采礦工程中的采礦工藝技術(shù)

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摘要：為了提高煤炭開采過程中的經(jīng)濟(jì)效益及開采煤礦的質(zhì)量，敘述了煤礦開采的現(xiàn)狀及存在的問題，分析了煤礦開采工藝與方法及煤礦開采技術(shù)，對煤礦開采工藝技術(shù)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：煤礦采礦；采礦工藝；技術(shù)

0引言

隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展，中國對煤礦資源的消耗量呈逐年上升趨勢。為了減少中國煤炭資源的浪費(fèi)，提高經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)中國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，需要不斷優(yōu)化監(jiān)控流程，及時對煤炭開采各項數(shù)據(jù)進(jìn)行測定，當(dāng)出現(xiàn)故障時，應(yīng)減少采礦工程的困擾，解決煤礦采礦中的實際問題，提高采礦工藝技術(shù)和煤礦產(chǎn)量，保障中國能源安全及人身安全。

1煤礦開采現(xiàn)狀及問題

中國煤炭開采形式多、分布廣、類型復(fù)雜。目前，緩斜煤層占80%，傾斜煤層占9%，極斜煤層占3%。中國煤炭開采方法將近60種，目前主要采用的方式有柱式或長臂式采煤法。由于礦山地質(zhì)條件的不同，可將采煤系統(tǒng)與采煤技術(shù)聯(lián)合起來，通過一定的順序完成各項工序。如今，中國的采煤技術(shù)越來越成熟，在理論與應(yīng)用方面的技術(shù)越來越高，但也存在一系列問題。如今，中國煤礦開采方面存在的主要問題有安全問題和環(huán)境問題，其中安全問題是首要問題，如果安全問題做不好，采礦過程中的各項步驟就難以進(jìn)行，也就難以提高采礦效率，進(jìn)而影響經(jīng)濟(jì)效益。中國煤礦開采安全事故多，主要與不健全的管理制度及落后的開采技術(shù)相關(guān)。由于煤礦的開采，煤炭上方的土層就會不斷松散，巖石層不斷位移，地下水位不斷發(fā)生變化，地下水流經(jīng)方向不斷改變，如果不采取有效措施，很有可能發(fā)生礦難，危及開采人員的人生安全[1]。

2煤礦開采工藝與方法

完善煤礦開采的工藝和方法有利于提高煤礦的運(yùn)營和發(fā)展。當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，中國煤礦開采方法也不斷地發(fā)展和完善。為了讓采煤工藝更加安全可靠，提高采煤效益，需采取智能化的采煤手段，通過開采設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)的相互配合，不斷完善采煤工藝和技術(shù)，從而使采煤系統(tǒng)更加完善。

2.1露天開采

露天開采是中國煤礦開采過程中最常見的方法之一。露天開采受環(huán)境限制比較少，它是一種較穩(wěn)妥的采礦方法，通過從上而下進(jìn)行挖掘，成本相對較少，效率相對較高，它的應(yīng)用促進(jìn)了中國采礦業(yè)的發(fā)展。露天開采之前，開采人員應(yīng)對礦井周邊環(huán)境進(jìn)行探測分析，首先找好開采位點(diǎn)，然后利用專業(yè)設(shè)備對煤礦上層的巖石進(jìn)行破壞，再利用采礦機(jī)器把煤炭從上而下挖掘出來，最后利用開采出來的煤礦通過各種運(yùn)輸工具運(yùn)送到相應(yīng)加工點(diǎn)進(jìn)行處理。由于露天開采需要大面積的工作地，因此，排放到空氣中的污染也相對較多，影響了采礦的周邊環(huán)境，不符合當(dāng)前倡導(dǎo)的環(huán)境友好型的經(jīng)濟(jì)模式。

2.2井下開采

井下開采具有一定的發(fā)展歷史，它對中國采礦企業(yè)的發(fā)展幫助極大。相比較而言，井下開采對環(huán)境污染相對較低、生產(chǎn)效率較高，當(dāng)需要挖煤礦時，在煤層中尋找一個傾斜的路口，然后開采人員對采礦層進(jìn)行劃分。一般情況下，將采礦層分成幾個不同的小區(qū)域，然后根據(jù)不同區(qū)域的特點(diǎn)采取不同的開采方法。一般是根據(jù)所在區(qū)域含水量來確定開采方式，通常采用水采或旱采的方式。然而，由于井下開采的煤炭回收利用率及人員安全性較低，需要開采部門及時做好安全措施，避免人員傷亡及其他不必要的麻煩。

