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探讨实现煤炭开采技术发展的措施

发表时间:2021-05-17 15:12

在煤矿生产中,矿井的生产能力与采用的技术及装备存在巨大的关系。目前,高产高效的矿井大都采用先进的采煤工艺。随着自动化技术在煤矿机械设备应用中的普及,中国的煤矿开采方法和工艺日益改善,有的已经达到了国际先进水平。此外,采煤方法也得到了很大的发展,例如适合厚煤层开采的放顶煤采煤方法。但是,由于中国地质条件比较复杂,在面对倾角大、煤层不稳定等地质条件下的难采煤层时,现有的开采方法和工艺仍需改善。本文通过探讨煤矿开采工艺及技术的发展,分析中国煤矿发展的未来及创新方向。
  一、中国煤炭开采技术的现状
  在中国经济制度的影响下,煤炭开采技术结构也出现了多元化,同时中国煤矿企业的运营方式也呈现多样化,出现国有企业、地方企业及个体私营企业并存的情况。受经济水平的限制,煤矿生产时出现了多样化,出现了机械化、半机械化和手工生产多等级结构。一方面,随着科学技术的进步,在自动化技术和机电一体化技术的促进下,煤矿全面机械化已经完成,部分矿井已经实现了自动化;另一方面,煤矿开采也造成了严重的生态环境问题,这就促使绿色采矿技术广泛应用。高产、高效、安全、可靠是中国采煤技术及采煤工艺的目标。要完成这一目标,需要技术人员结合高新技术对采煤设备进行完善和更新。目前,中国煤矿开采技术得到了完善,针对难采煤层也取得了一定的进展,主要体现在研发了适应不同地质条件及煤层的开采技术及相应的装备。此外,在深矿井开采条件下,煤矿开采的安全性得到了保障。
  (一)采煤技术的发展
  未来“三下一上”是煤炭开采的重点,所谓“三下一上”,是指建筑物下、铁路下、水体下、承压水体上。随着经济的发展,“三下一上”所压煤炭越来越多。由于资源日渐枯竭,需要开采“三下一上”煤炭。在过去为了保证开采的安全,通过保留煤柱来进行开采,但这也造成矿井需要重新设计回采工作面,导致煤炭回采效率低,大量煤炭资源积压。一方面革新采煤技术已经迫在眉睫,另一方面保护三下地区的环境也是十分必要的。因此,采矿工程师应该结合地理条件,设计最合理的回采方案,从而提高煤炭资源的产量和节约煤炭资源。改进煤矿矿井开拓方式和巷道布置方式,也是采煤技术发展的重要内容。优化巷道的布置,减少巷道长度,有利于提高煤矿企业的经济效益。所以,未来煤矿的开采应与开采巷道实现最优的结合,实现煤矿开采的集约化,最大限度地减少岩巷的掘进量,多掘煤巷,实现开采效益最大化。
  (二)采煤技术的创新
  实践证明,新的采煤技术能最大限度地提升煤炭开采的效率。因此,开发新的技术和新的设备是未来煤矿开采高产高效的关键。岩层控制是煤矿开采过程中所要面对的重要课题,同时也是所要解决的难题。随着矿井开采深度增加,煤巷和软岩巷道增加,地下气化是一项特殊的高效开采技术。该技术将煤变成可燃气体,是一种具有很大发展潜力的煤炭开采技术。煤炭地下气化技术是煤炭资源的一种整体性的新型绿色开采工艺,尤其适用于煤矿地质条件复杂、劣质煤比例高的工况,具有广阔的推广应用前景。同时,先进的设备也是保证煤矿未来高产高效的关键。
  二、实现开采技术发展的措施
  在经济条件和政策允许的条件下,对矿区实现集成化、系统化、信息化和自动化改造,有选择性地关闭生产效率低的小矿井,扩大生产规模,提高生产效率。对生产过程和生产工艺实现自动化和信息化,能大大提高矿井的效率和安全性。此外,可以通过改善巷道和机械设备的布置形式,提高煤矿矿井系统整体的协调性。煤矿企业应投入大量经费,引进和开发先进的生产设备,培养大量技术型人才。自动化技术应是煤矿企业投入的重点,实现矿井提升运输、通风自动化管理水平的提高,提高安全性。煤矿开采处于围岩中,围岩控制是煤矿开采所要解决的重要问题,它关系着煤矿生产的安全性。根据围岩控制理论,当地应力增加,围岩强度降低时,围岩极易产生松动等情况,存在重大的安全隐患。所以,在进行围岩控制时,应充分估计围岩强度,选择合理的支护形式。另外,在保证安全的情况下,降低围岩控制的成本也十分必要。
  (一)深矿井开采技术
  随着煤矿开采进入深部开采阶段,面临的问题逐渐增加。一方面围岩所承受的压力增加,另一方面围岩所承受的流体压力增加,例如温度、水压等。在深矿井进行煤层开采时,开采的不确定性增强,随时面临着冲击地压、煤与瓦斯突出及地热的威胁。煤矿开采时岩层控制难度增加,通风难度也增加。因此,需要针对深部围岩开发有效的围岩控制技术及配套的设备。
  (二)三下采煤技术的发展
  三下采煤对环境造成了不可逆转的破坏,主要体现在两个方面:一方面造成开采区域的地下水被污染和断流;另一方面开采时可能破坏建筑物,不利于建筑物的正常使用。所以,在进行三下开采时,应对开采所造成的地表沉陷进行预计,提前采取措施保护建筑不受破坏。另外,必要时应该运用岩层移动规律,实现对煤层的保水开采,进一步改进和发展煤矿水源保护开采技术,充分分析地表特点,改善煤矿充填减沉开采技术。
  (三)矸石排放问题
  煤矿周围存在大量煤矸石,这些煤矸石不仅占用土地,而且会造成严重的环境污染。针对煤矿开采过程中产生的矸石,一方面,可以通过多布置煤巷减少矸石的排出;另一方面,在单一煤层开采时,可以将矸石直接填进煤层开采留下的采空区内,这样不仅减少了矸石量,而且可以控制地表的沉陷量。此外,由于煤矸石内也含有少量的煤,可以用来发电,实现对资源的综合利用,提高矿井的经济效益。
  总之,煤炭是中国重要的能源,在中国经济建设中发挥了不可替代的作用。由于中国地质条件复杂,煤矿开采过程中会发生安全事故,因此在提升效率的同时保证矿工的生命安全也是十分有必要的。中国現在经济已经开始转型,为了保证煤炭产业的竞争力和活力,未来煤矿开采应由劳动密集型向技术集约型转变,将更多的高新技术用在煤炭的开采上。同时,应对未来的挑战时,一方面,中国煤炭已经进入深部开采阶段,开采所面临的技术问题突出;另一方面,煤矿开采带来的环境问题日益突出,在这种情况下应该革新煤矿的开采技术。

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