1、煤矿开采技术发展的方向探讨李砺锋(山西马堡煤业有限公司)在当今科技经济发展的新形势下，煤炭开采技术必须立足于煤炭开采技术的前沿，立足于煤炭工业中长期发展战略所必须的关键技术的攻关，立足于煤炭工业工程实际问题的解决，从而达到煤炭产业的安全科学发展。1 采煤方法和工艺采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。采煤工艺的发展将带动煤炭开采 各环节的变革，现代采煤工艺的发展方向是高产、高效、高安全性和高可靠性，基本途径是 使采煤技术与现代高新技术相结合，研究开发强力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采 煤设备和生产监控系统，改进和完善采煤工艺。在发展现代采煤工艺的同时，继续发展多层次、多样化
2、的采煤工艺。我国长壁采煤方法已趋成熟， 放顶煤采煤的应用在不断扩展，应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高，急倾斜、不稳定、地质构造复杂等难采煤层采煤方法和工艺的研究有很大空间，主要方向是改善作业条件，提高单产和机械化水平。开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术。以 提高工作面单产和生产集中化为核心，以提高效率和经济效益为目标，研究开发各种条件下 的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺，简单、高效、可靠的生产系统和开采布置，生产过程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术，发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化，进一步改进工艺和装备，提高应用水平和扩大应用范围，
3、提高采煤机械化的程度和水平。（2）开发“浅埋深、硬顶板、硬煤层高产高效现代开采成套技术” ，主要解决以下技术难题。浅埋深、硬顶板控制技术，研究埋深浅、地压小的硬厚顶板控制技术，主要通过岩层定向水力 压裂、倾斜深孔爆破等顶板快速处理技术，使直接顶能随采随冒，提高顶煤回收率，且基本 顶能按一定步距垮落，既有利于顶煤破碎，又保证工作面的安全生产。硬厚顶煤控制技术，研究开发埋深浅、支承压力小条件硬厚顶煤的快速处理技术，包括高压 注水压裂技术和顶煤深孔预爆破处理技术，使顶煤体能随采随冒，提高其回收率。顶煤冒放性差、块度大的综放开采成套设备配套技术，研制既有利于顶煤破碎和顶板控制， 又有利于放顶煤的新型液
4、压支架，合理确定后部输送机能力。两硬条件下放顶煤开采快速推进技术，研究合适的综放开采回采工艺，优化工序，缩短放煤 时间，提高工作面的推进度，实现高产高效。55.5m 宽煤巷锚杆支护技术，通过宽煤巷锚 杆支护技术的研究开发和应用，有利于综采配套设备的大功率和重型化，有助于连续采煤机 的应用，促进工作面的高产高效。（3）缓倾斜薄煤层长壁开采。主要研究开发：体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤机 、刨煤机；研制适合刨煤机综采的液压支架；研究开发薄煤层工作面的总体配套技术和高效开采技术。（4）缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采。应进一步加强完善支架结构及强度，加 强 支架防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂
5、和四连杆变形、防止严重损坏千斤顶措施等的研究，提 高支架的可靠性，缩小其与中厚煤层(采高3m 左右)高产高效指标的差距。（5）各种综采高产高效综采设备保障系统。要实现高产高效，就要提高开机率，对“支架 围岩”系统、采运设备进行监控。今后研究的重点是：通过电液控制阀组操纵支架和改 善 “支架围岩 ”系统控制，进一步完善液压信息、支架位态、顶板状态、支护质量信息的自 动采集系统；乳化液泵站及液压系统运行状态的检测诊断；采煤机在线与离线相结合的“油 磨屑”监测和温度、电信号的监测；带式输送机、刮板输送机全面状态监控。2 深矿井开采技术深矿井开采的关键技术是：煤层开采的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯和热
