歷數(shù)我國(guó)煤礦工人所經(jīng)歷的四代煤炭采煤工藝

　　前幾日發(fā)布了一篇《盤點(diǎn)山西省11個(gè)地級(jí)市668座“煤礦智能化采煤”的建設(shè)成果》的文章，里面著重講了關(guān)于“智能化采煤”的意義、發(fā)展現(xiàn)狀以及對(duì)普通煤礦工人的好處。但由于文章篇幅原因，沒(méi)有對(duì)我國(guó)之前的采煤工藝做講解，所以“智能化采煤”有點(diǎn)像空中樓閣，不容易理解。

　　今天針對(duì)這個(gè)話題，筆者針對(duì)我國(guó)煤礦工人所經(jīng)歷過(guò)的采煤工藝做個(gè)盤點(diǎn)分析：

我國(guó)采煤工藝的歷史沿革

　　我國(guó)的煤礦分為露天礦和井工礦，井工礦占絕大部分，所以就以井工礦為例。要想搞清井工煤礦采煤的工藝，首先要了解井工煤礦開(kāi)采的幾個(gè)重要環(huán)節(jié)：

　　1.破煤：將煤炭從巖體中剝離的過(guò)程。

　　2.裝煤：將剝離的煤炭裝入可連續(xù)機(jī)械化運(yùn)載設(shè)備的過(guò)程。

　　3.運(yùn)煤：將裝入的煤炭運(yùn)輸?shù)降孛娴倪^(guò)程。

　　4.支護(hù)：為避免煤炭剝離過(guò)程中造成上方巖體的垮塌，威脅采煤機(jī)械和煤礦工人安全，而采取的防護(hù)過(guò)程。

　　5.采空區(qū)處理：煤炭從巖體中剝離后，原有的地壓平衡被破壞，采取人為的填充矸石、混凝土、爆破采空區(qū)上方的巖石，從而使地壓重新達(dá)到新的平衡過(guò)程。

　　所以我國(guó)井工煤礦的采煤工藝，一直都是圍繞這五個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行迭代升級(jí)的。

第一代：炮采法。

使用年代和場(chǎng)合：上世紀(jì)50~60年代，人力開(kāi)采。多采用柱室法采煤，通俗的說(shuō)就是打洞，這樣可以降低開(kāi)采難度，缺點(diǎn)就是回采率低，要留下大量的煤柱作為支撐。

　　（1）破煤：利用風(fēng)動(dòng)、或電動(dòng)的鉆眼機(jī)械在煤炭中鉆孔，裝入炸藥，爆破落煤。

（2）裝煤：人工將爆破落下的煤炭裝入小礦車內(nèi)。

　?。?）運(yùn)煤：架線小電車、小型卷?yè)P(yáng)機(jī)。

　　（4）支護(hù)：掌子面采用圓木柱、金屬摩擦支柱支撐。

　?。?）采空區(qū)：采空區(qū)基本不做處理，任由上方的巖石自由垮落。

　　煤礦工人的工作環(huán)境：

　　首先是是空氣：因?yàn)楸埔a(chǎn)生大量的粉塵和有害氣體，由于沒(méi)有有效的防塵、治塵措施，煤礦工人還要進(jìn)行大量的重苦力勞動(dòng)，體力支出非常大，為了不影響呼吸，那時(shí)候的煤礦工人基本不戴口罩，嫌喘不上氣，只能任由煤炭粉塵進(jìn)入肺部。

　　其次是體力方面：由于所以工藝幾乎都是靠人工，那時(shí)候的煤礦工人勞動(dòng)強(qiáng)度非常大，也沒(méi)有普遍實(shí)行班中餐制度，煤礦工人只是休息時(shí)靠吃些干糧充饑。加上支護(hù)設(shè)備的簡(jiǎn)陋，煤礦工人隨時(shí)有受傷的危險(xiǎn)。

