探讨了影响采煤方法选择的主要因素袁 包括地质条件尧 矿井生产规模尧 人员配置情况和环境保护要求等遥 可以为煤矿采煤方法的合理选择提供一定的技术参考遥关键词：煤矿开采曰 采煤方法曰 开采设计中图分类号：TD823文献标志码：A文章编号：2095-0802-(2023)09-0127-03Selection of Coal Mining Method and Its Influencing FactorsYANG Yongan(Niandi Coal Industry Co.,Ltd.,Shanxi Coal Transportation and Sales Group,Qingxu 030400,Shanxi,China)Abstract:The selection of coal mining methods has a significant impact on the efficiency and safety of coal mining.Therefore,coal mines should choose the appropriate mining method according to the actual situation.Firstly,several mining methodscommonly used at present were introduced,including conventionally mechanized mining method,fully mechanized mining method,filling mining method and intelligent mining method;then,the main factors affecting the selection of coal mining methods werediscussed,including geological conditions,mine production scale,personnel allocation and environmental protection requirements.It can provide some technical reference for the reasonable selection of coal mining methods.Key words:coal mining;coal mining method;mining design（总第 216 期）技术研究铰接顶盖活柱筒摩擦板模块水平楔滑块柱锁柱筒底座泵活柱通道活塞头柱体支柱底腔下柱座安全阀及卸载阀上顶盖1272023 年第 9 期2023 年 9 月综采法不但生产效率得到大幅度提升，而且安全性也得到显著提升。这主要是由于采用液压支架对顶板进行支护，支护强度更高，且支护稳定性更好。常规综采法的采高不超过 3.5 m。为了实现对特厚煤层（厚度大于 3.5 m）的高效开采，又发展了大采高采煤法和放顶煤采煤法。1前立柱；2后立柱；3顶梁；4掩护梁；5前连杆；6后连杆；7底座；8操纵阀；9推移装置。图 2液压支架结构图大采高采煤法通过增大液压支架的高度实现回采高度的提升。该方法开采效率高，是一种非常有潜力的采煤方法。目前，该方法的最大回采高度可达到8.8 m。但是该方法的工艺设备成本较高，初期投资较大。放顶煤采煤法采用特定的放顶煤支架，使液压支架上方煤体在矿山压力作用下从液压支架的放煤口流出（见图 3）。通过控制采放比，该方法可以实现特厚煤层的一次全厚开采；在地质条件合适时，可以实现十几米厚煤层的开采。图 3放顶煤采煤法示意图1.3充填采煤法以上采煤法采用垮落法对煤层顶板进行管理，这会引起地表沉降。地表沉降会对地表建筑物造成损害。为了保护建筑物，必须对地面沉降量进行控制。为了应对地表沉陷带来的问题，开发了充填采煤法。该方法通过对采空区进行充填（见图 4），达到对地表沉降的控制，优势在于降低了开采对环境造成的影响，劣势在于在一定程度上增大了开采成本和降低了开采效率。充填采煤的成本主要是充填材料成本。图 4充填采煤工艺及效果示意图1.4智能化开采方法智能化开采方法是最近兴起的一种采煤方法，是对综采方法的升级。该方法通过采用先进的控制设备和信息化技术，实现了无人化开采，是采煤方法的一次重大升级。在生产过程中，通过计算机控制开采设备，不但开采效率高，而且保证了工人的安全。