摘　要：我国煤炭资源丰富，煤炭作为我国主要能源，在工业发展和城市化中发挥着重要作用。但煤炭资源开采存在问题，具有较高劳动强度和较大风险，工作进度易受影响，可能造成环境污染打破发展平衡，需要不断升级采煤技术与方法，在确保安全的前提下实现资源开采。本文对采煤方法与技术发展趋势进行探讨。

关键词：采煤方法；采煤技术；应用；发展趋势

中图分类号:F406.3;TD82   文献标识码:B   文章编号:1008-0155(2024)12-0172-03

随着工业化和城市化的快速发展，煤炭作为重要的能源，一直支撑着世界经济发展。为了满足日益增长的能源需求，不断改进和创新采煤方法与技术必不可少。在不断变化的社会和经济背景下，采煤方法与技术发展面临诸多挑战和机遇，未来发展应引进高新技术，加大环境保护投入，提高采煤效率。

1  传统采煤方法与技术分析

1.1  原理和应用范围

传统采煤方法与技术指使用人力或机械力量对煤炭进行开采的方法，传统采煤方法与技术的原理是基于对煤矿地质环境的认识和煤炭物理性质，依赖矿井开拓、放顶（即树散）以及采掘过程中的支护确保矿井安全和稳定，采煤原理是根据煤层厚度、煤质、倾角以及煤层与周围岩石的结构关系，采用不同方法达到高效、安全的矿井开采。对于适宜进行露天开采的煤田，传统采煤方法可以通过挖掘机械和装载机械等工具对煤层进行快速、高效开采。这种方法适用于煤炭蕴藏较浅、煤层厚度较大以及岩性较好的煤田；对于煤层埋深较大、煤层厚度较小以及岩层条件复杂的情况，传统采煤方法可以通过井下开掘井口进入地下矿井进行开采。井下开采中，采用支护结构可以确保矿井安全和稳定^[1]。

1.2  种类

1.2.1  露天采煤法

露天采煤方式是传统的开采形式，其作为较基础的煤矿开采手段，对开采技术和操作方式没有较大要求。主要表现为对暴露于空气中的煤层进行挖掘和转移，适用于埋藏较浅或已经铺露于地表的煤炭资源。对于露天煤矿矿井而言，整个采煤工作方法的流程主要为：首先，清理煤炭表面的灰尘和石块，这需要用到大型挖掘机，在这个工作完成后，煤炭会暴露于空气中；其次，挖掘设备将煤炭装载于运输设备，将其源源不断运至矿外；最后，对收集到的煤炭资源进行储存。这种露天煤炭开采模式主要适用于煤炭资源较为丰富且具有深度开掘空间的地区，而且利用机器设备能够更加方便且快捷地完成运输和挖掘，对于采煤工作发展具有推动作用。

1.2.2  井下采煤法

井下采煤工作方式不同于露天采煤工作方法，其主要作用于煤炭资源埋藏较深的地底，需要建立矿井，帮助采矿人员进入到地下进行煤炭资源开发。在前期矿井中，主要以钻孔、爆破、挖掘和运输手段完成建设。挖掘工作需要做好前期的基础工程，然后在此基础上利用各种设备完成工程推进。这种采煤方法具有较强变通性，结合地理状况选择不同参数，主要考虑的因素包含煤层薄厚度以及所含岩石数量和体积，此外，搭配支护技术可以减少因坍塌导致的人员损伤，确保矿井内部具备充足空气，高效完成煤矿开采。

1.2.3  炮采技术

炮采技术是较为典型的爆炸取煤方法，主要是使用专业的爆炸设备完成煤层开采，在此基础上开展后续掘进工作。定向爆破技术是核心技术，在爆破工作开展前，将炸药置于目的地，然后按下按钮，等待煤层爆破，将大块的煤层分割，便于开采和运输。这种技术方式主要适合煤层硬度较大且使用一般方式无法挖掘的情况，更有利于节约人力成本，且对于人员技术水平要求较低，同时还能够减轻工作人员负担。而在爆破现场，为确保人员生命安全，必须确定合理的爆破距离和爆破时间，并设定好参数。

2  现代采煤方法与技术分析

2.1  优势

2.1.1  提高采煤效率

目前采用的采煤方法不仅能够保障生命安全，减轻工作压力，还能保障资源最大化利用。使用自动和智能化设备设施对于现代采煤技术而言极为关键，因此企业需要紧跟时代，及时更新换代，对于知识储备没有较大要求。此外，风险预警机制作为现代化采煤方式中非常重要的因素，能够提前预测可能存在的风险，将隐患及时排除，提高采煤效率。

