什么是采煤?

[拼音]：caimei

[外文]：coal mining

煤矿床呈层状赋存，分布范围广，储量大，煤质脆、易切割破碎，开采时常伴有水、火、瓦斯等灾害威胁，与开采其他矿藏相比，采煤技术有一些不同的特点。开采方式分露天开采、地下开采两类。通常采用机械化方法；少数用水力采煤；煤的地下气化尚处于试验阶段。

自18世纪以来，随着大工业对能源日益增长的需求，煤的生产能力大幅度增长。1770～1850年英国的煤炭年产量从620万吨猛增到5000万吨以上，约占当时世界总产量的2/3，到1913年，达到2.92亿吨的历史最高水平。美国于1900年煤产量为2.45亿吨，到1947年跃增到6.24亿吨，曾在一个时期内保持世界领先地位。苏联在1916年煤产量只有3450万吨，到1940年已近1.7亿吨，自1958年以来一直保持世界第一位，从1975年起产量超过了7亿吨。中国是发现和使用煤炭最早的国家之一（见中国古代采煤技术）。但在1949年以前，除1942年曾达到6200万吨最高历史纪录外，一般年产量只有3000万吨左右。1949年中华人民共和国成立以后，开发、建设了大批新井，改造扩建了原有矿井，使煤矿生产能力迅速提高，1983年初全国统一分配的煤矿552个，年产1000万吨以上的矿区有10个，原煤产量超过了7亿吨。

生产的发展，推动了采煤技术的进步，18世纪以来，地下采煤技术经历过两个发展阶段：

（1）第一个发展阶段 18世纪肇始于英国，使采煤从手工生产过渡到单一生产工序的机械化生产。首先以蒸汽为动力的提升绞车、水泵、扇风机，取代了辘轳提升、水斗戽水和自然通风。20世纪初到40年代后期，陆续出现了风镐、电钻、 凿岩机、 链板输送机、气动装岩机、电动装载机、带式输送机、自动卸载矿车等采掘设备和大功率的电动绞车、水泵、扇风机等技术装备，但采掘工作面仍以使用电钻的爆破落煤技术和凿岩机为主。中国自1875年起，相继建立了基隆、开平两个煤矿，实现了矿井提升、矿井通风、排水等几个主要辅助生产工序的机械化作业，这是中国近代采煤工业的开始。

（2）第二个发展阶段 采掘工作面从单一生产工序的机械化，发展为全部工序的综合机械化。20世纪40年代后期至50年代，英国、苏联分别研制出用于地下长壁工作面的联合采煤机，可同时完成落煤、装煤两道繁重工序的作业。与摩擦式或液压式单体支柱，以及稍后研制出的可弯曲输送机一起，构成了配套的普通机械化采煤设备（即普通采煤机组）。至60年代初，液压自移支架取代了单体支柱，构成了综合采煤机组，从而使工作面生产的采煤、装煤、运煤、支护、采空区处理等所有工序，实现了连续、协调一致的综合机械化。到1982年，采煤综合机械化程度：联邦德国为98％，英国为92％，苏联为67％，波兰为77.8％。

矿井生产的日趋集中，生产规模的日益扩大，推动了矿井运输、矿井提升等环节的进一步技术改造。一些装备正朝着大型、强力、高速的方向发展。已出现了2000吨／时的钢芯强力带式输送机，35吨的提升罐笼，有效载重达50吨的箕斗，以及每秒供风量为300米3的扇风机等。

在地下采煤方法方面，世界上大多数产煤国家采用长壁工作面采煤法（见壁式采煤法）。美国由于煤层平缓，顶板坚硬，适宜用连续采煤机开采，主要用工作面短的房柱法采煤（见柱式采煤法），效率高，但煤炭损失多。

19世纪70年代，出现了勺斗容积为3～4米3的动力铲和以铁道或汽车配合使用的采、装、运设备，20世纪30年代，在软岩露天矿发展了能力大、效率高的连续开采新工艺，50年代得到推广。60年代以来，露天采煤规模、技术装备发展迅速，各种工艺方式都已形成配套的设备组合和系列，单机设备能力不断提高，并陆续出现了容量更大、生产能力更高的超重型装备：斗容137米3、卸载半径近100米的机械铲;斗容168米3、卸载半径为180米，并已用电子计算机监控的吊斗铲;日产20余万米3的轮斗铲;载重达200～350吨系列的自翻车和自卸汽车；以及带宽3.6米，最长作业线98.65公里，最大生产能力每小时达48000米3的带式输送机等。系统工程和电子计算技术开始用于露天矿的单机控制、系统监控、全矿以至全公司的组织管理，使全世界露天采煤占全部煤产量的百分比，由60年代的30％提高到1980年的40％，苏联为32.6％，美国达55.3％，中国也正在大力发展露天采煤。

无论露天开采还是地下开采，都须首先进行地质勘探，查明含煤地层的分布范围、可采层数、层厚、倾角、储量，以及地质构造、自燃倾向、水、瓦斯等赋存状况和开采条件，然后合理规划矿区的建设规模、矿井数目、产量和建设顺序。根据矿区总体设计和矿井设计，逐一建设后移交生产。露天开采包括剥离和采煤作业。首先剥去上覆岩层，使煤层敞露，然后开采(见露天采矿方法)。地下开采则需开凿一系列井巷（包括岩巷和煤巷），进入地下煤层，然后进行采煤（见地下采煤方法）。

