煤礦井下采礦技術(shù)存在問題及優(yōu)化措施探討

王建芳

(陜西澄合合陽煤炭開發(fā)有限公司，陜西　715300)

煤礦井下采礦技術(shù)存在問題及優(yōu)化措施探討

王建芳

(陜西澄合合陽煤炭開發(fā)有限公司，陜西715300)

【摘要】煤礦礦產(chǎn)資源屬于自然資源的一類，也是推動(dòng)全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的重要性物質(zhì)保障。在科技飛速發(fā)展的21世紀(jì)，對(duì)煤炭質(zhì)量要求不斷提高，這就要求煤礦企業(yè)在確保自身利益的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)安全與高效的結(jié)合，并認(rèn)真分析現(xiàn)今井下采礦技術(shù)所存問題，針對(duì)問題找出可行的優(yōu)化措施。本研究指出，影響井下采礦技術(shù)主要包括地質(zhì)因素(一是受煤層強(qiáng)度影響；二是受煤層結(jié)構(gòu)影響；三是受煤層強(qiáng)度影響)、技術(shù)水平因素和經(jīng)濟(jì)因素。現(xiàn)行煤礦井下開采技術(shù)雖然越來越先進(jìn)，推動(dòng)了煤礦業(yè)的全面發(fā)展，但是井下采礦技術(shù)的應(yīng)用也帶來了一系列問題，主要包括：瓦斯事故和煤礦井下自燃發(fā)火。為此應(yīng)采取以下煤礦井下采礦技術(shù)優(yōu)化措施：第一，強(qiáng)化礦井開采地?zé)峥刂疲坏诙瑑?yōu)化巷道布置；第三，掌握煤礦井下開采注意事項(xiàng)；第四，科學(xué)選擇采礦技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】井下采礦技術(shù)；問題；優(yōu)化措施

中圖分類號(hào)：X21

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：碼：A

文章編號(hào)：號(hào)：1673-288X(2015)05-0110-03

Abstract：Coal mine belongs to a kind of natural resources，mineral resources and promote the importance of global social economy rapid development so as to ensure the material. In the rapid development of science and technology in the 21st century，the coal quality requirement enhances unceasingly，which requires，on the basis of coal mining enterprises to ensure their own interests，to realize the combination of safe and efficient，and carefully analyze deposit today's underground mining technology，in view of the problem to find a feasible optimization measures. This study points out that factors influencing the underground mining technology mainly includes the geological factors and economic factors，technical level. The current coal mine mining technology is more and more advanced，promote the comprehensive development of coal industry，but the application of the underground mining technology also brings a series of problems，mainly including：gas accident and coal mine spontaneous combustion. For the coal mine mining technology optimization measures of the following should be taken：First，strengthening mine mining geothermal control；Second，optimize roadway layout；Third，to master the coal mine mining considerations；Fourth，the scientific selection of mining technology.

Keywords：underground mining technology；Problem；Optimization measures

作者簡介：王福偉，工程師，學(xué)士學(xué)位，從事環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量管理方面的工作

改革開放后，我國井下采礦技術(shù)得到了快速發(fā)展，與過去采礦相比，效率有所提升，產(chǎn)品質(zhì)量也不斷提高，推動(dòng)了煤礦業(yè)的快速發(fā)展。但在煤礦開采中，影響煤礦技術(shù)運(yùn)行的因素較多，井下開采作為煤礦資源開采方式之一，技術(shù)要求較高。為了確保煤礦井下開采工作高質(zhì)量、高效率完成，還應(yīng)將設(shè)備與技術(shù)結(jié)合，并提高煤礦資源勘查水平，確保煤礦安全生產(chǎn)，進(jìn)而推動(dòng)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展。本文基于影響井下采礦技術(shù)的因素，分析現(xiàn)今煤礦井下采礦技術(shù)存在的問題，并針對(duì)相應(yīng)的問題研究提出可行的優(yōu)化措施。

1井下采礦技術(shù)