2.1.2  保护环境和资源

现代采煤技术是人与自然和谐相处的主要方式，能够实现资源开采与环境保护的平衡。煤矸石回填技术及时将采煤过程中产生的废弃物质填回矿井，保持土质平衡，减少坍塌事故，还能减少煤矸石对环境的污染。此外，煤炭综合利用技术变废为宝，化废弃物为有价值物体，为工业生产提供热源。

2.2  类型

2.2.1  智能化监测与控制技术

智能化监测与控制技术通过传感器、控制系统以及物联网等技术手段，对矿井的地质、安全以及环境等参数进行实时监测和控制，提升采煤精确性、连续性以及安全性。地质灾害是煤炭开采过程中常见的风险之一，包括地震、地面下陷以及岩层移动等情况。通过使用地震仪、变形仪器以及其他地质监测设备，可以及时获取地质信息，并根据预警采取安全措施，减少地质灾害带来的损失和风险。瓦斯是煤矿中常见的可燃气体，对工人生命安全构成威胁。通过在矿井中布置瓦斯传感器，可以实时监测瓦斯含量和瓦斯压力，并根据监测结果进行瓦斯抽放和控制^[2-3]。

2.2.2  绿色采煤技术

在可持续发展理念下，绿色采煤技术应运而生，能够提高煤炭质量，减少杂质。煤炭洗选工艺使煤炭在燃烧中释放出更少颗粒物质，减少对环境的污染，被广泛应用于工业领域。环保措施也是绿色采煤技术中的关键环节，主要设备包含降尘器、去硫设备和净水设施，对煤炭燃烧中产生的废水废渣进行有效处理，减少污染对于人体健康的影响。

2.2.3  全自动综采技术

通过引进自动化和智能化设备设施，实施全自动综采技术，可以减少施工压力，保障施工安全，提高采煤工作精确性。整个技术核心包含自动挖掘机和自动运输机等设备，其能够准确完成开采工程，还可以搭配中心处理设备和预警设备，相互作用，保持采煤工作连贯性。全自动综采技术在节约能源的同时提高工作效率，减少投入成本，对推动未来采煤工艺升级具有优化作用。

3  当前采煤方法与技术的不足之处

3.1  采煤效率低下

传统采煤工艺不足表现在以下几个方面：首先，效率低下。在工作开展后，工作人员要想将探测到的煤炭挖掘下来并非易事，这主要是因为煤炭具有整体性特点，需要将其分块才能便于运输，但工作人员往往按部就班，按照挖掘顺序运输这些煤块；其次，损耗无法减少，造成资源浪费。针对地下采煤工作而言，由于环境限制，工人采煤工作存在安全威胁，为保障人员安全，在开采时需要注意安全隐患，这会降低采煤效率；最后，技术设备没有及时更新换代，严重制约开采速度，会给工作人员的生命安全造成威胁，甚至无形中增加工作压力^[4]。

3.2  劳动条件恶劣

煤炭资源大部分处于地下，需要深入地下开采，但由于环境限制，工作人员需要在氧气密度较低且没有光照的地方长时间劳作，随着时间的推移，身体和心理受到伤害。而且，在煤炭开采过程中会存在粉尘威胁，工作人员长时间吸入肺里，会造成无法挽回的疾病。而且大型机械设备无法深入地下，需要采煤工人手动开展挖掘，将煤层分割成便于搬运的块状。此外，一天工作时间较长，而且在密闭空间下工作会增加精神压力，可能造成心理疾病。

3.3  安全隐患较大

瓦斯对于工作人员的生命安全形成极大威胁，在煤炭开采过程中，一旦发现瓦斯浓度超过限度，就需要及时通风疏散，防止因瓦斯浓度较大而造成缺氧。此外，塌陷以及地质灾害等都影响煤炭开采，一旦出现，可能给整个采煤工作造成无法挽回的损失。人为因素影响对于采煤工作发展极为重要，这主要与操作方式有关，采煤工人通常需要以手动挖掘等方式完成前期掘进，但一旦因为判断错误，就会导致事故发生^[5]。

3.4  环境污染较严重

采煤过程中，煤炭破碎和挖掘会产生大量粉尘，这些粉尘悬浮在空气中，对空气质量带来负面影响。因此，需要使用大量水进行冲洗，导致废水排放量巨大，且对水资源造成严重污染。此外，煤炭中的硫、氮等元素会在燃烧过程中释放二氧化硫、氮氧化物等有害气体，对大气环境造成污染。采煤过程中也会释放有毒有害物质，如重金属等，对土壤和水体造成污染。采煤过程中，煤矿地表会受到破坏，导致植被消失和土地荒漠化。采煤过程中产生的废弃物也需要进行处理，如果处理不当，会对土地、水体以及生态系统造成严重破坏。

