歷數我國煤礦工人所經歷的四代煤炭采煤工藝

　　前幾日發布了一篇《盤點山西省11個地級市668座“煤礦智能化采煤”的建設成果》的文章，里面著重講了關于“智能化采煤”的意義、發展現狀以及對普通煤礦工人的好處。但由于文章篇幅原因，沒有對我國之前的采煤工藝做講解，所以“智能化采煤”有點像空中樓閣，不容易理解。

　　今天針對這個話題，筆者針對我國煤礦工人所經歷過的采煤工藝做個盤點分析：

我國采煤工藝的歷史沿革

　　我國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采的幾個重要環節：

　　1.破煤：將煤炭從巖體中剝離的過程。

　　2.裝煤：將剝離的煤炭裝入可連續機械化運載設備的過程。

　　3.運煤：將裝入的煤炭運輸到地面的過程。

　　4.支護：為避免煤炭剝離過程中造成上方巖體的垮塌，威脅采煤機械和煤礦工人安全，而采取的防護過程。

　　5.采空區處理：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、爆破采空區上方的巖石，從而使地壓重新達到新的平衡過程。

　　所以我國井工煤礦的采煤工藝，一直都是圍繞這五個環節進行迭代升級的。

第一代：炮采法。

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

　　（1）破煤：利用風動、或電動的鉆眼機械在煤炭中鉆孔，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。

　　（3）運煤：架線小電車、小型卷揚機。

　　（4）支護：掌子面采用圓木柱、金屬摩擦支柱支撐。

　　（5）采空區：采空區基本不做處理，任由上方的巖石自由垮落。

　　煤礦工人的工作環境：

　　首先是是空氣：因為爆破要產生大量的粉塵和有害氣體，由于沒有有效的防塵、治塵措施，煤礦工人還要進行大量的重苦力勞動，體力支出非常大，為了不影響呼吸，那時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，那時候的煤礦工人勞動強度非常大，也沒有普遍實行班中餐制度，煤礦工人只是休息時靠吃些干糧充饑。加上支護設備的簡陋，煤礦工人隨時有受傷的危險。

第二代：普通采煤法。

使用年代和場合：上世紀70~80年代，部分機械化開采。

　　（1）破煤、（2裝煤）：隨著液壓技術的成熟，給采煤機械的升級提供了技術基礎，國有煤礦已開始采用液壓單滾筒采煤機，將破煤、裝煤兩個環節合并成一個過程，這時的采煤效率較之前的人工爆破采煤已有了大幅度的提升。

　　（3）運煤：已出現連續運轉的小型刮板運輸機和滾筒式皮帶機。

　　（4）支護：采用液壓單體支柱和金屬鉸接梁，雖然還是靠人工但比之前，支護強度和安裝、回收過程已有了明顯改善。

　　煤礦工人的工作環境：

　　雖然較上個時期雖然減少了爆破環節，破煤、裝煤工藝也有了改善，但煤礦工人的工作環境依舊很差，勞動強度還是很高，煤礦工人還是有隨時受傷的危險。尤其是支護環節仍舊是靠人力搬運、拖動重達100~200kg的鐵柱子，因為是利用乳化油和水混合的液體作為支撐單體支柱的介質，所以工作服和手套總是濕乎乎的。

第三代：綜合機械化采煤法。

　　使用年代和場合：上世紀90~本世紀00年代以后，基本實現機械化開采。

　　（1）破煤（2）裝煤:采用電牽引雙滾筒采煤機，破煤、裝煤一氣呵成，采煤效率有了質的飛躍，個別優質采煤隊單個采煤工作面每年能采煤100萬噸。并且在采煤機破煤的旋轉滾筒上內設了增壓噴霧，形成了一道強大的水幕，可以有效的控制了粉塵的傳播。

　　（3）運煤：已出現了刮板運輸機、破碎機、刮板轉載機的轉運設備，可以將采煤機裝入的煤炭連續化的從煤礦井下運出地面煤倉。

　　（4）支護：采用綜合液壓支架，具有配合采煤機裝煤，推動運輸機前進，通過操作控制手把，操縱液壓油缸使液壓支架自由伸縮、前進、后退。之前我國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，對巖石有了強有力的支撐，通過液壓支架后部開天窗，底部加設后部刮板運輸機，我國可以開采煤層達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械，煤礦工人的安全得到了質的提升。液壓支架的頂部都設有移架自動噴霧，有效的控制粉塵，大大的改善了煤礦工人的作業環境。

　　（5）采空區處理：由于工藝出現了重要突破，有液壓支架的保護，為了提高回采率和巷道的復用率以及礦區地面沉陷，采空區也要進行處理，發展出了沿空留巷、爆破放頂、采空區矸石回填等處理方法。

煤礦工人的工作環境：

　　這個時期的采煤工藝是當今我國依然主流的采煤工藝，煤礦工人無論從勞動強度、工作環境、自身安全都有了跨時代的進步。隨著職業健康的推廣，采煤工藝里煤層注水、瓦斯預抽、防塵、降塵等措施也成了采煤工藝的重要組成部分；機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置飯菜加熱的裝置。

　　可以說這個時代是機械化開采的鼎盛時期，部分先進礦井已裝備上可自動化開采的控制系統，通過安裝傳感器、計算機輔助控制、記錄操作的軌跡來實現自動化開采，但煤礦工人的數量只是略微減少，大量的煤礦工人作業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“這個高大上的名詞，通俗的說：“就是在破煤、裝煤、運煤、支護、采空區處理的上，主要還是沿用上一代的采煤工藝。

不同的是給每個采煤機械裝上一個智慧的電腦。使采煤機、刮板輸送機、液壓支架通過工作面視頻和各類傳感器，將數據通過物聯網傳回主控室。主控室對采集的數據進行云計算和人工智能分析，給出作業決策，再發出作業指令。從而實現工作面落煤(截割或放頂煤)、裝煤、運煤、支護作業的自適應和工序協同控制的開采方式。

　　煤礦工人環境：

　　智能化采煤對于普通煤礦工人來說，受益最大的就是勞動環境的改善，不用長時間傳統的在采煤工作面作業，不用受到巖石冒落、采煤粉塵、沖擊地壓、等有害氣體的威脅。作業時大部分時間在井下的主要控制室操作，只要少量檢修時間需要去工作面巡檢。

后記

　　隨著”華為煤礦軍團“的加入，我國智能化采煤有了強有力的技術支撐，2021年煤礦智能化在我國的采煤大省也遍地開花，走在前沿的有國家能源集團的神東煤炭集團、山東能源集團、山西焦煤集團、晉能控股集團、華陽新材料集團。

　　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的前列。由山西省人民政府、華為技術有限公司、晉能控股集團有限公司、山西云時代技術有限公司聯合成立的智能礦山創新實驗室的揭牌運行，科研創新人工智能計算中心已成為全國煤炭行業之首。晉能控股與華為等公司強強聯手將著力在全省乃至全國范圍內打造AI科研、AI數字經濟和產業生態的標桿，‘山西方案’‘晉控模式’將為全國煤炭行業智能化轉型的行業標準。

　　截止2021年10月30日，在山西省能源局網站上能查到已通過驗收的智能化采煤工作面已有38個。相信在不久的未來，煤礦工人的傳統印象“滿臉黑、露白牙”，也會逐漸消失在人們的實現中。

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