談煤礦采礦工程中的采礦工藝技術(shù)

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摘要：伴隨著國(guó)內(nèi)科技水平的不斷進(jìn)步，煤礦產(chǎn)業(yè)的采礦工藝和技術(shù)更新也越來越迅速。為了全面提高煤礦開采效率與質(zhì)量，在煤礦開采過程中應(yīng)當(dāng)積極應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，并對(duì)采礦技術(shù)不斷創(chuàng)新，從而保證我國(guó)的煤炭資源需求能夠得到充分滿足。基于此，文章主要以煤礦采礦工藝技術(shù)為中心展開論述，希望能夠?yàn)槲覈?guó)煤礦行業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供幫助。

關(guān)鍵詞：煤礦采礦工程；采礦工藝；采礦技術(shù)；充填采礦工藝

當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處于高速發(fā)展階段，工業(yè)化水平也在持續(xù)進(jìn)步，因此在煤炭需求上也在不斷提升。要想提高我國(guó)的煤礦產(chǎn)量，就必須加大對(duì)采礦工藝和技術(shù)的研究創(chuàng)新力度。現(xiàn)階段我國(guó)采礦技術(shù)已經(jīng)獲得顯著提升，煤礦開采方式的安全性和采礦效率也有了較大突破。不過，隨著全國(guó)各地的煤礦規(guī)模和數(shù)量持續(xù)增大，增加了煤礦開采的深度和難度，對(duì)煤礦采礦技術(shù)提出了更高的要求。對(duì)此，應(yīng)該采用合適采礦技術(shù)進(jìn)行煤礦開采，并不斷發(fā)展和改進(jìn)采礦技術(shù)，讓開采作業(yè)更加便捷、難度更低，最終實(shí)現(xiàn)增加煤礦礦產(chǎn)量的目的。

1煤礦采礦中的工藝

1.1充填采礦工藝

充填采礦連續(xù)工藝技術(shù)是煤礦山采礦的關(guān)鍵技術(shù)。這種工藝技術(shù)含量非常高，可以更精確地控制巖石崩落的時(shí)間和范圍，進(jìn)而降低地表的移動(dòng)率，使回采工作具有較高的安全性。充填采礦連續(xù)工藝的優(yōu)點(diǎn)在于具有較高的技術(shù)性和安全性，比較適合不穩(wěn)固的礦區(qū)采掘，保障施工人員的安全。采礦填充技術(shù)圖如圖1所示。

1.2空?qǐng)霾傻V工藝

空?qǐng)霾傻V法是一種比較重要的工藝技術(shù)，在煤礦開采工藝中起著重要的作用。空?qǐng)霾傻V法可以分為分段法、房柱法、階段礦房法、淺孔留礦法，是一種通過在礦體內(nèi)部形成采空區(qū)，并借助圍巖本身的牢固性以及留存下來的礦柱來提供支撐作用的采礦方法。空?qǐng)霾傻V法的特殊優(yōu)勢(shì)為允許具有較大的暴露面積，但是也具有一定缺點(diǎn)，即在礦房開采作業(yè)完畢之后，需要立即回收礦柱，并對(duì)采空區(qū)以及礦房進(jìn)行填充。

1.3巖體加固技術(shù)

在實(shí)際的礦產(chǎn)資源開采作業(yè)中，采礦區(qū)周圍巖體存在不穩(wěn)定的因素，這也是由作業(yè)時(shí)的天氣、操作設(shè)備、開采人員、地質(zhì)等眾多因素的綜合作用所導(dǎo)致的。只有通過使用專業(yè)的錨索工具，有效加固采礦區(qū)域的溜井、頂板薄弱補(bǔ)位、圍巖，才能給開采作業(yè)一個(gè)安全且穩(wěn)定的作業(yè)環(huán)境，以此保障順利完成開采工作。這種給薄弱位置加固的方式被稱為巖體加固技術(shù)。在實(shí)際的開采過程中，加固技術(shù)通常與空?qǐng)龇ā⑻畛浞ㄅ浜鲜褂茫_保了開采的效率和安全。對(duì)于破碎的巖體和流砂而言，不斷進(jìn)行巖體加固，配合使用注漿法、支護(hù)法是最有效的技術(shù)手法，因此這一技術(shù)也被廣泛地運(yùn)用于實(shí)際操作中。

1.4崩落采礦工藝

為了確保礦石開采的安全，在采礦作業(yè)前，需要進(jìn)行崩落處理。由于礦洞中存在松弛的礦巖，因此通過進(jìn)行崩落處理，能夠防止開采人員進(jìn)入作業(yè)范圍時(shí)受到來自掉落巖石的傷害，降低開采的危險(xiǎn)指數(shù)，給開采員提供一個(gè)安全的操作環(huán)境。對(duì)于柱分段崩落工藝而言，合理設(shè)計(jì)橫斷面尺寸，測(cè)量其底柱高度及漏斗的間距是十分重要的步驟。底柱高度的設(shè)計(jì)需要根據(jù)其不同的形狀來確定，一般而言，底柱高度控制在5～7m、分段高度控制在11～13m時(shí)更適合漏斗底。不過，目前采礦作業(yè)被運(yùn)用的最廣泛的是無底柱分段崩落工藝，在眾多采礦技術(shù)中無底柱分段崩落工藝屬于機(jī)械化程度更高的工藝，可以有效節(jié)約人工成本。