4  采煤方法与技术的发展趋势分析

4.1  机械化挖掘和自动化采煤技术

自动化机械设备的使用不仅能够降低对高素质人员的需求，还能够帮助缓解工作压力，提高煤炭开采工作效率。随着生产工艺不断革新和换代，在技术革命中，煤炭工艺设备得到进步，为更好适应当前煤炭资源需求，需要投入更多自动化设备。机械化掘进工作重心在于设备选择，必须结合矿石质量以及当地的地质状况，选择最佳的机械设备，例如运输设备以及钻探设备等都必须根据当地土质挑选。这种智能化和自动化设备已经在煤炭开采工作中成为主流，减少因人为因素干扰出现各种失误现象，提高采煤效率^[6]。

4.2  加强勘探优化矿床利用率

不断更新和优化勘探技术和设备能够为工业生产和企业发展探测出更多矿产资源。地球物理勘探技术主要使用物理原理进行矿层分布推理和寻找，将矿山位置限制在最小范围内，有效减少前期的寻找时间，更加精准确定矿山位置，还需要在使用勘探技术时搭配遥感技术和卫星技术。此外，在得到大量数据后，需要对其进行分析，空中激光扫描技术可以将各种植被地貌等信息录入中央处理器，为矿区开采提供持续、精准的信息支持。

4.3  强化安全监管和风险防控

建立安全、高效的信息管理预警机制和监控机制，在相关标准制度制定下，明确工作人员职责，要求工作人员按照计划方案内的流程和环节严格实施各个流程，对未来可能出现的各种风险进行预估和评价。在这个过程中，需要引入先进的监控系统以及安全设施，通过信息输入和处理，找到可能存在的危险因子。例如，对于瓦斯浓度较高，我们可以提前在矿井内部设置瓦斯浓度感应器和通风设备，感应器感应到瓦斯浓度高于平均标准后，及时将信号传导，然后下达指令开始通风，降低内部瓦斯浓度。

4.4  发展清洁煤技术减少环境污染

由于煤炭资源作为不可再生资源，在对其进行开采时，一定要注意煤炭资源与环境保护的平衡，并采用各种清洁煤技术实施开采，降低因煤炭开采和使用造成的环境污染和危害，提高使用效率。煤气化技术不仅能够将煤炭转化为燃气，还能减少废弃物质排放，降低对大气和水资源的污染。开发煤炭生物质能源主要是寻找煤炭资源与生物化工产品的关联，实现资源二次循环利用。

4.5  大数据在采煤行业的应用

随着科技的不断进步，大数据在采煤行业的应用将成为重要发展趋势。大数据的应用可以帮助收集、整理和分析海量的煤炭开采数据，包括地质数据、设备运行数据、生产数据，为煤矿提供决策支持，优化采煤工艺，提高资源利用率。大数据的应用可以促进采煤行业数字化，通过数字化建设实现矿山信息化、网络化和智能化，提高矿山管理效率和生产效益。数字化矿山还能实现与市场的无缝对接，根据市场需求灵活调整生产计划，提高市场竞争力。在大数据应用的推动下，采煤设备智能化升级将降低故障率，提高运行效率，降低生产成本，采煤行业将更加高效、安全和环保。

5  结语

综上所述，随着科技不断发展，采煤方法与技术不断进步，随着智能化、自动化以及数字化技术的应用，采煤将更加高效、安全、环保以及可持续发展。但需要注意的是，采煤方法与技术发展必须与环境保护和资源可持续利用相结合，实现绿色煤炭开采。

参考文献：

[1]文玉.煤矿采煤方法与采煤技术的选择及其影响因素[J].矿业装备,2022(04):122-123.

[2]龚雪.煤矿井下采煤技术中的问题及解决方法初探[J].矿业装备,2022(04):134-135.

[3]柳勇勇.煤矿采煤方法与采煤技术的选择及其影响因素[J].当代化工研究,2022(14):115-117.

[4]张磊.浅析煤矿采煤方法与采煤技术的选择及其影响因素[J].矿业装备,2022(03):16-17.

[5]巩志荣.基于技术创新的煤矿采掘工艺方法探讨[J].矿业装备,2022(02):50-51.

[6]张宏伟.浅析煤矿采煤方法与采煤技术的选择及其影响因素[J].矿业装备,2022(01):88-89.

作者简介:付洋(1987-)，男，山东枣庄人，本科，工程师，研究方向:矿山开采。