6、害治理及深井通 风、井巷布置等；需要攻关研究的是：深井围岩状态和应力场及分布状态的特征；深井作业 场所工作环境的变化；深井巷道(特别是软岩巷道)快速掘进与支护技术与装备；深井冲击地 压防治技术与监测监控技术；深矿井高产高效开采有关配套技术；深矿井开采热害治理技术 与装备。3“三下”采煤技术提高深入研究开采上覆岩层运动和地表沉陷规律，研究满 足地表、建筑物、地下水资源保护需要的合理的开采系统和优化参数，发展沉降控制理论和 关键技术，包括用地表废料向垮落法工作面采空区充填的系统；研究与应用各种充填技术和 组合充填技术，村庄房屋加固改造重建技术，适于村庄保护的开采技术；研究近水体开采的 开采设计、工
7、艺参数优化和装备，提出煤炭开采与煤矿城市和谐统一的开采沉陷控制、开采 村庄下压煤、土地复垦和矿井水资源化等关键技术。 4 优化巷道布置，减少矸石排放的开采技术改进、完善现有采煤方法和开采布置， 以实现开采效益最大化为目标，研究开发煤矿地质 条件开采巷道布置及工艺技术评价体系专家系统，实现开采方法、开采布置与煤层地质条件 的最优匹配。总结推广全煤巷布置单一煤层开采，矸石基本不运出地 面，生产系统大大简化，分别实现无轨胶轮、单轨吊辅助运输一条龙，从井口直达工作面， 同时实现了综采与综掘同步发展，生产效率大幅提高的经验的同时，重点研究高产高效矿井 开拓部署与巷道布置系统的优化，简化巷道布置，优化采区
8、及工作面参数，研究单一煤层集 中开拓，集中准备、集中回采的关键技术，大幅度降低岩巷掘进率，多开煤巷，减少出矸率 ；研究矸石在井下直接处理、作为充填材料的技术，既是减少污染的一项有力措施，又简化 了生产系统，有利于高产高效集中化开采，应加紧研究。 5 采场围岩控制技术(1)进一步完善采场围岩控制理论。以科学合理、优化高效的岩层控制技术来保证开采活动 的安全、高效、低成本为目标，深入总结我国几十年的矿山压力研究成果，以理论分析(解 析法)、现代数学力学(统计分析预测、数值法)和实测法相结合运用先进的计算机技术，深 入研究各种煤层地质及开采条件，如急倾斜、大采高、大采深采场矿山压力显现规律及围岩 破
9、坏与平衡机理，不断完善采场围岩控制技术。(2)研究坚硬顶板与破碎顶板条件下应用高技术低成本岩层控制技术。 目前，由于应用高 压注水、深孔预裂爆破处理坚硬顶板和应用化学加固技术存在工艺复杂、成本高的问题， 因而需进一步研究开发新技术、新工艺、新材料来解决这些问题。(3)放顶煤开采岩层和支架围岩相互作用机理。研究放顶煤开采力学模型、围岩应力、顶 煤破碎机理、支架顶煤直接顶基本顶相互作用关系；运用离散元等方法研究顶煤放落 规律，提出放煤优化准则和提高顶煤回收率的途径。(4)支护质量与顶板动态监测技术。在总结缓倾斜中厚长壁工作面开展支护质量与顶板 动态监测方面，应进一步在坚硬顶板、破碎顶板、急倾斜、放
10、顶煤工作面开展支护质量与顶板动态监测，同时应不断完善现有的监测技术，发展智能化监测系统，改进监测仪表，使监测仪表 向直观、轻便、小型化方向发展。(5)冲击地压的预测和防治。通过计算机模拟研究冲击性矿压显现发生的机理；进一步完 善 冲击性矿压显现监测系统，发展遥控测量和预报技术，完善冲击性矿压综合防治措施的优化 选择专家系统。(6)研究开发新型的支护设备。研究硬煤层、硬顶板放顶煤液压支架，完善液压支架性能和 快速移架系统，开发耐炮崩、轻 型化单体液压支柱和厚煤层巷道锚索和可伸缩锚杆。6 小煤矿技术改造和机械化开采技术实施国家关闭小煤矿，淘汰落后生产技术和生产设备，提高平均单井规模的技术政策，开发 小型煤矿机械化、半机械化开采技术和装备，改进小煤矿的采煤方法和开采工艺，提高采煤 工作面的单产和工效；提高小煤矿的顶底板控制技术水平，最大限度地减少顶底板事故率。煤矿开采技术发展的方向探讨山西马堡煤业有限公司李砺锋