1.1　深礦井開采技術(shù)

隨著現(xiàn)代煤礦開采技術(shù)的快速發(fā)展，深部開采已經(jīng)較常見，不少煤礦開采深度已達(dá)1000m，深井開采技術(shù)與一般采煤技術(shù)相比，要求更高，技術(shù)更嚴(yán)格，但因深井開采情況較復(fù)雜，在煤礦開采過程中，缺乏較統(tǒng)一的、完整的技術(shù)方法，要提高煤礦井下開采的高效性與安全性，還應(yīng)綜合分析礦井周圍地質(zhì)結(jié)構(gòu)存在的差異性。井下煤礦開采時(shí)，需結(jié)合礦井本身產(chǎn)生的壓強(qiáng)與地壓產(chǎn)生沖擊等因素，在礦井的通風(fēng)、降溫方面，需對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)改造，不斷擴(kuò)大深礦井內(nèi)部風(fēng)量，以達(dá)到內(nèi)部降溫的目的。若要進(jìn)一步預(yù)防瓦斯爆炸，不僅要增大風(fēng)量，還可在井下煤礦開采過程中向煤層注入一定量水分，適量采掘內(nèi)部解放層，破壞掉瓦斯本有的性質(zhì)，確保其應(yīng)力處于安全范圍中[1]。目前，我國深礦井開采技術(shù)還有一定缺陷，需不斷完善，并在煤礦開采時(shí)，不斷摸索出的、發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)原理、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等，為今后深礦井開采提出更多理論依據(jù)，更利于技術(shù)的研發(fā)與改進(jìn)，可確保深礦井資源的進(jìn)一步開發(fā)。

1.2　井下采礦機(jī)械化技術(shù)

井下煤礦開采方法的改進(jìn)與創(chuàng)新在煤礦開采中意義重大。現(xiàn)代煤礦開采的主要目標(biāo)是高效、高產(chǎn)、安全等，那么即可將現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與井下煤礦開采技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)采煤技術(shù)的多樣化多層次化，建構(gòu)符合我國市場的，有一定特色的煤礦開采方法與技術(shù)。現(xiàn)今，我國已涉及到的井下煤礦機(jī)械化開采技術(shù)有淺埋深、硬煤層高產(chǎn)高效采煤成套技術(shù)、緩傾斜薄煤層長壁開采技術(shù)等。此外，要確保煤頂在一定距離跨落，即從某一程度上確保了整個(gè)煤礦開采施工中的安全性[2]。針對(duì)頂煤冒性較差的，還需利用綜放開采設(shè)備成套技術(shù)，來完成破碎頂煤開展的目的，并安全置放頂煤。

1.3　地下氣化技術(shù)

煤礦地下氣化技術(shù)主要是通過有效控制煤礦燃燒匯總過程中產(chǎn)生的熱化學(xué)作用，確保燃燒過程中在有控制的過程中進(jìn)行，最終實(shí)現(xiàn)煤礦地下氣化。此技術(shù)屬于國際首創(chuàng)特殊性采礦技術(shù)，本身有“見效快、投資少、效率高、效益好、成本低”等特點(diǎn)，尤其適合地質(zhì)條件差，劣質(zhì)煤礦比例偏高的“三下”煤礦開采[3]。根據(jù)渭北地區(qū)煤層賦存條件，此項(xiàng)技術(shù)在渭北今后的煤礦開采過程中應(yīng)重點(diǎn)推廣。

2影響井下采礦技術(shù)的主要因素

2.1　地質(zhì)因素

2.1.1受煤層強(qiáng)度影響

不少文獻(xiàn)資料表明，煤礦頂煤冒放性與煤礦開采深度之間關(guān)系緊密，需根據(jù)井下煤礦開采實(shí)際經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)理論進(jìn)行計(jì)算，最終找出煤礦開采深度與頂煤冒放性二者之間關(guān)系，這也是煤礦企業(yè)煤礦開采過程中選擇適宜的煤礦井下生產(chǎn)技術(shù)與采礦方法的依據(jù)。

