煤炭是如何从地下挖出来的

掘进技术论文篇二

煤矿掘进工程技术研究

摘要：随着社会与经济的高速发展，为了追求利益，大量的能源被浪费，如何充分利用资源在当今成为热门研究方向，而我国作为一个煤炭大国，这里就煤炭的采掘展开研究，对现有的挖掘技术进行归纳分析，并找出挖掘的各项技术和方法上的问题与不足，从而得出高效、高利用率、低能耗、环保的挖掘方式方法，并应用到实际开采中。

关键词：掘进技术掘进设备掘进效率

1.煤炭掘进的现状

我国的煤炭业主要采用井工开采方式，2005年国有煤矿企业的原煤产量有90.72%是通过井工开采而来。我国地理条件多为山岭，造成煤层的贮存条件复杂、多样，煤层的厚度参差不齐，分布在表层零点几米到地下几十米之间，为了开采煤炭资源，通常需要挖掘大量的煤矿井道。2005年原国有重点煤矿挖掘总进尺为7464.6km，煤矿的采煤尺寸深度为6300多km，煤占总比的84.6%而同年原国有重点煤矿的机械化综掘进尺为1931.4km，占总比的25.87%，挖掘的累积量不及总数的三分之一。目前为止，原国有重点煤矿采煤工作面有1402个，为保证其正常生产交接，共开展了3986个掘进工作面，其中开拓工作面有1038个，掘进工作面与回采的工作面比例为3：1，为了促使采掘机械化的同步发展，满足当前五百多个综采工作面的需求，综掘机械化程度赢达到50%以上。当下，随着社会科学和技术的不断发展，煤矿掘进工程技术与时俱进地更新换代，年产量过千万吨级的极其已经在国内先行试水使用，大大提高了煤矿的采集效率和开采量，使得煤矿掘进工程技术愈发成为一种高效率、低消耗的绿色开采技术。

2.掘进方法技术

目前我国煤巷高效掘进的主要方式有3种：第一种是适用于高效高产的煤矿技术，仅仅在少数矿区使用，尚处于实验阶段第二种是利用连续采煤机与锚杆钻车配套挖掘作业，此种采掘方式多用于我国神东、万利及鄂尔多斯等矿区，在掘进采煤机连续采掘的状态下，实行多巷掘进并交叉换位施工的采掘方式，应用相对第一种较为广泛第三种称为煤巷综合机械化掘进，这种采掘方式在我国重点煤矿作业面中得到广泛应用，主要是通过悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配合作业。

2.1 发掘适用于高效高产的煤矿技术

为了适应锚杆支护技术的快速发展，从而实现煤巷快速高效掘进，世界各个主要采煤国家的快速掘进装备都在不断发展进步，作为掘锚一体化设备的掘锚机组恰恰适用于高效高产的煤矿井巷，满足其高效掘进的要求，这种新机型的研发是建立在悬臂式掘进与连续采煤机的基础上。在工艺原理上，高效高产的煤矿技术采用的掘锚一体化设备使得掘进技术一条龙式进展，大大减少了煤矿生产掘进的作业时间，减少了掘进机器的使用，从以前的掘进和支护两台机器减少为掘进和支护在同一台机器上完成。当前主流掘锚机组分为两类：第一种是悬臂式掘进机机载锚杆机的掘锚机第二种则是以连续采煤机为基础的掘锚机组。

2.2 连续采煤机的应用

作为及落煤、装载及移动于一体的综合机械化采掘设备――连续采煤机，它是一种具有较大截割宽的采掘机，主要以短壁开采，矩形断面的双巷或多巷进行快速掘进，在国外应用广泛，是现代高产高效矿井挖掘设备中的佼佼者。该种设备最早于1979年引入我国，由最初的单机发展到如今的成套设备，主要用于大断面煤巷的挖掘及短壁开采

2.3悬臂式掘进机的使用

悬臂式掘进机作为煤巷综合机械化掘进的关键性设备，其综合性能适用于我国现阶段国情，在提高掘进工作效率以及掘进尺寸方面发挥着重要作用。该项技术主要是将悬臂式掘进机、可伸缩带式输送机、转载机、单体锚杆钻机、通风除尘设备以及供电系统相结合，从而形成综合机械化掘进链。如今我国对于该种设备的年产量已超千余台，并根据实地情况研发制造了二十多种型号的机种，已形成系列化产品的雏形，大体满足了国内市场的需求。

3.掘进管理技术

在煤矿资源的挖掘过程中，先进的挖掘设备固然起着重要作用，但采用新的管理方式也具有重要的现实意义，通过先进的管理技术也可以形成生产力，在提高产量的前提下保证工程的安全可靠性。高效率并且具有实际应用价值的掘进管理技术包括以下几个方面：

