煤矿地下开采工艺的现状分析及发展趋势

我国现有的能源资源中，煤矿作为其中最基础的能源，在生产消费中占有相当重的比例，由于经济的发展，我国对煤矿资源的开采也越来越重视，所以只有不断地提高开采的效率，引进新的开采工艺和设备，才能够迎合我国现代社会的发展趋势。
　　1 煤矿地下开采工艺的现状
　　1.1 综采和综放技术
　　虽然我国煤炭资源比较丰富，分布范围广而且不同地区地质条件以及经济发展程度也不同，所以在煤矿开采工艺上也不相同。自上世纪七十年代以来，我国煤矿开采事业呈现发展上升趋势，在煤矿开采工艺中，主要以长臂综合机械为主要。在之后的几十年里，这种技术在工艺上发展不断完善。首先煤矿开采范围不断扩大，进一步体现出煤矿开采 “一矿一面”局势，并形成高效生产以及集约化的生产模式。其次，煤矿地下开采工艺以及使用设备不断完善，使用范围逐渐扩大，尤其是针对中厚煤层，厚煤层一次开采和薄煤层自动化开采等技术上都有很大的突破进展，并取得不错的煤矿开采效果。尤其是在综采工艺上，已经基本实现自动化生产。上世纪末，我国煤矿开采技术中综放开采技术不断完善，有极好的发展趋势，并因此开采出很多规模大的高产高效的煤矿生产区。本世纪以来，煤炭市场发展趋势极好，尤其是厚煤层或特厚煤层的开采，通过综放开采技术在其中的运用，实现煤矿中厚煤层或特厚煤层开采的高产量高效率。
　　1.2液压支架技术
　　 近年来，我国长臂综采煤矿技术已经实现很大的进步，相关的设备已经基本实现国产化，由于煤炭事业的全面发展，同时也带动了煤机装置事业的发展，其中液压支架技术应用于煤矿开采作业中，有极强的可靠性特点。据相关资料介绍，我国液压支架每年输出数量在三万左右，与其他国家相比，我国液压支架品类多，生产产量大，可以适用于复杂的条件操作，在世界中占有重要的地位。首先我国地下煤矿开采主要组成部分是薄煤层，对薄煤层的开采有两种形式，其一通过刨煤机与长壁工作面相配套进行开采作业，主要应用于0. 8m
　　～1. 6m的薄煤层，其二通过滚筒式采煤机设备，与长壁工作面相配套进行开采作业，主要应用于 1. 0m 以上煤层。对于3. 5m ～6m 厚煤层[1]，可以通过一次采全高的开采方式进行煤矿开采作业，这种开采方式主要在于实用性，而且还针对煤层开采条件的适用度，具有稳定，可靠安全高效等优势。我国煤矿开采事业应用此技术取得了很好的效果，并在之后的开采作业得到广泛应用。
　　1.3“三下一上”矿井采煤技术
　　“三下一上”中三下指的是铁路下，建筑物下以及水体下;一上指的是承压水体上。通过这种开采技术进行对煤炭的开采，还要保证不能破坏原有的地貌。在我国一些矿区都采用了这种开采技术，而且很大程度的提高了产量。在建筑物下进行煤矿开采主要是对那些不适合搬迁的工厂等一些建筑物进行开采，不但能够采出煤炭，还不能破坏原有的地面构造，保护建筑物。在铁路下进行开采指的是通过铁路
　　下干线与支线下所压的煤层进行开采，在开采时还要保证留下矿柱保护铁路。水体下进行煤矿开采有两方面，一种是地面水体下，另一种是地下水体下。利用水体下开采主要是为了确定防水和防砂矿柱的高度，保证安全开采。承压水体上开采指的是可以开采的煤层以下的承压水体上的煤层开采。通过计算机以及相关技术中的数据参数等进行分析，最终保证人员开采煤矿的人身安全，以及煤炭的经济效益和产量的提升。
　　1.4特殊采煤技术
　　 针对煤矿开采技术，我国在这方面的研究取得很大的成就，尤其是对特殊采煤技术的应用和发展，在世界上取得了不错的成绩。从煤矿覆岩破坏规律层面来说[2]，在应用中取得了一定的突破进步，并且对此出台相关的计算公式，先从孔隙水系直至大型的湖泊河流的水体下进行煤矿开采作业，均取得不错的效果，在实际开采作业中，也表现出很明显的优势。在地表移动及变形方面也都提出相应的策略，不断完善相應的计算方式，从而为我国以后的煤矿地下开采提供参考依据。针对特殊采煤技术，提出条带法开采的基本理论以及计算方式也都得到了大面积应用和推广，而且这种方式在实际开采中有助于资源的合理应用，有很好的经济效益，确保开采的地标建筑不会受到影响，合理安全开采煤炭 ，进而在我国煤矿地下开采作业中得到了广泛应用。
　　2 煤矿地下开采工艺的改进方式
　　2.1薄煤层综采
　　就目前我国采煤现状来说，薄煤层开采工作比较困难，因此必须提升薄煤层开采作业的自动化水平，进一步减少工作面内采煤作业人员，与采煤机相比，刨煤机落煤在自动化方面更具优势。而且随着现代化的发展，采煤技术也会不断朝向自动化控制方向发展。根据国内实践数据研究表明，这种开采技术1.2米以上的薄煤层一个工作面年产量可达100-180万吨左右。由于受到大功率以及采煤机的适用范围等限制，对于1.2米以下的薄煤层开采仍然存在着开采难题，这就需要相关的技术人员继续改进开采技术。
　　2.2液压支架
　　 就液压支架来说，主要发展方向是以长壁综采为主，根据不同的矿井条件，在未来的发展趋势中，液压支架也会呈现出不同的趋势。对于发展情况较好的煤矿[3]，以大工作阻力为主要的液压支架，这种支架在使用中有极高的可靠性，具有实用价值。对于条件较复杂的煤矿，应该将重点放在煤矿开采的难度问题上，研发可以适用于其中的支架。对于中小型煤矿，必须尽快进行技术改造，应用紧凑型液压支架，并且在此基础上进行不断的创新和改造。另外还要完善相关的标准体系，更好的促进我国液压技术的进步。
　　2.3推进信息工程技术
　　 近年来，我国在机器人研发的技术上有很大进步，这对于煤矿开采工作来说有很大帮助作用，就目前我国的煤矿开采作业来说，大多都是由人工进行作业，很少会通过计算机控制煤矿生产作业，从而达到生产经营的目的。就计算机控制采煤企业未来发展来讲，这是一条非常值得研发的道路。例如将机器人放入煤矿地下操作，通过煤矿外计算机端操控机器人进行煤矿开采作业，还可以通过将带有煤矿数据的芯片植入使用的机械设备中，机械设备通过自动判断实际环境情况选择适合的采煤工艺和技术进行煤矿开采作业[4]，加上煤矿外的计算机作为辅助工具，对煤矿内情况实时监控，确保煤矿开采作业的顺利进行，从而建立更加全面智能化的煤矿开采工作流程和体系，促进采煤业的发展。