煤矿井下采矿技术存在问题及优化措施.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2024 年 01 月 05 日 作者简介:高飞,男,汉族,山西长治人,初级职称,硕士研究生学历,研究方向为煤矿开采。-46-煤矿井下采矿技术存在问题及优化措施 高 飞 王晓鹏 陕西小保当矿业有限公司,陕西 榆林 719302 摘要:摘要:煤炭作为我国的主要能源来源,对它的开采利用一直备受关注。井下采煤技术是煤炭开采的关键技术之一,但随着煤炭资源的深部开发,井下采矿面临着地质条件复杂、瓦斯治理难度大等一系列技术问题。这需要我们不断完善采煤技术,推进机械化自动化改造,加强瓦斯防治与利用,提高矿井安全系数。本文在分析现有井下采煤技术面临的挑战基础上,提出了相
2、应的技术优化措施,以提高煤炭资源的开发利用效率和安全性,这对推进我国能源产业可持续发展具有重要意义。关键词:关键词:煤矿井下采矿技术;问题;优化措施 中图分类号:中图分类号:TD82 煤炭产业一直以来都受到井下采矿技术的制约,而这不仅关系到我们的生产效率,更关系到每一位矿工的安全。然而,随着煤炭资源的逐渐枯竭和环保要求的不断提高,煤矿井下采矿技术面临着许多挑战。近年来,我国政府已经出台了一系列政策文件,如 关于加强煤矿安全生产的若干意见 和 煤矿安全规程,以规范煤矿井下采矿行为,提高煤矿安全生产水平。但各矿局执行效果并不尽如人意。因此,井下采煤技术的自主创新和持续优化刻不容缓。1 煤矿井下采矿
3、技术 1.1 地下气化技术 地下气化技术作为一种新兴的煤层开采技术,近年来备受关注。它的基本原理是通过在煤层中注入氧化剂,使煤层在地下受控氧化转化为可燃气体。这种技术的最大优势在于可以综合利用深部或质量较差的煤层,扩大可开采储量,提高资源利用效率。相比于传统的井下采矿或露天开采,地下气化技术更为环保。因为其气化过程在地下封闭进行,不需要大范围开挖,避免了对地表生态环境的破坏,水资源占用也较少。气化产出的合成气可直接利用,不仅提高了能源利用效率,还减少了燃烧过程中的污染排放。应用这项技术,既可以缓解资源枯竭的现实困境,又符合国家关于煤炭清洁高效开发的政策要求。因此,进一步推进地下气化技术的工程示
4、范,是实现煤炭行业可持续发展的重要举措之一。相关企业和科研院所有必要加大技术创新和成果转化力度,以促进这项技术在我国的大面积推广和应用。1.2 深度矿井开采技术 综合考量当前煤炭资源日益枯竭的现实,深部煤炭的开发利用被视为缓解能源危机的重要举措。相较于浅层开采,深部开采条件复杂,须面对“高地压”“高温”“高含水”“高瓦斯”等一系列技术难题。具体来说,随着埋藏深度的增加,岩石自重压力巨大,对井巷支护体系的稳定性提出了更高要求;同时,温度升高也将对工作人员的身心健康和机械设备的故障率产生负面影响。此外,深部涌水量大,防治难度加大;瓦斯涌出量也较多,存在爆炸等安全隐患。为实现深部煤炭的安全高效开采,
5、亟需突破类似“超强岩石支护材料”“远程测温监控系统”“抗冲淤充填技术”以及“瓦斯源头治理技术”等核心技术,这对于保障国家能源安全和促进相关产业可持续发展意义重大。1.3 机械化井下开采技术 机械化井下开采作为当代先进的煤炭开采技术,通过采煤机、运输机、支护机等设备的协同应用,实现了煤炭开采的连续化、自动化、信息化。相比以往粗放式的人工开采,机械化开采可以持续高效完成煤炭的切削、装载、运输全过程,有效提升了单位时间的产出量。同时,各类机械设备配备遥控和遥测系统,操作人员远离作业现场,有效减轻了劳动强度。先进的图像识别和预警系统也使得现场安全监管更加智能化。机械化开采技术不仅从根本上解放了劳动力,
6、还中国科技期刊数据库 工业 A-47-使单位时间的产出和效益最大化,对于推动煤炭行业实现绿色安全高效开发具有重要意义。当前,持续加大关键技术创新和装备发展力度,是煤炭企业实现转型升级,提升市场竞争力的重要举措。2 煤矿井下采矿的特点 2.1 开采难度 随着浅层煤炭资源的日益枯竭,我国煤矿开采正逐步步入“深部化”“综合化”“精细化”新阶段。地质条件的复杂性成为制约安全高效开采的重要因素。具体来看,深部煤系岩组构造演变特征复杂,存在多套“软弱对接组”和大量地质故障。这给正确识别煤层状态和预测地质灾害带来了极大挑战。同时,深部矿井“三高”(高地温、高地压、高瓦斯)特征明显,地热、岩压危险性增大,瓦斯
7、突出量级更高。另外,随着采空区和采动区域的扩大,采动压力和地面移动变形效应也日益凸显,深部开采稳定性风险增加。2.2 开采方式 煤层井下开采方式的选择与适应性匹配密不可分。根据井田地质条件复杂程度的不同,当前形成了三大类典型开采模式。第一,在地质稳定简单的矿区,仍以机械化常规开采为主,这保证了开采工艺的连续性,是实现高效开采的重要手段;第二,在地质条件较为复杂矿区,则多采用液压支架与煤岩界面精确遥控,以提高产出与安全的协调性;第三,对于地质条件极其复杂的特殊矿区,则须运用综放与充填联合开采新技术,实现对不同情况的快速适应转换,这是确保开采安全稳定的重要途径。当然了,这需要评估不同模式的适宜性,
8、选择技术经济指标优异的方案,实现资源的高效丰富开发。3 煤矿井下采矿技术存在问题 3.1 技术更新慢 长期以来,煤炭行业在技术创新上总体保守,井下采矿技术更新不足,这已成为制约行业转型升级、安全发展的重要因素。具体来看,相对其他产业,我们在新技术引入和应用上显得迟缓,未能形成持续推进技术进步的良好氛围。一些先进的自动化、信息化、智能化设备和工艺,很难在煤矿企业得到应用和推广。结果导致井下采矿比较落后,智能化水平不高,安全系数也较低。这已经远不能满足当前复杂环境下的高效绿色开采需求。这种状况如果再继续下去,势必会降低煤炭企业的市场竞争力和风险抵御能力。所以,要扭转这一局面,就必须从源头上转变技术
9、创新观念,大力弘扬敢为人先、勇于创新的精神,使煤炭行业在技术进步上不断引领前行。3.2 巷道掘进问题 我国许多煤矿地质构造复杂,存在软弱对接带、地质断裂带等,使用传统手段掘进,容易出现掘进困难、工期延误的情况。加上部分矿区水害和瓦斯突出问题较严重,给矿工的掘进作业带来了巨大安全压力。这些问题的存在,严重制约了井巷建设进度,影响了后续的采煤作业。3.3 难以选择最佳井下采矿技术 针对不同的地质条件,现有多种井下采矿技术可供选择,但具体应该选用哪种最优技术,一直是困扰煤炭企业的难题。主要问题在于,现有的技术评估体系并不完善,无法对各技术的适应性和经济性等指标进行定量分析。结果导致很多企业在选择采矿
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