3.1信息管理技术

对于任何一项管理技术而言，作为最基础的管理数据，信息的采集尤为重要。煤炭资源开采的最根本目的在于经济利益，影响煤炭价格变动的因素很多，譬如：交通运输成本、国际国内市场需求、政治因素、新型替代能源等，因此煤炭价格数据的及时采集更新显得尤为重要，根据价格的变动，若是提早发现其呈上升涨幅状态，增加开采量，则会大幅增长利润同理可得，若是发现价格下跌，从而降低煤炭的开采量，则可降低因价格暴跌所带来的损失若是在价格变动方面能掌握第一手信息，那么相对其他开采者而言，则具有策略优势，可预先制定相应措施，从而尽可能的降低风险，增长利润。其他方面，运输成本会根据汽油价格、道路情况、船只的变动的情况而变化，最终附加到煤炭成本价格上世界范围内的竞争和需求、进出口税收的标准、各国相关政策的规定等等也会影响煤炭进出口的价格浮动。煤炭价格的高低从某些方面体现出世界经济的条件等情况。

3.2 安全管理技术

任何工程项目中最重要但又最容易被忽视的则是安全生产问题，管理者往往为了追求利益最大化，开采者往往因为惰性而不规范化操作，最终造成重大事故而导致井道坍塌、人员伤亡的惨剧，不仅对企业名誉造成损伤，也大大增加了企业意外支出成本。历年发生的矿难中，最常见也是危害最大的事故主要分为两类：矿井渗水事故和井道易燃气体爆炸事故。针对矿井渗水事故，一方面从设备着手，通过对设备的强化管理，采取定期检查排水系统方式，检测排水管是否有漏水、堵塞等隐患检测排水泵是否故障，有无替代排水泵和替换应急电源，以及备用泵和备用应急电源是否能正常运行等等。另一方面，从人员安全意识着手，制定健全的安全规章制度和完整的安全规章体系，通过完善甘泉考核机制，并确定年度安全目标，来将安全责任落实到个人。

3.3 人员管理技术

任何工程项目中，最终执行者还是人本身，机器设备、管理技术只是起辅助作用。在煤炭挖掘工程中，人员更是重中之重，人员不仅仅是煤矿的开采者，其整体素质也影响着煤矿企业产品的产量和质量，代表着同行业的核心竞争力之一。首先，采取从上而下的管理制度，管理者必须以身作则，其素质影响到整个团队。加强管理管理者的自身素质和能力主要包括以下几个方面：(1)管理者对信息技术的理解水平(2)管理者对紧急事故的处理和应变能力(3)管理者对新型工具的实际应用水平(4)管理者对安全措施的灌输和督促(5)管理者对人员调动情况清楚且合理(6)管理者的行业素质等等。其次，强化员工的基本素质，比如强化员工的安全防患意识强化员工的自检能力，以及强化员工的逃生技能、自救能力等等。总而言之，以人为本，人员管理制度是所有技术实施的基础和前提。

4.结论

随着社会的飞速发展，不断有新型能源被开发，但目前而言，煤炭资源在我国主要开采能源中仍旧占据重要组成部分，况且我国作为一个人口大国，在能耗的方面对煤炭的需求量也居高不下。在当前社会背景下，对于高性价比的煤炭资源而言，如何选择高效率、使用成本低、安全可靠的开采方式及高效管理方法技术则显得尤为重要。

参考文献：

[1]李建民，章之燕，于景泉 快速高效机械化综合配套作业线在大断面岩巷施工中的应用[J] 煤矿机电，2010(5)

[2]柴敬，张征，高习海，等 石嘴山二矿煤巷综掘技术[J] 煤炭科学技术，2011(4)

[3]杨春海 煤巷快速掘进和支护装备的应用及发展[C]//2007 短壁机械化开采专业委员会学术研讨会论文集，2009

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人类发现煤炭资源并将它应用于各行各业的动力系统已经有1000多年的历史了。相信大家在初中课本的知识上都学过煤炭是一种不可再生资源。也就是说，地球上存储的煤炭资源是有限的，用多少就没有多少。也就是说我们每发现耶一处煤矿，并将它采掘完成后，它就会永久地形成一片空白。可是这些矿坑不但对环境有污染，而且也造成了土地资源的浪费。那么煤矿挖了煤以后，剩下的空间应该怎么办呢？

一般常见的煤矿挖掘方式有露天挖掘和矿井采掘两种。根据不同的挖掘方式，我们采取的填充空间的方式也有所不同。一般露天挖掘后形成的巨大矿坑人们一般采取移山填坑的方式来填补这一部分的空间。这是一个相对成本较低的方法。根据不同地区，不同情况加以区分，也有从城市运来垃圾和废弃物料进行填埋的。

