井下采礦技術與方法的探討

摘 要：改革開放以來，我國井下開采技術發展迅速，眾多井下采礦方法得到廣泛應用。文章基于國內采礦實際，較詳細地探討了現有采礦技術與采礦方法，對于提高采礦技術水平具有一定的參考價值。

關鍵詞：采礦技術；井下作業；開采技術

1 前言

改革開放以來，我國井下開采技術發展迅速，采礦過程與以往相比，開采效率與回采率更高，在一定程度上也使煤礦工作效率得到明顯提高。基于采礦技術與方法的快讀發展，有利于降低采礦成本，使開采過程更為安全，也提高了煤礦企業的經濟效益。

2 井下采礦方法

2.1 充填式

采礦技術隨著社會發展而快速更新，近年來，國內研究完成諸如高水全尾砂速凝固化膠結充填新工藝等一系列的先進新技術。該采礦方法早在上世紀就已基本形成，當時英國第一次采用高水固結重填技術，試驗成功后，逐漸向其他國家進行推廣應用。盡管該技術與以前的采礦技術相比具有一定進步，但在材料方面還存在很多問題。受材料穩定性不足且高昂價格的影響，該技術應用具有一定的局限性。

隨著近年來填充技術的迅速發展，在新技術開發前干式填充或分級尾砂膠結等技術是國內運用最廣泛的技術，目前為降低膠結材料等用量，填充技術逐漸向高尾砂高濃度方向發展，這在節約材料同時還有效降低了生產成本。此外，對于保護礦山生產，保護環境不受破壞都具有重要作用。充填采礦技術在實踐中表明不僅可以降低礦石貧化率，還能避免地表產生塌陷。在采礦中，由于礦體成分較為復雜，礦石具有不規則形狀，普遍采用的采礦方法導致采礦成本過高，影響企業經濟效益，因此采用高分段式的充填采礦技術與其他技術相比不僅能提高效率，還能在安全方面起到保障作用。

2.2 回采式

回采式方法在采礦中應用較為廣泛，該方法流程如下，先從鑿巖聯絡巷將鑿巖設備運入采場，再將通鑿巖通道及回風巷盤連形成回風風流。最后采用鑿巖車施工，用工具運出落在地下的礦石，這種開采方法對于整個采場的安全穩定具有明顯優勢。

回采式方法通常分為留礦柱式和無礦柱式的連續開采，這兩種方法相同之處是第一步驟中開采位置都是間隔一百米，不同之處在于礦柱不能留在盤區之間，采用下向膠結式充填方法，反復開采中段部位直至整個礦石開采完成。

3 采礦技術

3.1 “三下”采煤技術

鐵路及一些建筑下的采煤方法統稱為“三下”采煤技術。盡管每年我國采煤量都達到一百四十多億噸，但只有十億噸左右的煤礦是采用“三下”采煤技術，占全部采煤量比例較小。隨著近年來技術的快速發展，“三下”采煤技術發展迅速，以前只采用充填式開采方法，目前出現了諸如陷落法等更多的開采技術。與傳統技術相比具有明顯優勢，并減少對地面建筑物及鐵路的破壞，還能有效降低企業生產成本，提高企業效益。該技術主要針對建筑物或鐵路，對于建筑物下開采我國已研究多年，自1962年開始就采用多種手段在建筑物下進行開采。下面結合幾個實例進行說明，如條帶開采法。該方法是將煤層區域劃分為條帶，在條帶之間開采。該方法能夠保留上覆巖層重量，使煤柱穩定性提高，還能在開采過程中使開采者安全得到保證。鐵路下采煤時要注意開采過程可能會對路基造成影響，使路基發生變動。甚至有時會造成地表開裂或塌陷，行人車輛安全受到直接影響。因此，開采時要引起注意。把握好開采深度，由于開采位置在鐵路下方，煤層深度與厚度比例要符合要求。開采過程中留設鐵路，可以對煤柱具有保護作用。開采區域的布置要合理，盡可能將采區范圍布置于鐵路正下方，同時對開采速度進行合理控制。不要對上方地表完全忽視，要及時檢查，如出現問題及時進行診斷并采取措施進行維修，使其恢復正常。