采区是井下生产的基本单元，矿山开拓和采区巷道布置是井下开采的重要组成部分。采区内布置一系列巷道和若干回采工作面，建成从工作面到井下大巷的运输、通风、供电、压气、煤仓等生产系统。视煤层赋存条件，可在单一煤层中布置采区，或在几个相邻煤层中联合布置采区。为维持矿井持续生产，在回采的同时，需及时进行开拓工作和准备新采区，形成新工作面。此外，还要布置联通井下各采区的开拓井巷，形成全矿性的井下生产系统（见采区巷道布置）。

通过井下运输系统，将采出的煤和矸石运到地面，把人员、材料、装备从地面运到井下工作地点。矿井通风系统不断供给井下新鲜空气，利用各种通风结构设施，迫使风流到达井下每个作业点，供井下人员呼吸、降温及稀释瓦斯等有害气体；乏风通过回风井巷排出地面（见矿井通风、矿内空气、矿井热害）。井下各工作地点所需的电力、压气动力、防尘等安全措施及用水，分别以专用管线，从地面变电站、压风机房以及贮水池输送到井下去（见矿山动力供应、矿山供电系统）；井下涌水则需在井底设集中水仓、水泵房，通过排水管排到地面(见矿山排水)；充填、井下防火等特需的充填材料、泥浆须另设专用的设备和输送系统。露天开采须增设剥离、排土、堆土装备，以及相应容量的排土场；采深不大时，无需通风措施。

和地压控制理论一起，是指导采煤生产的重要理论基础。随着开采引起的围岩岩体中应力重新分布，使围岩、煤体和各种人工支撑物产生变形、塌落、破坏、地表发生沉降等力学现象，直接影响井下巷道和地表建筑物的稳定与作业安全。19世纪后期，已有人试图运用简单的力学定理，建立各种假说，来解释一些地压现象。20世纪30年代开始了以连续介质力学为理论基础的研究。随后，又开展了视岩体为连续介质各向异性体的研究，50年代后，开展了视岩体为非连续介质的弱面体研究、有限元法研究和极限平衡条件研究等。与此同时，相似材料模拟、光d性模拟、数学模拟等各种研究方法和声、光、电学仪器设备等实验手段也获得了显著进展（见地压观测）。这些研究工作为更好地解决工作面支架设计、巷道维护、三下采煤以及具有冲击地压、煤、岩与瓦斯突出危险煤层的开采等各种实际问题，提供了理论基础。

在煤矿开采应用方面的研究也取得显著进展。首先在露天开采中应用，目前已扩展到地下开采，但都还处于初期阶段。煤炭生产是个复杂的大系统，它是由采煤、掘进、运输、提升、通风、排水、动力供应、地面生产系统等许多生产环节组成的，各环节间具有独立性，在工艺技术上、材料上、动力上、信息上又具有相关性，在整体上互相依存又互相制约。运用运筹学、电子计算机等工具，对大系统的要素、组织结构、信息交换和反馈控制等进行分析研究，达到最优设计、最优控制和最优管理的目标，保证产量或成本费用最低，技术经济指标最好（见计算机在采矿工业中的应用）。

矿山地压及其控制，系统工程在采煤中的应用，以及其他有关学科理论研究上的进展，已促使煤矿设计、生产管理更好地和现代科学技术相结合，采煤学科的内容和体系进入了大幅度更新期。

煤矿开采技术，无论露天或地下，在目前已达到的高度机械化基础上，正朝着生产过程的遥控、自动化方向发展。通过改进综采设备的设计、选型、材质、制造工艺、检验方法和维修制度，将提高其生产能力和设备利用率。同时，在矿井提升、 运输、 排水、通风、瓦斯监控等许多环节，将实现自动化、遥控。地下和露天煤矿都将实现电子计算机集中自动管理监控。有的国家已将机器人试用于井下回采工作面。水力采煤法如能在资源回收、煤泥处理、辅助运输、通风系统等技术环节上，进一步改进和完善，也将是一种有发展前途的开采技术。

参考书目

中国矿业学院等院校编：《采煤学》，煤炭工业出版社，北京，1979。R. Peele : Mining Engineers' Handbook，3rd ed.， John Wiley and Sons Inc.，New York，1941.

参考文章

采煤坑水处理方法研究废水治理采煤工作面采用上行通风方式有哪些优缺点?采矿冶炼采煤工作面通风系统有哪些形式?采矿冶炼采煤工作面U+L形通风系统有什么优缺点?采矿冶炼采煤工作面W行通风系统偶哪些优缺点?采矿冶炼采煤工作面Z行通风系统偶哪些优缺点?采矿冶炼在“防治自然发火”安全质量标准化考核时，对采煤工作面的采后封闭如何进行检查评分？采矿冶炼如何利用专用排瓦斯巷防治采煤工作面上隅角瓦斯积聚？采矿冶炼如何使用引射器防治采煤工作面上隅角瓦斯积聚？采矿冶炼采煤工作面双Z形通风系统有什么优缺点?采矿冶炼

欢迎分享，转载请注明来源：内存溢出

原文地址: http://outofmemory.cn/bake/4725634.html