礦開采技術(shù)與掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)探析

李明杰

（平頂山天安煤業(yè)股份有限公司十礦，河南 平頂山 467000）

我國幅員遼闊，地大物博，內(nèi)含的資源儲備量十分可觀，然而，礦產(chǎn)資源的生長周期過長，即使儲存量十分豐富，伴隨著我國經(jīng)濟社會的飛速增長，如果不能合理的進(jìn)行規(guī)劃與使用，那么早晚也會有掏空待盡的一天。在當(dāng)今社會，就礦產(chǎn)資源的使用情況來說，歷經(jīng)我國工業(yè)的大規(guī)模發(fā)展后，我國境內(nèi)的露天礦產(chǎn)可開采量已經(jīng)所剩不多[1]。于是，開采者便將目光聚焦到了礦的開采上。而地下礦產(chǎn)資源的開采過程，較之露天開采難度上有很大的增加。這主要是由于：礦開采中需要面對復(fù)雜的地質(zhì)以及水文條件。并且，由于一系列的影響因素，礦在開采的過程之中，還需要面對眾多安全的突發(fā)情況。相比露天礦產(chǎn)資源開采，其不僅開采難度大幅度提升，在安全系數(shù)上也大幅度的下降。面臨這樣的現(xiàn)狀，傳統(tǒng)的開采技術(shù)已經(jīng)表現(xiàn)出了極大的不適應(yīng)性，這警示我們需要在傳統(tǒng)的開采技術(shù)之上進(jìn)行創(chuàng)新與改革。隨著一系列的技術(shù)革命，大量的新工藝、新設(shè)備、新技術(shù)已然面世。掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)作為一項全新的礦開采技術(shù)，在充分控制風(fēng)險性的同時表現(xiàn)出了前所未有的高效，是我們改進(jìn)礦開采技術(shù)的重點所在，值得深入探討[2]。

1 礦開采技術(shù)分析

隨著時代的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國礦開采技術(shù)不斷更新與進(jìn)步，一些礦開采先進(jìn)的技術(shù)也到了推廣和應(yīng)用，本文旨在深入研究開采技術(shù)，探討先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用價值。

1.1 綜采技術(shù)

在我國的礦產(chǎn)資源開采業(yè)之中，納入使用的開采技術(shù)眾多。其中：綜采技術(shù)是其重要組成部分。綜采技術(shù)的全稱叫做綜合機械類開采技術(shù)。顧名思義，這項技術(shù)就是指：在具體的操作環(huán)節(jié)中，以機械設(shè)備的運行為基礎(chǔ)而運作。綜采技術(shù)在眾多的礦開采技術(shù)之中擁有簡潔高效的優(yōu)勢，得益于此，綜采技術(shù)才能夠保持長期穩(wěn)固的地位。礦產(chǎn)綜采技術(shù)優(yōu)勢特點鮮明，可以提高礦產(chǎn)開采的安全性，避免礦產(chǎn)開采中安全風(fēng)險、安全事故頻繁發(fā)生；簡化礦產(chǎn)開采工藝流程，加快礦產(chǎn)開采的速度；礦產(chǎn)開采中不需要投入大量的人力，具有人員少以及高效率的特點。礦產(chǎn)綜采技術(shù)應(yīng)用中也有一定的不足之處，機械化設(shè)備較重，應(yīng)用范圍受到限制，主要用到頂板堅硬、礦層穩(wěn)固的礦區(qū)；機械化設(shè)備采購成本較高，使用中要求開采人員要具有較高的機械操作水平。然而，事實上，這項技術(shù)也同樣存在使用弊端。這主要表現(xiàn)在它的環(huán)境適應(yīng)范圍限制性之上。如前文所說，綜采技術(shù)是以機械設(shè)備的使用為基礎(chǔ)支撐，因此，在以此項技術(shù)進(jìn)行礦開采時，需要提前對開采環(huán)境進(jìn)行測試。相對來說在質(zhì)地堅硬的礦區(qū)中，綜采技術(shù)的發(fā)揮效益最大。反之，如果礦區(qū)不夠堅硬，或者是礦層松散，都很容易產(chǎn)生各種突發(fā)性危險。

1.2 普采技術(shù)

與大規(guī)模使用器械的綜采技術(shù)相對應(yīng)的，還有大量應(yīng)用人力的普采技術(shù)。自然，在當(dāng)今這個時代，全部依靠人力的操作已經(jīng)少之又少。普采技術(shù)，雖然說是要大量依賴人工，但其中也涉及有一定的簡單設(shè)備使用。與綜采技術(shù)相比，普采技術(shù)的工作效率相對比較低，不過由于缺少大批的設(shè)備的投入，其使用成本也保持在比較低的水準(zhǔn)。

