煤礦采礦工程中的采礦工藝與技術(shù)分析

劉延興

【摘要】在煤礦采礦工程中，先進(jìn)的采礦工藝技術(shù)能夠提高采礦的工作效率。本文闡述了煤礦開采的主要形式，對(duì)采礦工程中常見的采礦工藝技術(shù)以及綠色開采技術(shù)進(jìn)行了分析，最后簡述了煤礦采礦安全事故的預(yù)防，以供參考。

【關(guān)鍵詞】煤礦；采礦工程；形式；采礦工藝技術(shù)；預(yù)防

當(dāng)前采礦工藝技術(shù)在較大程度上得到了改進(jìn)，在礦產(chǎn)開采過程中，需要大力保護(hù)環(huán)境，及時(shí)治理出現(xiàn)的各種環(huán)境問題，并且應(yīng)用現(xiàn)代化綠色生態(tài)、高效環(huán)保的采礦工藝設(shè)備和技術(shù)，這樣可以增強(qiáng)煤礦企業(yè)的綜合競爭力，對(duì)企業(yè)乃至整個(gè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到有效的推動(dòng)作用。

一、煤礦開采的主要形式

1、井下采煤。井下采煤的順序。一般對(duì)于傾角10°以上的煤層分水平開采，每一水平又分為若干采區(qū)，從第一水平依次開采各采區(qū)煤層，采完后再轉(zhuǎn)移至下一水平。開采近水平煤層時(shí)，先將煤層劃分為幾個(gè)盤區(qū)，立井于井田中心到達(dá)煤層后，先采靠近井筒的盤區(qū)，再采較遠(yuǎn)的盤區(qū)。如有兩層或兩層以上煤層，先采第一水平最上面煤層，再自上而下采另外煤層，采完后向第二水平轉(zhuǎn)移。按落煤技術(shù)方法，地下采煤有爆破落煤、機(jī)械落煤和水力落煤三種，前二者稱為旱采，后者稱為水采，我國水采礦井僅占1.57%。旱采包括壁式采煤法和柱式采煤法，以前者為主。壁式采煤法工作面長，一般100～200m，可以容納功率大，生產(chǎn)能力高的采煤機(jī)械，因而產(chǎn)量大，效率高。柱式采煤法工作面短，一般6～30m，由于工作面短，頂板易維護(hù)，從而減少了支護(hù)費(fèi)用，其主要缺點(diǎn)是回采率低。

2、露天采煤。露天采煤是指移走煤層上覆蓋的巖石及其他覆蓋物，使煤敞露地面而進(jìn)行開采，其中移去土巖的過程稱為剝離，采出煤炭的過程稱為采煤。露天采煤通常將井田劃分為若干水平分層，自上而下逐層開采，在空間上形成階梯狀。其主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)：（1）用穿孔爆破并用機(jī)械將巖煤預(yù)先松動(dòng)破碎；（2）用采掘設(shè)備將巖煤由整體中采出，并裝入運(yùn)輸設(shè)備，運(yùn)往指定地點(diǎn)；（3）將運(yùn)輸設(shè)備中的剝離物按程序排放于堆放場；（4）將煤炭卸在洗煤廠或其他卸礦點(diǎn)。

二、采礦工程中常見的采礦工藝技術(shù)

1、空?qǐng)霾傻V工藝技術(shù)。在采礦工程中應(yīng)用空?qǐng)霾傻V工藝技術(shù)，主要是用礦柱來劃分礦塊，再進(jìn)行逐一回采，并且將礦房采完之后，需要對(duì)礦柱進(jìn)行開采。將敞空形式應(yīng)用于礦房回采中，為了維護(hù)礦房的強(qiáng)度，就需要用圍巖和礦柱。礦房采完之后，需要及時(shí)回采礦柱，并及時(shí)處理采空區(qū)；要利用充填料來充填礦房，利用相應(yīng)的采礦工藝技術(shù)回采礦柱，這樣礦柱的回采條件就可以得到有效的改善。

