井工煤矿采掘技术及实施要点分析

雷有军

摘要：煤炭井工开采是利用地下煤层的自然通风，使煤炭中的二氧化碳气化，转化为可燃气体，然后通过管道输送到高温高压的煤气化炉中，经过煤气化炉的加热，煤气化炉中的煤气被压缩成气体，气体经过管道输送到大气中，气体在大气中与空气混合形成二氧化碳和水蒸气，经过冷凝器进行冷凝，最后排出炉外。这种工艺流程简单，成本低，效率高，可实现连续化生产。煤炭井工在开采的过程中需要采取井筒开凿的工作方式，这样可以减少对环境的污染，同时也可以提高煤炭的产量。但是在开采的过程中，由于地质条件的影响，很多矿井都会发生塌方事故，而且还会造成人员伤亡。煤矿采掘技术煤炭工业的重要组成部分，也是国民经济建设的基础。开采煤炭的过程中需要保证作业的安全性是提升矿井的生产能力的重要支撑，也是全面提升煤矿的开采技术的关键所在。

关键词：井工煤矿；采掘技术；施工要点

现阶段，煤炭依然是作为主要的能源，对于社会对经济发展的产生了重要的影响。为了确保煤炭的供应量能够满足社会生产生活的需要，需要不断完善煤矿采掘技术和管理制度，提高煤炭资源的利用效率[1]。开采煤矿井工的过程中首先要开凿井筒，这是一项非常重要的工作，因为井筒的直径大小决定了采煤的难易程度，直径越大，挖掘起来就越困难，所以在矿井中，一般都是用人工开凿。不过随着科技的发展，现在很多工作都可以用机器代替人工，并且要在地面上进行钻孔，然后再将钻孔的泥土运到井下，这样才能够开采煤矿井下的煤炭。

一、采煤技术遵循的基本规则

开采井工煤矿需要采取采煤 的技术和经济措施，保证安全生产，要遵循两个技术准则，安全是第一位的，因为煤矿开采是一个危险性很大的工作，所以必须严格执行安全规程，采取有效的安全措施，一个采煤工艺流程，包括开采、运输、回采、综合利用四个阶段。其中，开采阶段是矿井生产的基础，也是矿井安全生产的关键环节。因此在采煤工艺流程中，必须严格控制和保证煤炭的质量，确保煤炭的安全生产[2]。另外一个原则是计算资源的回收率，资源回收率是指在开采过程中，能够回收利用的资源量，这个资源量包括矿井中的固体废物、粉尘、水等。如果资源回收率低于50%，就不能开采。这两个准则是不能违背的。因为煤炭资源是有限的，如果不能充分利用，就会造成资源的浪费。所以企业必须按照这两个准准则去进行分配，才能保证资源的合理利用。这样一来，就可以减少对环境的污染，从而达到节能减排的目的。

二、井工煤矿采掘技术

（一）条带开采技术

条带开采技术是煤矿采煤工作面巷道掘进的主要方法。由于巷道掘进机的结构复杂，加工精度要求高，所以，对于巷道掘进机的维修保养工作，一直是工作面掘进机维修保养的难点。但它可以提高采煤工作面巷道的开采效率，减少矿井瓦斯涌出量，降低瓦斯事故的发生率，保证安全生产[3]。条带开采是把煤层划分为若干个采区，每个采区按规定的开采方法进行开采，并在开采过程中采用机械设备进行辅助作业。根据矿井生产条件和煤层赋存状况，可分为露头采煤、回采工作面、巷道掘进、顶板支护、采空区治理、煤与瓦斯突出综合治理等多种形式。通过采煤机的运动，将煤层中的煤块运出，然后再进行下一步的开采。这种方法适用于煤层厚度较大的煤矿，也适用于煤层薄的煤矿。

（二）支护技术

支护效果对井工采掘工作进程造成影响，井工煤矿主要的支护技术包含三种：锚杆支护、井下巷道支护和井下硐室支护。其中，锚杆支护是最常用的支护形式，也是矿井工作面的主要支护形式。锚杆支护的优点是施工简单，成本低，适用范围广，可靠性高，安全性好，但是它的缺点是：易产生裂缝，影响支护效果。因此，在选择支护形式时，应根据地质条件、工程特点、施工要求等综合考虑，选择合适的支护形式。