2.1.2受煤層結(jié)構(gòu)影響

采礦時(shí)的煤層結(jié)構(gòu)與采礦生產(chǎn)技術(shù)以及采礦方法的選擇關(guān)系緊密，也可以說煤層結(jié)構(gòu)直接影響采礦生產(chǎn)技術(shù)與采礦方法的選擇。因?yàn)槊簩觾?nèi)部夾雜著相當(dāng)堅(jiān)硬的巖石，在頂煤中發(fā)揮了骨架作用，影響著頂煤冒放性。受這些堅(jiān)硬巖石的影響，增加了頂煤降落困難性。那么陜西渭南地區(qū)煤礦開采過程中采礦技術(shù)與方法的選擇時(shí)，還應(yīng)綜合分析煤層結(jié)構(gòu)內(nèi)有無巖石，以及巖石在整個(gè)頂煤冒放性中的影響性[4]。

2.1.3受煤層強(qiáng)度影響

不少“井下煤礦”開采的文獻(xiàn)資料表明，陜西渭南地區(qū)煤礦采礦區(qū)煤層強(qiáng)度也直接影響了采礦生產(chǎn)技術(shù)與采礦方法，就整體煤層結(jié)構(gòu)來看，煤層強(qiáng)度小，也會(huì)直接影響煤層抗壓強(qiáng)度，還與煤層結(jié)構(gòu)與裂隙發(fā)育情況關(guān)系緊密。

2.2　技術(shù)水平

雖然我國井下煤礦開采技術(shù)與過去相比，技術(shù)、設(shè)備均較先進(jìn)，提高了煤礦開采效率，但我國煤礦開采技術(shù)還存在一些缺乏，需要改進(jìn)。

2.3　受經(jīng)濟(jì)因素影響

采礦裝備也是影響井下煤礦開采的主要因素之一。現(xiàn)代科技的發(fā)展，離不開現(xiàn)今的機(jī)械化設(shè)備，但設(shè)備的購買、技術(shù)改進(jìn)與研究需要投入大量資金，還需深入剖析煤礦采礦投入與產(chǎn)出情況，并根據(jù)最終分析結(jié)果來選擇最佳開采技術(shù)與開采方法[5]。

3井下采礦技術(shù)存在的問題

現(xiàn)今，煤礦井下開采技術(shù)越來越先進(jìn)，推動(dòng)了煤礦業(yè)的全面發(fā)展，也井下采礦技術(shù)的應(yīng)用也帶來了一系列問題，主要包括：

3.1　瓦斯事故

在現(xiàn)有的煤礦災(zāi)害性事故中，瓦斯事故的發(fā)生幾率較高，事故較嚴(yán)重，最典型的事故即是瓦斯爆炸，瓦斯與煤炭是共生的，主要通過吸附的形式存在于煤層中，主要成分為甲烷。若瓦斯空氣濃度在一定值時(shí)，遇明火后會(huì)爆炸，若將瓦斯直接排放至大氣，產(chǎn)生的溫室效應(yīng)將可能是CO2的21倍，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境遭受嚴(yán)重破壞。

3.2　煤礦井下自燃發(fā)火

煤炭自燃的整個(gè)過程其實(shí)際就是煤體氧化放熱與散熱的矛盾發(fā)展過程，若發(fā)熱大于散熱，整個(gè)媒體熱量積聚，溫度持續(xù)上升，最終自燃。而媒體熱量的產(chǎn)生主要為煤氧復(fù)合，常溫下煤氧復(fù)合速度偏慢，而放熱強(qiáng)度直接測定問題一直未得到解決，使得礦井火災(zāi)成為煤礦開采的主要災(zāi)害。我國大大小小的煤礦中出現(xiàn)過自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井約占47%，且事故大多出現(xiàn)在采空區(qū)附近。那么，進(jìn)一步研究和分析井下煤礦開采中出現(xiàn)的自然發(fā)火規(guī)律，并采取可行措施，增強(qiáng)綜采工作面生產(chǎn)安全性，可降低綜采工作面防滅火費(fèi)用，減少損失。