這樣的開采技術(shù)更適合于在礦體密集地區(qū)進(jìn)行小規(guī)模的開采，這一方面是由于普采技術(shù)對于礦區(qū)地質(zhì)的挑剔性很低、適應(yīng)性較強；另一方面也是由于大部分采礦企業(yè)在進(jìn)行預(yù)算的時候，并不會針對開采層面進(jìn)行專門估計；再有就是大規(guī)模的人工進(jìn)行環(huán)節(jié)，可以充分保障開采質(zhì)量，提升經(jīng)濟效益。但是，在使用樸彩技術(shù)時也需要注意安全問題。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，近幾年由于應(yīng)用普采技術(shù)而導(dǎo)致的突發(fā)性事故數(shù)量眾多，這對礦開采業(yè)中普采技術(shù)的使用前景形成了一定的阻礙。

1.3 炮采技術(shù)

除卻綜采技術(shù)與普采技術(shù)，炮采技術(shù)是礦開采工作中另一種比較常見的使用技術(shù)，它也叫做炮掘技術(shù)，其工作原理是：利用爆破帶來的沖擊力進(jìn)行礦區(qū)的開拓，其應(yīng)用場域主要集中在巷道地形。有關(guān)炮采技術(shù)的應(yīng)用，有以下三個固定環(huán)節(jié)組成，它們分別是：爆破、裝矸以及運矸。炮采技術(shù)在眾多的礦開采技術(shù)中之所以能夠得到開采者的長期青睞，是由于其具有成本低、普遍適應(yīng)性強的特點。它對環(huán)境的要求不是很高，在很多礦產(chǎn)資源開采區(qū)域都可以得以使用。炮采技術(shù)也存在不足之處，礦產(chǎn)開采安全系數(shù)不高，開采事故發(fā)生率較高，不利于提高采礦的整體效率；需要大量的炮眼，才能最大化縮短爆破時間，爆破結(jié)束之后，巷道巖壁才能具有較高的平直度，如果炮眼達(dá)不到要求的數(shù)量，礦產(chǎn)開采安全以及質(zhì)量也會受到較大的影響。但是，雖然炮采技術(shù)在我國的礦開采業(yè)中應(yīng)用時長并不算短，甚至于經(jīng)驗層面也可稱之為豐富，但是，實施爆破依舊具有很強的風(fēng)險性。這就要求實施者必須要具備豐富的實踐經(jīng)驗與專業(yè)過硬的技術(shù)水準(zhǔn)，否則很容易造成意外傷害。這種傷害不僅會帶來財產(chǎn)和利潤上的損失，更有可能導(dǎo)致大規(guī)模危害人身安全的情況出現(xiàn)。

1.4 地下深礦開采技術(shù)

礦地下深層開采比較困難，開采的環(huán)境也比較惡劣，容易遇到各種突發(fā)情況，在對采礦工作的開展具有較大的考驗。

在對地下深礦進(jìn)行開采時，首先要做的是要將礦井的各種巷道進(jìn)行記錄，記錄后對各種巷道的科學(xué)性和合理性進(jìn)行探討，這樣才能保證礦工在地下的安全性，防止意外情況發(fā)生后，能夠獲得良好的救助通道。另外，還要了解地下深礦礦井的通風(fēng)問題和壓力問題，防止意外情況發(fā)生后，礦工能夠獲取良好的通風(fēng)。在進(jìn)行深礦開采的過程中，發(fā)現(xiàn)礦層和巖石層有矸石時，需要采取合理的方式將矸石擊碎，然后將擊碎的材料進(jìn)行地下深礦的回填，這樣既降低了事故發(fā)生的可能性，也降低了深礦開發(fā)的成本[3]。

1.5 機械化開采技術(shù)

當(dāng)進(jìn)行地下深礦開采的過程中，可能會遇到巖石層或者礦產(chǎn)層較厚的時候，需要借助機械的力量，開展高效率的礦開采工作。在機械化開采時，首先要將足夠長的長臂安裝在開采區(qū)，然后對相應(yīng)的礦層進(jìn)行松動，在松動的過程中，必然會從頂上落下礦塊，這樣就需要對從頂上落下的礦塊進(jìn)行粉碎，運輸?shù)降厣蟍4]。綜上，在利用機械開礦的時候，要根據(jù)不同礦層的深度進(jìn)行實際考察，采用合適的機械方法進(jìn)行開采。

2 礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)

世界上每年都會發(fā)生許多次礦難，在礦開采的過程中有些意外無法避免，因為一些地方的地質(zhì)條件比較復(fù)雜，存在各種安全性隱患，需要安全工作人員進(jìn)行仔細(xì)的排查。在進(jìn)行安全工作管理的過程中，首先要做的是開鑿各種各樣的巷道，這些巷道不僅可以運輸?shù)V工和機械設(shè)備，一旦發(fā)生意外，這些巷道能夠保證通風(fēng)條件和運輸救援人員。隨著技術(shù)的改進(jìn)，我國的礦掘進(jìn)技術(shù)也在不斷的發(fā)展，現(xiàn)在在煤礦中應(yīng)用最多的是錨桿支護(hù)技術(shù)。

這個技術(shù)可以增強巖層的受力面和強度，從而可以減少因為掘進(jìn)過程中發(fā)生的坍塌事故。為了提高安全管理工作和安全技術(shù)，最大限度的減少坍塌事故，對掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的研究是十分必要的。