矿井的空间填充就相对困难。由于矿井通常是隧道形式的。要想将填充物运输进去有一定的困难。而且大家想必都听说过煤矿透水事故。这一事故发生的原因就是。煤矿周围的岩层中有水圈经过。一旦矿井发生泄漏，水圈中的水就会流进矿井中。一旦地下水流进矿井就会受到污染。而水又具有流动性，所以通常会造成连带性的伤害。

煤炭曾经在世界上有黑色的黄金之称。由于它的使用价值十分的大。引起了全世界各国人民的疯狂采挖。而被挖掘走的煤炭被用于生活供热与工业提供动能等各个方面。这些煤炭都被燃烧变成了二氧化碳和其他的形式。已经不是以固态物存在了。所以没矿挖了煤以后，剩下的空间只能从其他地方转移固态物质来填补它。但是在这个过程当中就会产生一定的人工和成本费用。所以一些偏远地区的煤矿得不到政府部门的有力监督，至今仍然空着

过分挖掘肯定不好，但是经济要发展，社会要进步，人类贪婪，不挖是不可能的，好处就不说了，很多东西都是煤炭制品。最大的害处就是二氧化碳排放增大，导致温室效应，南北极冰块消失，海平面上升，说不定那年上海就被海淹了，煤炭开采大了，烧完后的煤渣也是很大的污染，尤其是能污染地下水源，犹豫煤矿内也含有大多数的重金属，或者放射性物质，如果集中在一起危害可想而知了！再有就是你去热电厂去看看就知道了，粉尘污染也很 严重，煤炭煤渣运输一样会污染环境，挖煤的过程中会把地下渗水抽空，那地下水位肯定会下降，地下挖空后地基下沉就不用说了吧！其他的坏处就不一一列举了！

我国古代人民早在三千年前就发现了煤。成书于先秦时期的《山海经》最早记述了煤的存在：

“女床之山，其阳多赤铜，其阴多石涅”。意思是女床山这个地方，向阳的南坡上有红色的铜，背阴的北坡遍布着石涅。在古代，石涅的意思是可以做黑色染料的石头，可见在《山海经》的时代，煤的价值还没有被发现，被看作是普通的黑色石块。那个时候的煤，仅仅被用来做石雕材料。

到了西汉时期，人们发现这种黑色石头可以燃烧，而且火力旺盛，燃烧时间持久，比干草、木材好用得多，于是开始大规模地开采来做燃料。

司马迁的《史记·外戚世家》记载：

窦皇后的弟弟窦广国年轻时给人进山挖煤，遇到山体滑坡，矿工死伤一百多人，只有他侥幸逃脱。可见这时候的煤炭开采已经颇具规模了。河南巩县铁生沟西汉冶铁遗址是迄今发现的最早的用煤遗址，这里出土了大量的煤块和煤饼，煤显然已经成为冶炼行业中的主要燃料。西汉时期的采煤工艺比较简单，基本是露天开采，挖采出来的煤质量不是很高。

魏晋时期，地下采煤工艺开始出现。

曹魏时期，魏国武安城的煤井深八丈，这在当时已经是相当的深度。《晋书》记载，后赵皇帝石虎年轻时盗掘古墓，发现了一个废弃的煤井，里面有支撑坑道的顶板，还有大量坑道水。

可见地下作业、坑道开采已经是那时采煤的主要方式。一些地方志记录了当时采煤的艰辛，工人挖好井穴，举着火把裸身而入，井穴幽深而狭窄，只能像蛇一样在里面爬行，采到煤后，再像老鼠一样背煤出来。这种采煤方式很不安全，工人的生命安全得不到保障。

总结：

宋元时期，古人改进了采煤方式，出现了很多先进的开采技术。

首先采用了井巷分层采煤法，工人们在矿井中布设井巷，将煤炭运输、煤炭开采、人员进入分成不同区域，使复杂的开采工作有条不紊。人们又在巷道内架设梯形支架，使崎岖不平的地底成为较平缓的工作面，这一方法大大提高了采煤效率，也为采煤工提供了安全保障。

1959年，在河南鹤壁发现的宋代采煤遗址矿井中，考古学家还发现了排水井，由此也能看到当时地下采煤系统的完善。明代时，人们在地下矿井引入了通风系统。

宋应星的《天工开物》中有这样一幅图画：人们在下井采矿之前，先把一根中空的粗竹竿削尖，插入井下的煤层，将有毒的瓦斯引出井外。这些技术采用既是对工人人身安全的保障，也保证了生产的顺利进行。到了清代，采煤的流程更加科学和合理，井巷、通风、排水系统的布设都有了成熟的方法。虽然这时候仍旧是手工作业，但在当时，我国的煤矿开采技术仍能称得上世界较为先进的采煤工艺。