4井下采礦技術(shù)優(yōu)化措施

4.1　強(qiáng)化礦井開采地?zé)峥刂?/h2>

井下煤礦開采過程中，會(huì)有瓦斯或地?zé)岢霈F(xiàn)，增加了井下煤礦開采安全隱患，還應(yīng)給予礦井通風(fēng)處理。礦井開采后，地?zé)釙?huì)隨著煤礦開采溫度持續(xù)升高，簡單通風(fēng)已無法讓礦井熱量下降至標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度，還應(yīng)在井下采礦區(qū)安裝空調(diào)，以達(dá)到降溫的效果。井下空調(diào)安裝可分為分散與集中兩種方式，集中式空調(diào)安裝主要安裝在地面或井底車場，這樣更方便運(yùn)輸人員流動(dòng)。分散式空調(diào)安裝主要是采礦工作面與采礦作業(yè)區(qū)，更利于礦區(qū)開采。分散式空調(diào)雖然成本低廉，安裝簡單，但制冷溫度較低，在煤礦開采過程中若長期使用，反而會(huì)增加運(yùn)行成本，在煤礦開采中的應(yīng)用較少。現(xiàn)今，井下煤礦開采多使用集中式空調(diào)，不僅能夠快速降低井下煤礦開采溫度，還可通過非制冷空調(diào)措施，來實(shí)現(xiàn)增加風(fēng)量、隔絕熱源、改善通風(fēng)系統(tǒng)等目標(biāo)，以改善井下采礦時(shí)的高溫、高濕環(huán)境。

4.2　優(yōu)化巷道布置

巷道布置也屬于礦井設(shè)計(jì)常見問題，提升巷道布置質(zhì)量能夠增強(qiáng)煤礦生產(chǎn)效率，提高煤礦開采安全性，確保煤礦開采更集中合理。煤礦開采技術(shù)與方法的完善，對(duì)巷道布置提出了更高要求。科學(xué)合理的巷道布置能夠提高煤礦開采速度，但巷道的優(yōu)化還應(yīng)與開采方法相匹配，提高通風(fēng)性能，減少巷道掘進(jìn)工程量。另外，在優(yōu)化巷道布置的同時(shí)，還需將煤礦綜合開采技術(shù)與綜合掘進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)煤礦高效率、高質(zhì)量開采。

4.3　掌握煤礦井下開采注意事項(xiàng)

煤礦井下行走時(shí)，不可嬉戲打鬧。經(jīng)過斜井時(shí)，還需始終堅(jiān)持“行車不行人、行人不行車”原則，嚴(yán)格按照制定辦事，一切聽指揮，按順序上下，井下通過風(fēng)門應(yīng)注意安全，不可擠傷其它人員，關(guān)好風(fēng)門。若有雙道風(fēng)門，僅能開啟一道風(fēng)門，不可破壞一切井下所有通風(fēng)設(shè)施，已安裝的防塵設(shè)施要注意保護(hù)，嚴(yán)禁破壞。告知每一位下井人員逃險(xiǎn)避險(xiǎn)路線。出現(xiàn)機(jī)組事故后，需第一時(shí)間與現(xiàn)場相關(guān)人員做好協(xié)商工作，關(guān)閉溜子閉鎖，及時(shí)處理，待問題解決后在展開后續(xù)開采工作。此外，入井工作人員應(yīng)隨身攜帶點(diǎn)火用品、安全帽、自救器，但鉆、鋸條等工具需放于工具袋中，不可穿化纖衣服，升井后自救設(shè)備需立即上交。

4.4　科學(xué)選擇采礦技術(shù)