一般情况下，采用水平支护较好，竖向支护次之，斜向支护较差。竖向支护的优点是可以避免岩体变形，减少地表沉降，提高工程质量。但由于竖向支护的支护力较大，对工程造价有一定影响。斜向支护的优点是可以节省材料，降低成本，但由于斜向支护的支护力较小，不利于岩体稳定，易产生裂缝。因此，斜向支护和斜向支护相结合，既可以节省材料又可以提高工作效率。

三、井工煤矿采掘技术实施要点

（一）锚杆支护实施要点

井工煤矿采用锚杆支护时，应根据地质条件，选用合适的锚杆材料。一般情况下，可采用q235钢或碳素钢制成的锚杆，也可采用普通碳素钢制成的锚杆。锚杆的直径应大于或等于1.5m，长度应大于或等于10m。锚杆的抗拉强度不应小于0.5mpa。锚杆的截面形状应符合设计要求。锚杆的材料应具有良好的韧性和延伸性，不得有裂纹、变形、夹杂物等缺陷。锚杆的直径应大于或等于1.5m，长度应大于或等于10m。锚杆的截面形状应符合设计要求。对于岩石较软的煤矿，可以采用钢绞线锚杆，但对于岩石较硬的煤矿，则应采用预应力锚杆。锚杆支护技术的发展主要体现在以下几个方面：一是锚杆支护技术的应用范围不断扩大，已广泛应用于煤矿井下巷道、斜井、竖井、高瓦斯地层、软弱围岩隧道、地下工程等领域。二是锚杆支护技术的施工工艺日趋成熟，已成为国内外同类工程的首选方案。

（二）锚索支护实施要点

井工煤矿采用锚索支护时在地面设置一定数量的钢丝绳，通过钢丝绳牵引钢丝绳的张力，使锚索在井下受力均匀，保证了工作面的安全。但是，由于锚索的长度较长一般不能满足现场施工需要，所以采用钢丝绳牵引法，即利用钢丝绳的拉力来实现锚索的张力控制。这种方法适用于大直径、重量大的岩石锚索，也可用于中小直径、重量小的岩石锚索。但由于钢丝绳的拉力较大，一般不宜采用。在锚索的设计中，应根据锚索的特点选择合适的锚索，以保证锚索的安全性。锚索的长度应根据地质条件确定，一般为50m以上，最长不应超过100m。锚索的材料应符合国家标准gb/t5035--2006《混凝土结构工程施工质量验收规范（gb50204-2001）的规定。锚索的直径应满足设计要求，不应小于0.4mm。

（三）煤炭地下气化技术

煤炭地下气化技术比较特殊，是将煤炭转化为天然气的过程，其中包括煤气化、煤制甲醇、煤制烯烃、煤制芳烃等多种工艺路线，不同于传统的煤炭地下气化技术，它是利用煤炭的热能转化为电能的一种新型地下气化技术，将煤炭转化为高温高压气体，然后通过管道输送到大气中，实现煤炭的利用。这种技术可以有效解决煤炭资源枯竭问题，同时也是我国能源结构调整的重要举措。煤炭地下气化技术能够有效的控制燃烧地下煤炭的排放，减少污染物的排放，提高煤炭资源的利用率[4]。但是，由于地下煤炭开采过程中存在诸多问题，导致地下煤炭的开采成本居高不下，这就使得很多人不愿意在地下开采煤炭。