2、崩落采礦工藝技術(shù)。在采礦工程中應(yīng)用崩落采礦工藝技術(shù)，主要是為了崩落圍巖，在不斷推進(jìn)回采工作面的過程中，按照相應(yīng)的計(jì)劃崩落圍巖，并充填采空區(qū)，以達(dá)到管理地壓的目的。

3、充填采礦工藝技術(shù)。在采礦工程中應(yīng)用充填采礦工藝技術(shù)，主要是在推進(jìn)回采工作面的過程中，在采空區(qū)內(nèi)充填相應(yīng)的充填料。為了維護(hù)采空區(qū)，有時(shí)需要將充填料和支架有效結(jié)合。而充填采空區(qū)則需要利用已經(jīng)成型的充填體，來對(duì)地壓進(jìn)行管理，這樣就可以對(duì)圍巖的崩落和地表的下沉進(jìn)行有效的控制，進(jìn)而創(chuàng)造出更加安全、便利的回采環(huán)境，同時(shí)，因礦山自燃而導(dǎo)致的火災(zāi)事故的發(fā)生頻率也可以得到有效降低。

4、溶浸采礦工藝技術(shù)。在采礦工程中應(yīng)用的溶浸采礦工藝技術(shù)是一種化學(xué)采礦技術(shù)，主要考慮到礦產(chǎn)的物理特性和化學(xué)特性，將溶浸液注入到礦層中，經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)，有針對(duì)性地選擇出礦石中浸出的有用成分，用液態(tài)來替代浸出來的固態(tài)成分，從而達(dá)到有效開采礦產(chǎn)的目的。

5、巖體加固技術(shù)。通常只對(duì)巖石表層2～3cm處進(jìn)行錨桿支護(hù)，錨索則可以深入到巖體內(nèi)部，深入距離可達(dá)20 m左右，這樣就可以對(duì)更大范圍的巖體進(jìn)行加固。通過錨索加固，可以穩(wěn)固采礦場上、下盤圍巖，頂板，大型地下硐室和溜井，進(jìn)一步擴(kuò)大上述充填法和空?qǐng)龇ǖ膽?yīng)用范圍。對(duì)那些較為破碎的巖體或流砂進(jìn)行注漿加固，這樣方可順利地開展施工作業(yè)。

三、綠色開采技術(shù)

1、煤與瓦斯共采技術(shù)。通過合理規(guī)劃和布置，可以有效進(jìn)行煤和瓦斯共采，采取的有效措施如下。（1）建立有效地質(zhì)保障系統(tǒng)。采用高分辨率及三維三分量地震勘探技術(shù)，對(duì)地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行精細(xì)解釋，對(duì)煤層分布及厚度進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測，對(duì)中小斷層及裂縫進(jìn)行有效辯識(shí)，對(duì)瓦斯及其分布進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，從而為煤與瓦斯共采提供可靠依據(jù)。（2）化礦井開拓布局。

采用“分區(qū)開拓、分區(qū)建設(shè)、分區(qū)通風(fēng)”的礦井安全生產(chǎn)系統(tǒng)，減少開采工程量，降低投資，縮短工期。（3） 創(chuàng)新開采方法。在采區(qū)劃分和采區(qū)布置上盡可能加大采區(qū)范圍，加大工作面長度及工作面推進(jìn)長度，以有效減少采區(qū)井巷工程量，減少工作面搬家次數(shù)，在煤層頂?shù)装鍘r石中集中布置巷道，推行有利于瓦斯抽采的新技術(shù)。在煤層傾角小于10°的礦井及塊段中采用傾斜條帶布置，在生產(chǎn)系統(tǒng)具備條件時(shí)盡量選擇綜采，不具備時(shí)則選擇高檔普采。依據(jù)流場模擬軟件數(shù)值模擬結(jié)果，在已發(fā)生卸壓（提高透氣性）且瓦斯豐富的區(qū)域布置鉆孔，通過地面鉆孔抽采采動(dòng)區(qū)和采空區(qū)卸壓的方式抽放瓦斯，從而從卸壓覆巖中俘獲更多的釋放瓦斯，使抽采率達(dá)到70%以上。