陜西渭南地區(qū)煤礦開采過程中，還應(yīng)科學(xué)選擇開采技術(shù)，并不斷優(yōu)化煤礦開采技術(shù)。具體做法如下：

(1)對(duì)于破碎頂板或堅(jiān)硬頂板條件下的煤礦開采過程中，因直用高壓注水、深孔預(yù)裂爆破處理堅(jiān)硬頂板與應(yīng)用化學(xué)加固技術(shù)在使用過程中存在著成本過高、工藝較負(fù)載等問題，最好選擇高技術(shù)低成本巖層控制技術(shù)[6]。

(2)陜西渭南地區(qū)煤礦開采中還可利用計(jì)算機(jī)模擬研究沖擊性礦壓展現(xiàn)出來的機(jī)理，不斷完善沖壓性礦壓顯現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)，深入研究遙控測量與預(yù)報(bào)技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化沖擊性礦壓綜合防治措施優(yōu)化選擇專家系統(tǒng)。

(3)陜西渭南地區(qū)煤礦開采中應(yīng)用到支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測技術(shù)時(shí)，在完成緩傾斜中厚長壁工作面開展支護(hù)質(zhì)量于頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測時(shí)，需進(jìn)一步加強(qiáng)井下煤礦的急傾斜、堅(jiān)硬頂板、放頂煤工作面等的支護(hù)質(zhì)量監(jiān)測，改進(jìn)與創(chuàng)新現(xiàn)有技術(shù)，改進(jìn)監(jiān)測儀表。

5研究小結(jié)

改革開放后，我國井下采礦技術(shù)得到了快速發(fā)展，與過去采礦相比，效率有所提升，產(chǎn)品質(zhì)量也不斷提高，推動(dòng)了煤礦業(yè)的快速發(fā)展。但在煤礦開采中，影響煤礦技術(shù)運(yùn)行的因素較多，井下開采作為煤礦資源開采方式之一，技術(shù)要求較高。為了確保煤礦井下開采工作高質(zhì)量、高效率完成，還應(yīng)將設(shè)備與技術(shù)結(jié)合，并提高煤礦資源勘查水平，確保煤礦安全生產(chǎn)，進(jìn)而推動(dòng)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

本文基于影響煤礦技術(shù)運(yùn)行的因素，分析現(xiàn)行煤礦井下采礦技術(shù)存在的問題，并針對(duì)相應(yīng)的問題研究提出可行的優(yōu)化措施。研究指出，影響井下采礦技術(shù)主要包括地質(zhì)因素(一是受煤層強(qiáng)度影響；二是受煤層結(jié)構(gòu)影響；三是受煤層強(qiáng)度影響)、技術(shù)水平因素和經(jīng)濟(jì)因素。現(xiàn)行煤礦井下開采技術(shù)雖然越來越先進(jìn)，推動(dòng)了煤礦業(yè)的全面發(fā)展，但是井下采礦技術(shù)的應(yīng)用也帶來了一系列問題，主要包括：瓦斯事故和煤礦井下自燃發(fā)火。為此應(yīng)采取以下煤礦井下采礦技術(shù)優(yōu)化措施：第一，強(qiáng)化礦井開采地?zé)峥刂疲坏诙瑑?yōu)化巷道布置；第三，掌握煤礦井下開采注意事項(xiàng)；第四，科學(xué)選擇采礦技術(shù)。

總之，地下煤礦開采技術(shù)作為今后煤礦開采主要發(fā)展方向，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)不斷完善新裝備、新工藝，找出采礦技術(shù)運(yùn)行時(shí)存在的各種問題，優(yōu)化技術(shù)的同時(shí)，強(qiáng)化施工人員安全意識(shí)，減少煤礦安全事故發(fā)生率，為煤礦的開采營造良好環(huán)境，推動(dòng)煤礦企業(yè)的發(fā)展。

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On Existing Problems and Optimization Measures of Mining Technology

in the Coal Mine Underground

WANG Jianfang

(Shaanxi Chenghe Heyang Coal Development Co.，LTD，Shaanxi 715300)

引用文獻(xiàn)格式：王福偉等.環(huán)境監(jiān)測水質(zhì)采樣質(zhì)量管理[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2015，40(5)：113-114.