（四）清洁开采技术

清洁开采技术是煤炭清洁高效利用的关键技术，也是实现煤炭资源高效开发利用的重要途径。清洁开采技术是利用粉尘污染处理技术来治理矿山环境的一种新技术。它的特点是采用物理方法去除粉尘，不需要任何化学药剂，无毒无害，对人体健康无影响。粉尘治理技术主要包括以下几个方面：一是对煤矿井下采空区进行综合治理，包括对煤矿井下采空区的地表塌陷、地下水位下降、煤层瓦斯涌出等问题进行治理；二是对煤矿井下采空区进行生态修复，包括植树造林、封山育林、退耕还林等措施；三是对煤矿井下采空区进行生态保护，包括开展矿区绿化、生态建设、防灾减灾等措施；四是对煤矿井下采空区进行综合治理，包括对采空区周边环境进行综合治理，包括对采空区周边土地进行复垦、复绿、绿化等工作等。

（五）将巷道的布置进行优化

全煤巷开拓开采方式是煤矿采用机械化开采，机械化程度低，人工作业量大，劳动强度大，安全隐患多。为提高煤矿安全生产水平，减少人员伤亡事故，保障矿井安全生产，国家实施了煤矿瓦斯治理工程[5]。这项工程主要是利用先进的技术手段，通过改造、升级、扩建，使煤矿瓦斯涌出量大幅度降低，从而达到防止煤矿瓦斯灾害的目的，在煤层中采用先进的巷道掘进技术，使煤层中的煤炭通过巷道进入地面，然后再通过运输车运输到工作面。这种开采方式具有工作面少、掘进速度快、安全可靠等优点。

四、提高井工煤矿采掘效率的有效途径

在井工煤矿采掘中要建立健全安全生产责任制，落实各项安全措施，加强现场管理，严格执行操作规程，杜绝违章作业。井下人员必须经过专门培训，持证上岗，严禁无证上岗。

井下设备、材料、机具、电气设备的维修、保养必须符合国家有关规定，定期检查、保养，确保正常运行。严禁私自拆除、迁移、安装、改装井下设施、材料、机械、设备。工人不得违规作业,并严禁工人在井下用明火、抽烟、乱丢香烟、火柴梗、打火机等火源[6]。禁止在井下使用易燃、易爆、有毒、有腐蚀性气体、液体等危险品。禁止在井下开展其他可能危害安全的活动。禁止私自打开或关闭煤气、天然气、自来水等管线闸门。

 在井工煤矿采掘要树立安全意识，严格遵守矿井安全规程，加强自我保护，防止事故发生。同时，要加强对职工的安全教育，提高职工安全意识，掌握必要的安全技能，做到警钟长鸣，杜绝违章作业，确保生产安全。各级煤矿企业要切实履行安全生产主体责任，强化监管措施，落实安全管理制度，加强隐患排查治理，及时消除事故隐患，坚决防范各类事故发生。各级政府要加强对煤矿安全生产工作的领导，按照有关法律法规和政府要求,认真做好责任到人、工作落实。各类煤炭公司应切实落实安全生产管理职责,建立健全安全管理体系,完善内部管理,提高风险管理,增强事故处理能力。

总结

总的来说，井工煤矿采掘技术是一门综合性很强的作业形式，在传统的矿井开采技术的基础上发展起来的，它具有工艺先进、设备精良、操作方便、安全可靠等特点。随着井工煤矿采掘技术的不断完善，是推动煤矿安全生产的重要手段。

参考文献：

[1]卢慧颖. 推动技术跨界融合，破解煤矿“采掘失衡”[N]. 中国煤炭报,2022-03-12(004).

[2]李浩荡,丁震,张凯,罗会强,曹正远,崔文,尤秀松,赵星宇,孟广瑞,孙江,邓文革.基于中高级智能技术的煤炭井工开采管控模式[J].工矿自动化,2022,48(02):1-10.

[3]车勇.井工煤矿采掘技术的应用分析[J].科学技术创新,2019(22):152-153.

[4]赵江.井工煤矿采掘技术分析[J].陕西煤炭,2019,38(02):155-156+159.

[5]宋永浩.煤矿掘进技术要点分析[J].内蒙古煤炭经济,2018(03):34+21.

[6]叶军鹏.井工煤矿采掘技术初探[J].山东工业技术,2017(18):99.

作者简介：雷有军 1997年11月15日 男 青海互助 汉族 本科 西安科技大学中级工程师 陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿 研究方向:掘进专业