2、保水開采技術(shù) 在開采厚煤層時(shí)，通過井下疏放水，降低了第四系下組水水頭，完全解放了防水煤巖柱內(nèi)的煤炭，提高了開采上限。同時(shí)采用封堵技術(shù)封堵深水井，減少水資源流失及礦井涌水量，使靜水位明顯上升，水井服務(wù)壽命延長，同時(shí)降低了開采成本。

四、煤礦采礦安全事故的預(yù)防

1、采礦場冒頂?shù)念A(yù)防。如果采礦區(qū)存在巖石松動(dòng)現(xiàn)象，需要預(yù)先支護(hù)，附近作業(yè)點(diǎn)放炮后，檢查采礦支護(hù)設(shè)施安全性，避免空頂作業(yè)。尤其是預(yù)先采用采礦勘測技術(shù)，觀測頂板冒落，一般情況下，頂板冒落前會(huì)有跡象，例如：頂板巖石松動(dòng)或下沉、支架出現(xiàn)折斷或爆炸聲、頂板巖石出現(xiàn)撞擊或破裂聲、巖石碎塊發(fā)生掉落、淋水等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)保證支護(hù)工藝穩(wěn)定性和安全性，一旦發(fā)生危險(xiǎn)，立即疏散作業(yè)人員。

2、防止發(fā)生墜井事故。判斷巖石穩(wěn)定性，在其周圍應(yīng)該架設(shè)固定支架。如果巖石穩(wěn)定，可以保證礦柱穩(wěn)定性；巖石不穩(wěn)定，需要用方框進(jìn)行支架保護(hù)。提升間和梯子間中間設(shè)置隔板，；由于天井高度自身限制，可以采用設(shè)置“扒釘”把手，并設(shè)置保險(xiǎn)繩。

3、采礦工程塌陷的預(yù)防。形成坍塌的主要原因有：第一，礦體盤圍巖出現(xiàn)節(jié)理發(fā)育和斷層，在回采作業(yè)中生成大量塊狀礦巖；第二，礦體濕度較大，粘土和粉狀礦體量大，形成黏塊；第三，采礦場長時(shí)間擱置或回采時(shí)間長，沒有妥善進(jìn)行放礦；第四，漏斗間距大；第五，礦房部分堵塞，成空洞。對(duì)其預(yù)防措施如下：（1）合理選擇爆破參數(shù)，避免出現(xiàn)大量粉礦大塊礦體，維持盤圍巖穩(wěn)定性。（2）在平整采礦場過程中，認(rèn)真進(jìn)行礦石二次破碎作業(yè)。（3）針對(duì)第三項(xiàng)原因，需要使用小間距漏斗，預(yù)留不規(guī)則礦柱，并在安全要點(diǎn)下均勻放礦。進(jìn)行放礦時(shí)，要實(shí)時(shí)觀察漏斗礦石堆體表面下降量和放礦量協(xié)調(diào)程度，防止出現(xiàn)空洞。

五、結(jié)束語

當(dāng)前，環(huán)境問題和資源緊缺問題日益嚴(yán)重，在這種情況下，煤礦企業(yè)在采礦作業(yè)中就需要認(rèn)真落實(shí)低碳環(huán)保、綠色生態(tài)的理念和原則，并結(jié)合工程的具體情況，有針對(duì)性地應(yīng)用各種采礦工藝技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]張全民等.煤礦采礦作業(yè)中的采礦工藝與技術(shù)分析[J].民營科技，2014，2（03）

[2]胡以文.淺談采礦工藝技術(shù)在采礦作業(yè)中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013，2（05）

[3]侯淑秋.淺談采礦工藝技術(shù)在采礦作業(yè)中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2013，2（17）