2.3急傾斜煤層開采

急傾斜煤層開采方式使用較少，通常情況下是為了使煤炭開采更加充分而進(jìn)行的第二次挖掘，從而使煤炭開采更具徹底性和充分性。因此對開采人員的專業(yè)素質(zhì)要求更高。當(dāng)煤炭開采時，必須對煤炭開采區(qū)域進(jìn)行科學(xué)劃分，根據(jù)地形及煤層特質(zhì)采用不同的開采工藝，充分保障開采人員的安全性，使開采工作能及時順利進(jìn)行。

3煤礦開采技術(shù)

3.1填充開采技術(shù)

填充開采技術(shù)在中國煤炭開采方式中較常使用，一般是由水沙為填充材料。由于其工藝制作的流程方式比較復(fù)雜，在現(xiàn)實運(yùn)用中并不是很理想，它阻礙了施工過程中減沉方面的工作，因此，必須使用其他新的填充材料來解決這一問題。實踐證明，膏體和矸石在這方面具有良好的特質(zhì)，能有效解決壓煤或堆存煤石的問題，有利于煤炭開采及符合環(huán)境友好型經(jīng)濟(jì)模式[2]。

3.2煤與瓦斯共存煤礦開采技術(shù)

煤和瓦斯共存的煤炭開采技術(shù)攻克和研究了高低壓與透氣性方面的技術(shù)問題，通過創(chuàng)新和改革，除去了通風(fēng)降溫和采掘方法的交換過程，使高低壓、地溫和沖擊地壓等問題得以解決。在煤炭開采時，對覆巖層的礦壓進(jìn)行有效利用，利用抽采工藝，精準(zhǔn)有效地對煤層進(jìn)行卸壓時間控制。這樣一來就能對煤炭進(jìn)行有效開采，也確保了煤炭開采時的安全性，進(jìn)而使經(jīng)濟(jì)效益和安全效益得到了保障。

3.3壁式體系方面的煤炭開采技術(shù)

很久以前，壁式體系方面的煤炭開采技術(shù)是由美國為首的一些發(fā)達(dá)國家采用，此方法在一定程度上促進(jìn)了發(fā)達(dá)國家的煤炭開采。如今，該技術(shù)在全球范圍內(nèi)廣泛使用，在中國也一樣，在煤炭開采過程中使用這一技術(shù)能使功率達(dá)到150kW左右，從而提高了中國煤炭開采速率。但由于中國煤炭層中的復(fù)雜性和多樣性，在緩斜性煤層中通常使用分層傾斜式的長壁開采技術(shù)，這一技術(shù)促進(jìn)了中國煤炭開采業(yè)的發(fā)展。

3.4高效集約化生產(chǎn)技術(shù)

在煤炭開采過程中，為了提高工作效率，必須采用高效性和集約化的方式，所以要對采煤設(shè)備及采煤工藝進(jìn)行創(chuàng)新。在開采煤炭前，對開采步驟及生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行簡單布置。在開采煤炭時，必須嚴(yán)格監(jiān)控和采取有效設(shè)備，通過設(shè)備層和管理層的有效把握來提高煤礦企業(yè)的經(jīng)營效果。

3.5硬頂板的控制技術(shù)

這一技術(shù)是通過巖層中的定向水力壓及傾斜深口破裂技術(shù)來將煤礦進(jìn)行開采，這樣能提高煤炭的回收率用率，且可將頂煤破碎，保障煤炭開采工作的順利進(jìn)行。這一方式要利用淺埋等方式對硬頂板進(jìn)行有效控制。

3.6近距離煤層開采技術(shù)

近距離煤層開采是指在薄煤層上作為開采點(diǎn)，這一技術(shù)需解決機(jī)面高度和主電機(jī)之間的矛盾。在煤炭開采時，需利用一個體積小、功率大的主電機(jī)。目前，中國已研制出了多種薄煤層液壓架型，大大提高了煤炭開采效率，為煤炭開采作出了較大貢獻(xiàn)。