第二代：普通采煤法。

使用年代和場(chǎng)合：上世紀(jì)70~80年代，部分機(jī)械化開(kāi)采。

　?。?）破煤、（2裝煤）：隨著液壓技術(shù)的成熟，給采煤機(jī)械的升級(jí)提供了技術(shù)基礎(chǔ)，國(guó)有煤礦已開(kāi)始采用液壓?jiǎn)螡L筒采煤機(jī)，將破煤、裝煤兩個(gè)環(huán)節(jié)合并成一個(gè)過(guò)程，這時(shí)的采煤效率較之前的人工爆破采煤已有了大幅度的提升。

　?。?）運(yùn)煤：已出現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的小型刮板運(yùn)輸機(jī)和滾筒式皮帶機(jī)。

　?。?）支護(hù)：采用液壓?jiǎn)误w支柱和金屬鉸接梁，雖然還是靠人工但比之前，支護(hù)強(qiáng)度和安裝、回收過(guò)程已有了明顯改善。

　　煤礦工人的工作環(huán)境：

　　雖然較上個(gè)時(shí)期雖然減少了爆破環(huán)節(jié)，破煤、裝煤工藝也有了改善，但煤礦工人的工作環(huán)境依舊很差，勞動(dòng)強(qiáng)度還是很高，煤礦工人還是有隨時(shí)受傷的危險(xiǎn)。尤其是支護(hù)環(huán)節(jié)仍舊是靠人力搬運(yùn)、拖動(dòng)重達(dá)100~200kg的鐵柱子，因?yàn)槭抢萌榛秃退旌系囊后w作為支撐單體支柱的介質(zhì)，所以工作服和手套總是濕乎乎的。

第三代：綜合機(jī)械化采煤法。

　　使用年代和場(chǎng)合：上世紀(jì)90~本世紀(jì)00年代以后，基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化開(kāi)采。

　?。?）破煤（2）裝煤:采用電牽引雙滾筒采煤機(jī)，破煤、裝煤一氣呵成，采煤效率有了質(zhì)的飛躍，個(gè)別優(yōu)質(zhì)采煤隊(duì)單個(gè)采煤工作面每年能采煤100萬(wàn)噸。并且在采煤機(jī)破煤的旋轉(zhuǎn)滾筒上內(nèi)設(shè)了增壓噴霧，形成了一道強(qiáng)大的水幕，可以有效的控制了粉塵的傳播。

　　（3）運(yùn)煤：已出現(xiàn)了刮板運(yùn)輸機(jī)、破碎機(jī)、刮板轉(zhuǎn)載機(jī)的轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備，可以將采煤機(jī)裝入的煤炭連續(xù)化的從煤礦井下運(yùn)出地面煤倉(cāng)。

　?。?）支護(hù)：采用綜合液壓支架，具有配合采煤機(jī)裝煤，推動(dòng)運(yùn)輸機(jī)前進(jìn)，通過(guò)操作控制手把，操縱液壓油缸使液壓支架自由伸縮、前進(jìn)、后退。之前我國(guó)的采煤工作面大多都是2米以下的低煤層，由于液壓支架的出現(xiàn)，對(duì)巖石有了強(qiáng)有力的支撐，通過(guò)液壓支架后部開(kāi)天窗，底部加設(shè)后部刮板運(yùn)輸機(jī)，我國(guó)可以開(kāi)采煤層達(dá)6~12米之間的煤層，大大的提升了采煤的效率。

　　液壓支架的上部、后部都有鋼板覆蓋，煤礦工人在下部操縱機(jī)械，煤礦工人的安全得到了質(zhì)的提升。液壓支架的頂部都設(shè)有移架自動(dòng)噴霧，有效的控制粉塵，大大的改善了煤礦工人的作業(yè)環(huán)境。

　?。?）采空區(qū)處理：由于工藝出現(xiàn)了重要突破，有液壓支架的保護(hù)，為了提高回采率和巷道的復(fù)用率以及礦區(qū)地面沉陷，采空區(qū)也要進(jìn)行處理，發(fā)展出了沿空留巷、爆破放頂、采空區(qū)矸石回填等處理方法。