1.5溶浸采礦工藝

在礦石開采技術(shù)中，除了物理開采，還存在著另一種開采方式，即化學(xué)開采。溶浸采礦便是這樣一種開采方式，其利用巖礦資源的特性，將合適的浸溶液灌注于礦石層中，當(dāng)?shù)V石層中的目標(biāo)物與溶液發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)時(shí)，把礦物的形態(tài)由固體向液體轉(zhuǎn)化，繼而達(dá)到開采目的。這種開采方式不僅能夠提升采礦作業(yè)時(shí)的安全指數(shù)，還能提升閑置礦產(chǎn)資源的合理利用性，符合我國(guó)提倡的環(huán)保理念，擁有較為深遠(yuǎn)的發(fā)展前景。

1.6露天采礦工藝

露天采礦技術(shù)在煤礦開采中應(yīng)用廣泛，不僅安全性高而且采礦成本低，其工藝原理是把炸藥埋于地表之下，引爆炸開地表土之后再用機(jī)械設(shè)備移開表土，使煤礦炸碎或是鉆碎以后，由煤場(chǎng)對(duì)其加工處理從而獲得煤礦資源。此外，該技術(shù)不僅能夠降低煤礦區(qū)的開采損失，達(dá)到短時(shí)間多數(shù)量開采，還能提高施工的安全性。但是露天采礦技術(shù)也有一定的缺點(diǎn)，其在使用過程中需要使用炸藥炸開地表，對(duì)施工周圍的土質(zhì)環(huán)境破壞較大，地表的植被在毀壞后極易形成各種土質(zhì)問題，如水土流失和土壤酸化等；另外，對(duì)于爆破作業(yè)環(huán)節(jié)，為提高其作業(yè)質(zhì)量，降低爆破施工成本，防止爆破作業(yè)事故的發(fā)生，必須在作業(yè)前合理設(shè)置炮孔裝藥參數(shù)。某采礦工程的裝藥參數(shù)如表1所示。

1.7地下采礦工藝

地下開采技術(shù)是基于日益增多的礦產(chǎn)資源需求與匱乏的地表資源之間的矛盾而形成的一種采礦技術(shù)。由于地表的礦產(chǎn)資源有限，要滿足資源的更多需求，就必須依靠科學(xué)技術(shù)開采地下煤礦。相較而言，地下采礦技術(shù)難度高、安全風(fēng)險(xiǎn)大，涉及的因素更多，巖層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造、施工作業(yè)面的深度和壓力等條件，都制約著地下煤礦的開采。為了防止開采過程中因準(zhǔn)備不充分而出現(xiàn)操作不當(dāng)，導(dǎo)致地下礦井產(chǎn)生塌陷造成安全事故，必須在施工前全面了解分析實(shí)際施工地區(qū)的地下環(huán)境，正確使用合理的挖掘方式，而且就技術(shù)手段來說，地下采礦技術(shù)通常會(huì)與其他技術(shù)結(jié)合使用，比如充填采礦技術(shù)等。總之，地下煤礦的開采需要綜合以上各方面進(jìn)行。

2針對(duì)采礦工藝和技術(shù)的改進(jìn)措施

2.1加強(qiáng)頂板狀態(tài)及支護(hù)質(zhì)量的監(jiān)測(cè)

在煤礦開采期間，應(yīng)當(dāng)充分全面地對(duì)緩傾斜的頂板受損和堅(jiān)固情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如此方可使采礦人員施工作業(yè)更具安全保障，同時(shí)也對(duì)順利開展采礦作業(yè)有所幫助。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)在煤礦開采方面的監(jiān)控措施大多不夠到位，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化頂板狀態(tài)和支護(hù)情況的監(jiān)測(cè)工作，并且所有監(jiān)測(cè)設(shè)備也應(yīng)當(dāng)按期維護(hù)；著重培養(yǎng)工作人員的安全意識(shí)與責(zé)任意識(shí)，注意采礦中的細(xì)節(jié)問題，盡力避免意外事故的發(fā)生；另外，還應(yīng)加大開采技術(shù)方面的研發(fā)力度，讓監(jiān)測(cè)水平不斷提升，盡早實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)的全面智能化。

2.2建立塌陷預(yù)警系統(tǒng)，創(chuàng)新開采技術(shù)