对于建设工程施工范围内，未取得采矿许可证，销售砂石、粘土等普通矿产资源如何处理的问题，《矿产资源法》未作特别规定。《矿产资源法实施细则》也未做出具体的规定。国土资源部的两份复函对此问题作了解释与说明，1998年08月12日《国土资源部关于开山凿石、采挖砂、石、土等矿产资源适用法律问题的复函》（发文字号 国土资函190号）规定：

一、根据《中华人民共和国矿产资源法实施细则》第二条“矿产资源是指由地质作用形成的，具有利用价值的，呈固态、液态、气态的自然资源”的规定，砂、石、粘土及构成山体的各类岩石属矿产资源。

二、建设单位因工程施工而动用砂、石、土，但不将其投入流通领域以获取矿产品营利为目的，或就地采挖砂、石、土用于公益性建设的，不办理采矿许可证，不缴纳资源补偿费。

三、需异地开采砂、石、土用于上述公益性建设的，应按规定办理采矿许可证，矿产资源补偿费原则上应按法规规定酌情减免。

四、凡以营利为目的开采上述及其他矿产资源的单位、个人，均应按照 矿产资源法及其配套法规的有关规定办理采矿登记手续，领取采矿许可证；矿产品均应按照《矿产资源补偿费征收管理规定》的相关条款缴纳矿产资源补偿费；

五、其他类似情况可参照本文件精神办理。1999年08月19日，国土资源部以国土资函404号发文《关于解释工程施工采挖砂、石、土矿产资源有关问题的复函》，答复如下：

一、我部《关于开山凿石、采挖砂、石、土等矿产资源适用法律问题的复函》（国土资函〔1998〕190号）（以下简称《复函》）“二”中的“因工程施工”和“就地”是指在工程建设项目批准占地范围内，因工程需要动用或采挖砂、石、土用于本工程建设。目的是鼓励建设单位在建设中充分利用已批准占地范围内的矿产资源，减少异地开采，以利于保护环境。但建设单位在上述范围内采挖砂、石、土进行销售或用于其他工程建设项目的，必须依法办理采矿登记手续并缴纳矿产资源补偿费。二、《复函》“三”中的“异地”是指在工程建设项目批准占地之外范围。

根据以上两个《复函》的文件精神，在工程建设项目批准占地范围内，因工程需要动用或采挖砂、石、土用于本工程建设，不办理采矿许可证，不缴纳资源补偿费。但建设单位在上述范围内采挖砂、石、土进行销售或用于其他工程建设项目的，必须依法办理采矿登记手续并缴纳矿产资源补偿费。

综上，结合《矿产资源法》的规定，在工程建设项目批准占地范围内，因工程建设需要采挖砂、石、土，不用于本工程建设而用于销售，不办理采矿许可证，不缴纳资源补偿费的，面临被追究行政责任。

一、行政责任

根据《矿产资源法》第三条之规定，矿产资源属于国家所有，由国务院行使国家对矿产资源的所有权。地表或者地下的矿产资源的国家所有权，不因其所依附的土地的所有权或者使用权的不同而改变。国家保障矿产资源的合理开发利用。禁止任何组织或者个人用任何手段侵占或者破坏矿产资源。各级人民政府必须加强矿产资源的保护工作。 勘查、开采矿产资源，必须依法分别申请、经批准取得探矿权、采矿权，并办理登记。

矿产资源未用作工程施工，亦未用作公益性建设，而是用于出卖，违反了相关规定。根据《矿产资源法》第三十九条之规定，行政机关可责令停止开采、赔偿损失，没收采出的矿产品和违法所得，可以并处罚款。

煤矿进行采矿作业不得采用可能危及相邻煤矿生产安全的决水、爆破、贯通巷道等危险方法。

【拓展资料】

煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，一般分为井工煤矿和露天煤矿。当煤层离地表远时，一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭，此为井工煤矿。当煤层距地表的距离很近时，一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭，此为露天煤矿。我国绝大部分煤矿属于井工煤矿。煤矿范围包括地上地下以及相关设施的很大区域。煤矿是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间，通常包括巷道、井硐和采掘面等等。

煤是最主要的固体燃料，是可燃性有机岩的一种。它是由一定地质年代生长的繁茂植物，在适宜的地质环境中，逐渐堆积成厚层，并埋没在水底或泥沙中，经过漫长地质年代的天然煤化作用而形成的。在世界上各地质时期中，以石炭纪、二叠纪、侏罗纪和第三纪的地层中产煤最多，是重要的成煤时代。煤的含碳量一般为46～97%，呈褐色至黑色，具有暗淡至金属光泽。根据煤化程度的不同，煤可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四类。