煤礦工人的工作環(huán)境：

　　這個(gè)時(shí)期的采煤工藝是當(dāng)今我國(guó)依然主流的采煤工藝，煤礦工人無(wú)論從勞動(dòng)強(qiáng)度、工作環(huán)境、自身安全都有了跨時(shí)代的進(jìn)步。隨著職業(yè)健康的推廣，采煤工藝?yán)锩簩幼⑺?、瓦斯預(yù)抽、防塵、降塵等措施也成了采煤工藝的重要組成部分；機(jī)械化程度高煤礦工人也不需要大量人工體力的支出，煤礦工人在采煤工作面也都帶起了防護(hù)口罩，已避免粉塵吸入肺部。并且隨著“班中餐”制度的推行，煤礦工人在井下也能吃上了由地面送入井下的飯菜，有條件的礦井在井下設(shè)置飯菜加熱的裝置。

　　可以說(shuō)這個(gè)時(shí)代是機(jī)械化開(kāi)采的鼎盛時(shí)期，部分先進(jìn)礦井已裝備上可自動(dòng)化開(kāi)采的控制系統(tǒng)，通過(guò)安裝傳感器、計(jì)算機(jī)輔助控制、記錄操作的軌跡來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化開(kāi)采，但煤礦工人的數(shù)量只是略微減少，大量的煤礦工人作業(yè)仍舊需要在一線的采煤工作面。

第四代：智能化采煤法。

　　“智能化采煤“這個(gè)高大上的名詞，通俗的說(shuō)：“就是在破煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)、采空區(qū)處理的上，主要還是沿用上一代的采煤工藝。

不同的是給每個(gè)采煤機(jī)械裝上一個(gè)智慧的電腦。使采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架通過(guò)工作面視頻和各類傳感器，將數(shù)據(jù)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳回主控室。主控室對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行云計(jì)算和人工智能分析，給出作業(yè)決策，再發(fā)出作業(yè)指令。從而實(shí)現(xiàn)工作面落煤(截割或放頂煤)、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)作業(yè)的自適應(yīng)和工序協(xié)同控制的開(kāi)采方式。

　　煤礦工人環(huán)境：

　　智能化采煤對(duì)于普通煤礦工人來(lái)說(shuō)，受益最大的就是勞動(dòng)環(huán)境的改善，不用長(zhǎng)時(shí)間傳統(tǒng)的在采煤工作面作業(yè)，不用受到巖石冒落、采煤粉塵、沖擊地壓、等有害氣體的威脅。作業(yè)時(shí)大部分時(shí)間在井下的主要控制室操作，只要少量檢修時(shí)間需要去工作面巡檢。

后記

　　隨著”華為煤礦軍團(tuán)“的加入，我國(guó)智能化采煤有了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，2021年煤礦智能化在我國(guó)的采煤大省也遍地開(kāi)花，走在前沿的有國(guó)家能源集團(tuán)的神東煤炭集團(tuán)、山東能源集團(tuán)、山西焦煤集團(tuán)、晉能控股集團(tuán)、華陽(yáng)新材料集團(tuán)。

　　值得一提的是山西省在“智慧礦山”、“智能化采煤”方面，這回總算走在了全國(guó)的前列。由山西省人民政府、華為技術(shù)有限公司、晉能控股集團(tuán)有限公司、山西云時(shí)代技術(shù)有限公司聯(lián)合成立的智能礦山創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的揭牌運(yùn)行，科研創(chuàng)新人工智能計(jì)算中心已成為全國(guó)煤炭行業(yè)之首。晉能控股與華為等公司強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手將著力在全省乃至全國(guó)范圍內(nèi)打造AI科研、AI數(shù)字經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)的標(biāo)桿，‘山西方案’‘晉控模式’將為全國(guó)煤炭行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

　　截止2021年10月30日，在山西省能源局網(wǎng)站上能查到已通過(guò)驗(yàn)收的智能化采煤工作面已有38個(gè)。相信在不久的未來(lái)，煤礦工人的傳統(tǒng)印象“滿臉黑、露白牙”，也會(huì)逐漸消失在人們的實(shí)現(xiàn)中。

　　最后引用任正非的一句話“讓煤礦工人可以穿西裝打領(lǐng)帶上班“作為結(jié)束語(yǔ)。我們也期待這一天早點(diǎn)到來(lái)，讓全天下的煤礦工人早日從陰暗、潮濕、充滿粉塵的環(huán)境中解脫出來(lái)。