3.7采煤設(shè)備的保障系統(tǒng)

為了在開采煤炭的過程中能高產(chǎn)高效地進(jìn)行，就需要建立完善的支架監(jiān)控系統(tǒng)和圍巖系統(tǒng)。而支架支撐位態(tài)、檢測液壓系統(tǒng)信息和優(yōu)化頂板狀態(tài)都需通過電液控制閥系統(tǒng)來進(jìn)行改進(jìn)，這樣一來能有效監(jiān)控采煤機(jī)的磨損情況、擱板輸送機(jī)的工作情況及工作溫度等，這樣有利于提高開機(jī)總效率。

4煤礦開采工藝技術(shù)的展望

4.1提高采場圍巖控制技術(shù)

如今，中國使用的圍巖技術(shù)復(fù)雜且成本高，主要是用高壓注水、化學(xué)加固等方式。因此，尋找新的材料和開發(fā)新技術(shù)尤為必要。當(dāng)前，中國進(jìn)行了一系列的相關(guān)研究，從研究成果看，可通過現(xiàn)代先進(jìn)的數(shù)值法和解析法對煤炭開采層的地質(zhì)條件進(jìn)行科學(xué)研究，在頂煤方面的規(guī)律可使用散元方法進(jìn)行分析，以便使優(yōu)化放煤和頂煤回收率問題得以解決。此外，通過煤炭開采時的平衡機(jī)制及規(guī)律進(jìn)一步完善采場圍巖控制技術(shù)，根據(jù)采礦成本和效率保證開采工作的順利進(jìn)行[3]。

4.2提高煤炭地下氣技術(shù)

目前，中國發(fā)明的煤炭地下氣技術(shù)雖然還存在許多不合理之處，但發(fā)展空間巨大。地下煤炭的燃燒情況需通過熱化學(xué)作用來進(jìn)行控制，從而獲得可燃?xì)怏w等能源。這一技術(shù)人工需求小、成本低、效率高、污染少，從而可降低生態(tài)環(huán)境的污染，特別是對于中國劣質(zhì)煤炭多、地形復(fù)雜的區(qū)域來說，這一技術(shù)尤為重要。

4.3改善頂板狀態(tài)及支護(hù)質(zhì)量的監(jiān)測工作

在煤炭開采時，應(yīng)對緩傾斜中的頂板破壞及堅固工作進(jìn)行適時監(jiān)測，這樣才能保障采礦人員的人身安全及保證采礦工作的順利進(jìn)行。然而，中國在煤炭開采方面的監(jiān)控技術(shù)存在諸多問題，監(jiān)控方法仍有很大的提升空間，監(jiān)測儀器也需要及時改進(jìn)，積極開發(fā)小型化直觀型的監(jiān)測儀器并廣泛使用，努力朝著智能化監(jiān)控發(fā)展。

5結(jié)語

近年來，中國煤炭開采技術(shù)發(fā)展迅速，優(yōu)越的技術(shù)是煤炭開采工業(yè)發(fā)展的有效保障。但在現(xiàn)實運(yùn)用中，應(yīng)根據(jù)礦區(qū)具體情況選擇適合的開采工藝，在保證高產(chǎn)高效的前提下實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的和諧發(fā)展。在煤層開采監(jiān)測方面，通過智能化儀器對煤層中的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，從而防止安全事故的發(fā)生，不斷創(chuàng)新開采方式才能保證開采工作的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

［1］楊濤.煤體瓦斯吸附解吸過程溫度變化實驗研究及機(jī)理分析［D］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)，2014.

［2］劉傳安，張勇，楊鳳林，等.礦深埋厚煤層群上進(jìn)行開采數(shù)值模擬研究［J］.煤炭工程，2012，54(33)：18-20.

［3］朱濤.軟煤層大采高綜采采場圍巖控制理論及技術(shù)研究［D］.太原：太原理工大學(xué)，2010.

作者:溫非非 單位:霍州煤電集團(tuán)洪洞億隆煤業(yè)有限責(zé)任公司