福建煤矿机械化开采

[摘 要]通过对福建省煤矿机械化开采历程、现状和存在问题的探讨,根据煤矿机械化开采技术可行性分析,提出适合福建省煤矿机械化开采的建议.

[关 键 词]煤矿机械化开采技术建议

1.煤矿机械化开采的定义及必要性

1.1定义

机械化是指在过程中直接运用电力或其他动力来驱动或操作机械设备,以代替手工劳动进行生产的措施或手段.

煤矿机械化生产有利于顶板、放炮和运输等安全管理.机械化是提高劳动生产率,减轻体力劳动的重要途径.

1.2必要性

受煤层地质条件限制,福建省煤矿还没有实现机械化作业的突破,煤矿的开采技术与全国相比存在较大差距.

随着煤矿科技水平的进步,机械化开采设备和技术日臻成熟,为小煤矿机械化提供了必要的技术支撑.福建省煤矿采煤方法落后、机械化程度低,不符合国家“以人为本、科学发展”的要求,为贯彻落实国家安监总局《关于推进小型煤矿机械化的指导意见》（安监总煤行[2010]178号）文件精神,必须努力寻找一条适合福建省煤层赋存条件的机械化设备,即使不能实现综采、综掘机械化,也应该向半机械化或局部机械化目标迈进,实现机械化“零”突破.

2.福建省煤矿机械化历程、开采现状和存在问题分析

2.1机械化历程

1972年10月,邵武煤矿试用一台螺旋式小型割煤机,在一号井380回采面试采一个月；1976年11月,永安加福煤矿采用JM-3型采煤机在9号煤层试采40天；1979年7月,邵武煤矿一号井采用国产MLQ-80型采煤机,装备了一个普通机械化采煤工作面,但仅试采8个月；1984年,永安东坑仔煤矿也采用过80机组采煤,持续时间22个月.福建多次试行机械化采煤,都因地质条件、管理等原因停止使用.

2.2开采现状

煤矿开采基本上采用电煤钻打眼放炮,工作面运输普遍使用溜槽,少量使用链板运输机,采煤工作面支护以木支护为主,少数采面采用单体液压支柱支护：掘进采用凿岩机钻眼放炮,部分采用耙斗装岩机机械装岩.

2.3存在问题分析

福建省井田地质构造复杂,走向及倾向上断裂、褶曲构造均十分发育,煤层稳定性较差,极薄、薄煤层占85%左右,各矿井均属瓦斯矿井,普遍未见地温、瓦斯异常,放射性强度超标等现象.煤层自燃倾向性基本为不易自燃；煤尘爆炸性除漳平属贫瘦煤矿区外,均为不爆炸.受地质构造影响,工作面断层、褶皱非常发育,构造属于复杂、极复杂型类型占70%左右,破坏了煤层的完整性,不稳定、极不稳定煤层占60%（表1）；煤层厚度不稳定、煤层倾角变化大（表2）、煤炭开采难度大；井田面积小、资源储量少、井型小；采掘机械化开采水平低.

3.煤矿机械化开采技术

3.1采煤工作面机械化技术

采煤方法有旱采、水采和地下气化.按采煤工艺、矿压控制特点,旱采分为壁式体系和柱式体系两大类,是推广机械化采煤方法的前提.

采煤工作面按落煤、装煤、运煤、顶板支护和放顶等五个主要工序所采用的设备,分为综合机械化、高档采煤机械化、炮落机组、打眼放炮和其它采面等六类.

3.1.1综合机械化（简称“综采面”）

采面在落煤、装煤、运煤、顶板支护和放顶等过程全部使用机械.

3.1.2高档普采机械化（简称“高档普采”）

采面在落煤、装煤、运煤等工艺过程全部使用机械,顶板支护全部使用单体液压支柱.

3.1.3普通机械化（简称“普采”）

采面在落煤、装煤等工艺过程全部使用机械,顶板支护全部使用单体液压支柱.

3.1.4炮落机组（简称“炮机采”）

采面在落煤、装煤、运煤过程中,采用放炮落煤后用机械装煤.

3.1.5打眼放炮（简称“炮采”）

采面采用放炮落煤、人工装煤和溜槽.急倾斜煤层采用倒台阶、仓储式等采煤法时,放炮后煤直接落到溜煤眼,没有使用机械设备,亦属于此类工作面.

3.1.6其它

采用风镐、手镐采煤的工作面.

3.2掘进工作面机械化技术

掘进工作面主要有落岩、装岩、运输和顶板支护等四个工序.根据破岩的机械设备分类,可分为综合机械化掘进机、炮掘、镐掘等三类.

3.2.1综合机械化（简称“综掘”）

利用综合机械化掘进机（简称“综掘机”）按规定的切割轨迹切割原始岩体,直接形成巷道、自动装矸方式.

3.2.2炮掘

利用凿岩机打眼放炮,巷道由爆破成型,装载方式有人工装车,也有铲式、耙斗装岩机等机械装载.