许多123456789放后监测线放前监测线基本顶电液控制透地测量雷达放前监测放后监测底板煤矸识别姿态控制透地测量雷达空间雷达监测区域A 浆液制备系统B 浆液制备系统制浆系统PLC 程序控制A 浆液缓存池B 浆液缓存池A 泵B 泵管道堵塞监控管路输送系统三通混合器工作面填充系统工作面煤柱袋式超高水材料充填体1282023 年第 9 期2023 年 9 月工人可以在地面控制室或巷道内进行作业，避免了在危险区域作业。该方法目前处于试用阶段，还有许多技术上的难题待攻克。随着工业互联网、新一代通信技术、云计算、大数据、人工智能、虚拟现实等现代信息技术在煤炭工业领域的推广应用，国内采煤行业向全智能自适应方向发展（见图 5）。图 5充填开采技术发展路线图2影响采煤方法选择的因素分析以上分析了现有采煤方法的特点，需根据煤矿开采的具体情况进行选择。经过大量的实践发现，影响采煤方法选择的因素主要有地质条件、矿井生产规模、人员配置情况和环境保护要求等7-9。2.1地质条件在选择采煤方法时，地质条件是需要考虑的因素之一。在地质条件中，地质构造、瓦斯含量和煤层赋存情况对采煤有着显著影响。如果布置的工作面中含有大型地质构造，则开采的安全性及效率都会受到影响，主要涉及工作面搬家问题。一些综采方法的应用中，工作面搬家耗时巨大，长则数月。中国煤层普遍是低渗透性煤层，瓦斯抽采困难。即使在抽采过后，煤层中剩余的瓦斯含量依然很高。在开采强度较大时，煤体大量破损，瓦斯急剧释放，这增大了瓦斯事故发生的可能性。煤层赋存条件是指煤层厚度、倾角和起伏程度等，这对采煤方法的选择有着较大的影响。煤层厚度和倾角是采煤方法选择需要重点考虑的因素。煤层厚度主要影响回采高度，煤层倾角影响采煤设备的稳定性。在煤层倾角超过 25毅时，综采法不适用。2.2矿井生产规模矿井生产规模是影响采煤方法选择的关键因素。矿井生产规模就是指矿井的年产量。每种采煤方法都有着各自的开采能力，对产量起着决定性作用。例如，在矿井年产量低于 3105t 时，选择普采法较为经济；在矿井年产量超过 2107t 时，需要采用综采法或智能化开采方法。2.3人员配置情况不同的采煤方法对人员配置的要求也不同。采煤方法越先进，对人员能力的要求就越高，主要涉及采煤设备的检修和维修。普采法采用的设备比较简单，对维修能力要求不高，需要大量工人进行顶板支护作业。智能化开采方法采用的设备比较复杂，而且许多是精密设备，对工人数量要求较低，但是对工人素质要求高，要求工人掌握信息化技术和智能化方面的知识。也就是说，在选择采煤方法时，应该考虑到工人的素质情况。如果招聘不到高素质工人，则只能选择较为低级的采煤方法。2.4环境保护要求近些年来，煤矿开采引起的环境问题越来受到重视。煤矿开采引起的环境问题主要有地表沉陷、地下水断流等问题，最直接的后果是当地生态恶化，各种生态灾害频发。许多地区制定了相关政策应对开采引起的环境破坏问题。在条件允许的情况下，应采用充填采煤法。一方面，可以将矸石回填到采空区中，这样可以减少矸石山的堆积。另一方面，可以实现保水开采，最大程度保护当地生态环境。虽然，充填材料会在一定程度上增大开采成本，但是和后期开采地区的环境治理相比，这是一笔小的费用。3结束语采煤方法的选择是采矿工程设计需要考虑的一个重要问题。通过介绍常用的几种采煤方法，分析了影响采煤方法选择的因素。影响采煤方法选择的因素主要有地质条件、矿井生产规模、人员配置情况和环境保护要求等。随着时代的发展，采煤方法的选择不仅要考虑到生产效率，还要考虑到开采的环保性。研究内容可以为采煤方法的选择提供一定的参考。参考文献：1 牛嘉野军.井下采煤生产技术及采煤方法的选择 J.中国石油和化工标准与质量，2021，41(8)：97-98.2 袁飞，刘强.采煤方法选择影响因素分析 J.能源与环保，2020，42(8)：242-244.3 赵胜庆.采煤技术及采煤方法的选择分析 J.中国石油和化工标准与质量，2020，40(9)：111-112.4 刘伟东.我国厚煤层采煤技术的发展及采煤方法的选择 J.石化技术，2020，27(3)：147-148.5 董远志.采煤技术及采煤方法的选择探析 J.石化技术，2020，27(1)：106.6 张存广，宋涛.浅析采煤技术及采煤方法的选择 J.内蒙古煤炭经济，2019(24)：200.7 严永平.煤矿采煤技术与方法的选择 J.石化技术，2019，26(11)：299.8 徐保虎.煤矿井下采煤生产技术及采煤方法的选择 J.科技风，2018(5)：95-96.9 张立军.生产矿井采煤方法选择及影响因素分析 J.科技创新导报，2014，11(30)：81.（编辑：高志凤）杨永安：采煤方法的选择及其影响因素埋深/m129