探討實現煤炭開采技術發展的措施

丁寶善

在煤礦生產中，礦井的生產能力與采用的技術及裝備存在巨大的關系。目前，高產高效的礦井大都采用先進的采煤工藝。隨著自動化技術在煤礦機械設備應用中的普及，中國的煤礦開采方法和工藝日益改善，有的已經達到了國際先進水平。此外，采煤方法也得到了很大的發展，例如適合厚煤層開采的放頂煤采煤方法。但是，由于中國地質條件比較復雜，在面對傾角大、煤層不穩定等地質條件下的難采煤層時，現有的開采方法和工藝仍需改善。本文通過探討煤礦開采工藝及技術的發展，分析中國煤礦發展的未來及創新方向。

一、中國煤炭開采技術的現狀

在中國經濟制度的影響下，煤炭開采技術結構也出現了多元化，同時中國煤礦企業的運營方式也呈現多樣化，出現國有企業、地方企業及個體私營企業并存的情況。受經濟水平的限制，煤礦生產時出現了多樣化，出現了機械化、半機械化和手工生產多等級結構。一方面，隨著科學技術的進步，在自動化技術和機電一體化技術的促進下，煤礦全面機械化已經完成，部分礦井已經實現了自動化;另一方面，煤礦開采也造成了嚴重的生態環境問題，這就促使綠色采礦技術廣泛應用。高產、高效、安全、可靠是中國采煤技術及采煤工藝的目標。要完成這一目標，需要技術人員結合高新技術對采煤設備進行完善和更新。目前，中國煤礦開采技術得到了完善，針對難采煤層也取得了一定的進展，主要體現在研發了適應不同地質條件及煤層的開采技術及相應的裝備。此外，在深礦井開采條件下，煤礦開采的安全性得到了保障。

（一）采煤技術的發展

未來“三下一上”是煤炭開采的重點，所謂“三下一上”，是指建筑物下、鐵路下、水體下、承壓水體上。隨著經濟的發展，“三下一上”所壓煤炭越來越多。由于資源日漸枯竭，需要開采“三下一上”煤炭。在過去為了保證開采的安全，通過保留煤柱來進行開采，但這也造成礦井需要重新設計回采工作面，導致煤炭回采效率低，大量煤炭資源積壓。一方面革新采煤技術已經迫在眉睫，另一方面保護三下地區的環境也是十分必要的。因此，采礦工程師應該結合地理條件，設計最合理的回采方案，從而提高煤炭資源的產量和節約煤炭資源。改進煤礦礦井開拓方式和巷道布置方式，也是采煤技術發展的重要內容。優化巷道的布置，減少巷道長度，有利于提高煤礦企業的經濟效益。所以，未來煤礦的開采應與開采巷道實現最優的結合，實現煤礦開采的集約化，最大限度地減少巖巷的掘進量，多掘煤巷，實現開采效益最大化。

（二）采煤技術的創新

實踐證明，新的采煤技術能最大限度地提升煤炭開采的效率。因此，開發新的技術和新的設備是未來煤礦開采高產高效的關鍵。巖層控制是煤礦開采過程中所要面對的重要課題，同時也是所要解決的難題。隨著礦井開采深度增加，煤巷和軟巖巷道增加，地下氣化是一項特殊的高效開采技術。該技術將煤變成可燃氣體，是一種具有很大發展潛力的煤炭開采技術。煤炭地下氣化技術是煤炭資源的一種整體性的新型綠色開采工藝，尤其適用于煤礦地質條件復雜、劣質煤比例高的工況，具有廣闊的推廣應用前景。同時，先進的設備也是保證煤礦未來高產高效的關鍵。

二、實現開采技術發展的措施

在經濟條件和政策允許的條件下，對礦區實現集成化、系統化、信息化和自動化改造，有選擇性地關閉生產效率低的小礦井，擴大生產規模，提高生產效率。對生產過程和生產工藝實現自動化和信息化，能大大提高礦井的效率和安全性。此外，可以通過改善巷道和機械設備的布置形式，提高煤礦礦井系統整體的協調性。煤礦企業應投入大量經費，引進和開發先進的生產設備，培養大量技術型人才。自動化技術應是煤礦企業投入的重點，實現礦井提升運輸、通風自動化管理水平的提高，提高安全性。煤礦開采處于圍巖中，圍巖控制是煤礦開采所要解決的重要問題，它關系著煤礦生產的安全性。根據圍巖控制理論，當地應力增加，圍巖強度降低時，圍巖極易產生松動等情況，存在重大的安全隱患。所以，在進行圍巖控制時，應充分估計圍巖強度，選擇合理的支護形式。另外，在保證安全的情況下，降低圍巖控制的成本也十分必要。

（一）深礦井開采技術

隨著煤礦開采進入深部開采階段，面臨的問題逐漸增加。一方面圍巖所承受的壓力增加，另一方面圍巖所承受的流體壓力增加，例如溫度、水壓等。在深礦井進行煤層開采時，開采的不確定性增強，隨時面臨著沖擊地壓、煤與瓦斯突出及地熱的威脅。煤礦開采時巖層控制難度增加，通風難度也增加。因此，需要針對深部圍巖開發有效的圍巖控制技術及配套的設備。

（二）三下采煤技術的發展

三下采煤對環境造成了不可逆轉的破壞，主要體現在兩個方面：一方面造成開采區域的地下水被污染和斷流;另一方面開采時可能破壞建筑物，不利于建筑物的正常使用。所以，在進行三下開采時，應對開采所造成的地表沉陷進行預計，提前采取措施保護建筑不受破壞。另外，必要時應該運用巖層移動規律，實現對煤層的保水開采，進一步改進和發展煤礦水源保護開采技術，充分分析地表特點，改善煤礦充填減沉開采技術。

（三）矸石排放問題

煤礦周圍存在大量煤矸石，這些煤矸石不僅占用土地，而且會造成嚴重的環境污染。針對煤礦開采過程中產生的矸石，一方面，可以通過多布置煤巷減少矸石的排出;另一方面，在單一煤層開采時，可以將矸石直接填進煤層開采留下的采空區內，這樣不僅減少了矸石量，而且可以控制地表的沉陷量。此外，由于煤矸石內也含有少量的煤，可以用來發電，實現對資源的綜合利用，提高礦井的經濟效益。

總之，煤炭是中國重要的能源，在中國經濟建設中發揮了不可替代的作用。由于中國地質條件復雜，煤礦開采過程中會發生安全事故，因此在提升效率的同時保證礦工的生命安全也是十分有必要的。中國現在經濟已經開始轉型，為了保證煤炭產業的競爭力和活力，未來煤礦開采應由勞動密集型向技術集約型轉變，將更多的高新技術用在煤炭的開采上。同時，應對未來的挑戰時，一方面，中國煤炭已經進入深部開采階段，開采所面臨的技術問題突出;另一方面，煤礦開采帶來的環境問題日益突出，在這種情況下應該革新煤礦的開采技術。