3.2 深礦井開采技術

我國近幾年井下開采逐漸向深部開展，一些煤礦開采深度已達到一千米左右，通常采礦過程中很少出現同深部礦井類似的某些技術或方法要求。開采深礦井技術與其他技術相比要求更為嚴格，因深部礦井地質條件更為復雜，因此，在開采深部礦井過程中遇到的技術問題如何有效解決及建設更加安全合理的礦井，以使開采效率和開采量得到明顯提高就逐漸成為開采深礦井的關鍵。

實際上深礦井開采在技術上也尚未形成統一方法，諸如開采過程中遇到礦震或井爆時的處置方法等問題可能就是關鍵問題，因礦井較深而具有復雜的地質結構，開采煤層時更要注意控制礦壓及對地壓的沖擊等情況。通常情況下，開采深礦井要采取降溫等技術措施。由于開采較深，通風度就顯得異常重要，通常都要對開采礦井中的通風系統實施必要的技術改造，使礦井內部風量增大，進而實現內部溫度的降低。關于瓦斯突出等安全問題的防治要引起足夠重視，不僅要采取增大采區風量等基本措施，還要采取其它有效措施。如開采時采掘礦井內的解放層，可以有效降低瓦斯可能帶來的預期危險，或將一些水量注入煤層內，以破壞瓦斯的基本性質，使其應力降到相對比較安全的范圍。煤礦深部開采技術目前尚未完全成熟，因地質條件比較復雜，在技術方法上一直存在一些問題，但礦井深部開采技術目前還在不斷發展。礦井深部開采過程中可以開展深部煤礦地質構成的相關研究，不僅對于地質勘探技術的未來發展具有重要推動作用，也將為深部礦井中資源開發利用提供重要保證。

3.3 巷道布置的改善

礦井設計過程中巷道布置是較易出現的難題，巷道布置質量可使生產效率得到提高，采區安全環境得到改善，同時還可以使得生產更加集中合理。尤其是近年來，采煤技術及方法在發展中不斷完善，巷道布置逐漸成為生產水平提高，開掘速度加快的一個重要方式，巷道布置的合理更是成為深層礦井中的關鍵工作之一。此外，開采礦區過程中要對開采方法與布置的匹配度把握好，使通風及運輸系統實現優化，巷道掘進工程量減少。降低矸石排放量，使生產系統的得到簡化。提高煤礦經濟效益的同時也要注重綜采與中掘技術的協同發展，使生產效率得到提高，實現開采效率的高效。

4 結束語

綜上所述，礦產資源作為不可再生的稀缺資源，其開采技術在近些年來逐漸成為一個研究熱點。國內煤礦開采過程中，因井下地質條件的多樣性以及存在著各類問題，井下礦產的開采方法并不是固定不變的，井下開采技術與方法會不斷發展，對于提高礦井開采的安全性，實現煤炭高產穩產都具有非常重要的意義。

參考文獻

[1]王朝飛.淺談井下采礦[J].中華民居，2012.3.

[2]劉同友.充填采礦技術與應用[M].北京：冶金工業出版社，2010.

[3]謝世軍.金屬礦床地下開采[M].北京：冶金工業出版社，2008.

[4]李夕兵，等.礦業固體尾廢與采空區互為資料戰略的思考[J].礦冶工程，2009.6.

[5]錢鳴高等.煤礦綠色開采技術[J].中國礦業大學學報，2007.

[6]高磊.礦山巖石力學[M].北京：機械工業出版社，2009.

作者簡介：楊井志，男，現在七臺河七煤集團公司勝利煤礦任職。