3.2.3镐掘

采用风镐、手镐掘进的工作面.

3.3运输机械化技术

运输的机械化主要是改善职工劳动强度,提高运输效率和生产产量,取消人工背、长距离人工推车、胶轮车等运输方式.广义上的运输机械化,不仅指矿车、架线电机车和蓄电池电瓶车运输,斜井采用绞车和皮带,竖井采用箕斗和罐笼运输等,也包括采区或工作面根据需要采用带式、绞车、刮板输送机、溜槽等运输方式.

4.福建省煤矿机械化开采技术可行性分析及建议

根据煤矿机械化开采技术理论,分别对采煤工作面、掘进工作面和运输的机械化等进行可行性分析,并提出建议.

4.1采煤工作面机械化可行性分析及建议

福建省普遍应用的是旱采、壁式体系采煤方法.水采福建仅在20世纪80年代在邵武煤矿应用一段时间；煤炭地下气化是将地下煤炭通过热化学反应在原位将煤炭转化为可燃气体的技术,是对传统采煤方式的根本性变革.煤炭地下气化和柱式体系技术在福建没有应用.

因此,福建的采煤工作面机械化,应建立在旱采、壁式体系采煤法基础上进行研究,从采煤工作面五个主要工序所采用的设备进行可行性分析.

由于受地质构造影响,煤层赋存条件较差,落煤机械化应用具有一定的难度,且落煤和装煤机械一般是连体的,福建煤矿采煤机械化只能从运煤、顶板支护和放顶等工序进行研究.4.1.1运煤机械化

运输机械化主要有带式输送机（皮带输送机）、刮板输送机（链板输送机）、溜槽等运输方式.福建采煤工作面除带式没有应用外,刮板输送机少量应用,绝大部分采用溜槽自溜方式.

受采煤工作面单产能力限制,带式输送机在福建采煤工作面不能很好发挥其优点,建议在条件适合的采面,大力推广应用刮板输送机运煤.

4.1.2顶板支护机械化

由于受条件限制,与采煤机组配套的顶板支护方式,暂不予考虑.支护材料主要有摩擦式金属支柱、单体液压支柱、木支柱等.福建采煤工作面20世纪80年代曾经试用过摩擦式金属支柱,现在少量采煤工作面应用单体液压支柱支护,绝大部分采用木支柱.

建议在条件适合的采煤工作面,大力推广应用单体液压支柱支护,减少坑木消耗.

4.1.3放顶机械化

由于受条件限制,与采煤机组配套的放顶方式,暂不予考虑.福建省煤矿普遍采用自然垮落法管理顶板,不存在人工或机械放顶.

4.2掘进工作面机械化可行性分析及建议

福建省煤矿普遍采用炮掘,极少量使用镐掘方式,综合机械化掘进机没有应用经历.福建的掘进机械化,应在综掘、炮掘等方面进行研究.

4.2.1综合机械化

由于综合机械化掘进机一般体积较大,福建省煤矿在生产矿井巷道施工难以应用.

建议可在新井建设主要开拓巷道（主平峒、斜井等）施工中试用.

4.2.2炮掘

福建省煤矿主要采用风动凿岩机打眼放炮落岩,矸石装载方式主要采用人工装车,约30%采用耙斗装岩机等机械装岩,再用人工推车或电瓶车、电机车运输到采区车场.

建议大力推广应用耙斗装岩机机械装岩,采用电瓶车、电机车运输.

4.3运输机械化可行性分析及建议

福建省煤矿斜井大部分采用绞车串车提升,少量应用箕斗或皮带运输机运输；主平硐、主要运输大巷大部分采用架线电机车运输,少量应用蓄电池电瓶车,极少数采用人工推车.斜井人员运送,大部分矿井采用架空乘人器或斜井人车,少数矿井采用助行器或步行：主平硐人员运送大部分矿井采用平巷人车,少数矿井步行.

建议在生产能力较大矿井,可考虑应用皮带运输机运输,提高工作效率；大力推广架线电机车、蓄电池电瓶车运输.淘汰落后的运送人员方式,运输长度超过1500米的主要运输平巷、垂深超过50米的主要斜巷,应大力推行机械运送人员,逐步消灭助行器或步行.

5.结束语

推进小型煤矿机械化是贯彻落实科学发展观、促进煤炭工业转变发展方式的一项重要而紧迫的任务,各级煤炭监管部门明确要求小型煤矿要依靠科技进步,实行机械化开采,走规模化、现代化发展之路.由于受地质条件等因素影响,煤层不稳定、构造复杂,造成福建煤矿机械化程度低,开采技术还有很多方面没有突破,成熟的技术没有推广,这都需要我们通过不断的实践、总结和推广应用,根据福建省煤矿实际,因地制宜,努力探索一条适合福建省煤层赋存条件的机械化之路,跟上煤矿机械化开采的步伐.

（编辑/黄征）