因?yàn)樵诿禾块_采時(shí)容易發(fā)生各種安全事件，因此創(chuàng)建煤礦塌陷預(yù)警系統(tǒng)具有一定必要性，這也是有效降低安全事故發(fā)生頻率的一項(xiàng)重要手段。預(yù)警體系主要是基于GPS和GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警，譬如在采礦作業(yè)時(shí)，可使用3S技術(shù)綜合分析法來達(dá)成對(duì)礦區(qū)表面塌陷程度的全面監(jiān)控。通過分析遙感影像，結(jié)合采礦信息創(chuàng)建塌陷預(yù)警系統(tǒng)，并及時(shí)輸入監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與井下煤礦信息，讓開礦人員的作業(yè)安全更具保障。當(dāng)前，在國(guó)內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間的研發(fā)和借鑒國(guó)外優(yōu)秀技術(shù)的基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)的煤礦開采技術(shù)系統(tǒng)已經(jīng)初具規(guī)模，譬如廢石處理系統(tǒng)等，而開采技術(shù)系統(tǒng)的創(chuàng)建能夠幫助企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟(jì)收益，讓采礦工作效率獲得顯著提升，因此應(yīng)當(dāng)積極研發(fā)和創(chuàng)新采礦技術(shù)，不斷提高塌陷預(yù)警系統(tǒng)覆蓋范圍，這樣才能促使煤礦產(chǎn)業(yè)更好、更快地發(fā)展。

2.3促進(jìn)工藝技術(shù)智能化和生態(tài)化

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)各行各業(yè)都意識(shí)到了信息化的重要性，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)信息化是目前的主要發(fā)展趨勢(shì)，煤礦產(chǎn)業(yè)也不例外。對(duì)此，應(yīng)當(dāng)在煤礦開采中多加使用信息技術(shù)，從而不斷提升煤礦開采工藝的信息化、智能化水平。傳統(tǒng)的開采工藝技術(shù)將逐漸演變成智能化的機(jī)械自動(dòng)化開采，因?yàn)闄C(jī)械自動(dòng)化開采不僅能夠提高開采安全性，還能大幅減少人工成本，讓企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟(jì)收益。并且，還應(yīng)當(dāng)促使開采技術(shù)朝著生態(tài)化的方向發(fā)展，因?yàn)樵诓傻V期間會(huì)使得附近的環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，因此在不斷提升采礦智能化的同時(shí)，也要注重對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)，以減少環(huán)境污染為一大努力方向，實(shí)現(xiàn)高效、綠色的開采作業(yè)。

2.4創(chuàng)建技術(shù)創(chuàng)新激勵(lì)制度

只有不斷對(duì)開采工藝技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化，才能有效推動(dòng)煤礦產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。盡管目前國(guó)內(nèi)開礦技術(shù)創(chuàng)新水平已經(jīng)獲得了較大的飛躍，然而相較于世界領(lǐng)先的采礦技術(shù)而言依然存在較大差距。因此，我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)必須要不斷對(duì)技術(shù)進(jìn)行研究創(chuàng)新，創(chuàng)建技術(shù)創(chuàng)新激勵(lì)制度，以此激勵(lì)相關(guān)企業(yè)及科研人員在技術(shù)創(chuàng)新方面的積極性。

2.5提高采礦人員素質(zhì)

整個(gè)采礦流程都離不開人工操作，而先進(jìn)的開采技術(shù)也需要具備足夠?qū)I(yè)水平的技術(shù)人員才能使其完全發(fā)揮作用，采礦人員的綜合素養(yǎng)是決定開采效益的關(guān)鍵因素。由于煤礦開采作業(yè)的特殊性，采礦人員的工作普遍比較繁雜瑣碎、重復(fù)性高，這就要求采礦人員具有較高的耐心和技術(shù)水平。對(duì)此，煤礦企業(yè)可通過定期組織技術(shù)拓展活動(dòng)來提高采礦人員的技能水平，并開展各類實(shí)踐培訓(xùn)活動(dòng)，讓工作人員能夠充分熟知采礦設(shè)備的操作方法、了解采礦的專業(yè)知識(shí)，從而在采礦作業(yè)中更加熟練、操作更加規(guī)范。此外，企業(yè)還需重點(diǎn)培養(yǎng)采礦人員的安全和責(zé)任意識(shí)，使其能夠更加注意采礦過程中的異常情況，盡量防止安全事故的發(fā)生。

3結(jié)束語

采礦工程是我國(guó)的經(jīng)濟(jì)支柱型產(chǎn)業(yè)之一，帶動(dòng)了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。所以，在進(jìn)行煤礦開采環(huán)節(jié)，不但需要使用先進(jìn)的采礦技術(shù)和工藝，促使采礦效率得到提升，還應(yīng)當(dāng)加大對(duì)采礦技術(shù)的研究，使各種采礦工藝技術(shù)更加完善，使生產(chǎn)作業(yè)能夠有序進(jìn)行，有效提高采礦的安全性。

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作者：張克群 單位：山東許廠煤礦有限公司