2.1 礦內(nèi)巷道高效掘進(jìn)技術(shù)

首先，要合理選用機械設(shè)備。在礦開采掘進(jìn)的過程中，首先，要根據(jù)地質(zhì)條件和巷道的長度等實際情況選擇規(guī)格合適的機械設(shè)備，防止因為機械設(shè)備的不合理導(dǎo)致意外情況的發(fā)生。在掘進(jìn)時候，還要根據(jù)掘進(jìn)的實際情況，選擇性能合理的機械設(shè)備。根據(jù)我國目前的掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，掘進(jìn)機能夠在保證安全的前提下，高效率的挖掘巷道，但是根據(jù)巷道的長度和礦層的硬度，合理的選擇掘進(jìn)機，因為掘進(jìn)機型號不同性能也不同[5]。

在礦開采工作中，巷道是我們需要長期面對的普遍地形之一。巷道對于通風(fēng)、排水、運輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)都會發(fā)揮重要作用。因此，我們需要對礦開采工程進(jìn)行妥善規(guī)劃。除此以外，礦的開采量與掘進(jìn)回采有著強大的關(guān)聯(lián)性，而這一切環(huán)節(jié)，都無法脫離先進(jìn)的掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的支撐。就我國目前在礦巷道高效掘進(jìn)技術(shù)的探索歷程看來，其在實際中的實用性表現(xiàn)是不容小覷的。目前，在我國，這項技術(shù)的使用主要通過兩種方式實現(xiàn)：第一種是綜合機械化掘進(jìn)技術(shù)，顧名思義，這項技術(shù)的使用，依舊需要大量的機械進(jìn)行支撐。在具體的運作過程中，由于其裝載機液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡單，穩(wěn)定性也較強，在加之以加油裝置的加持，使綜合機械化掘進(jìn)技術(shù)具有較強的穩(wěn)定性，在面對突發(fā)情況的表現(xiàn)十分優(yōu)異，安全性良好；另外，掘錨機組掘錨一體化掘進(jìn)技術(shù)，也是礦巷道內(nèi)高效掘進(jìn)技術(shù)的重要組成部分之一。這項技術(shù)是新時代礦開采在技術(shù)創(chuàng)新方面的成就與表現(xiàn)，首先它放棄了傳統(tǒng)技術(shù)在設(shè)備需求上的懸臂式掘進(jìn)機和連續(xù)采礦機，轉(zhuǎn)而使用了可以同時滿足多項能效的一體化機械設(shè)備。這樣的機械更新與變革，使得其在技術(shù)水準(zhǔn)上得到了質(zhì)的飛躍。但掘錨機組掘錨設(shè)備購置成本較高，一般企業(yè)很難在資金上提供支持。

2.2 噴漿支護(hù)技術(shù)與錨桿支護(hù)技術(shù)

噴漿支護(hù)技術(shù)也是掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的重要組成部分之一。它的工作原理是：通過壓縮空氣形成動力向上噴射水泥砂漿作為基礎(chǔ)的支護(hù)層。這種技術(shù)的安全性相對較高，但是有利必有弊。

相對于高效的采礦巷道高效掘進(jìn)技術(shù)，噴漿支護(hù)技術(shù)應(yīng)用范圍比較受限。這種技術(shù)在使用的過程之中，對于礦區(qū)穩(wěn)定性具有較高的要求。另外，在上文我們已經(jīng)提及：地下礦產(chǎn)資源的開采工作中，對于巷道的規(guī)劃是所有工作中的重中之重。那么，在支護(hù)環(huán)節(jié)對于其形成穩(wěn)定支護(hù)，無疑就也是一項關(guān)鍵性的重要環(huán)節(jié)。

為了深化對于這一環(huán)節(jié)的先行性工作，錨桿支護(hù)技術(shù)已經(jīng)被廣泛的采用到礦區(qū)工作之中。錨桿支護(hù)的技術(shù)優(yōu)點就是穩(wěn)定性強且密度足夠大，能夠最大限度上保證安全。并且，與其他安全性高的技術(shù)相較，其在掘進(jìn)效率上也并不落后。由是，錨桿支護(hù)技術(shù)如今才能夠作為一項關(guān)鍵技術(shù)而得到廣泛的認(rèn)可與頻繁地使用。

2.3 U型鋼支護(hù)技術(shù)

礦開采的過程中是十分危險的，歷史上和過去發(fā)生的礦難數(shù)不勝數(shù)，在開采的過程中，最常見遇到的緊急情況是礦層破裂，從而引起災(zāi)難性坍塌事件[6]。

為了避礦層坍塌，保證采礦過程中安全性，安全性工作一定要科學(xué)合理。因此，為了避免坍塌事故的發(fā)生，最常用的頒發(fā)是在礦下進(jìn)行U型鋼支護(hù)，防止礦層斷裂，避免坍塌現(xiàn)象的發(fā)生。

2.4 坡頂支護(hù)技術(shù)

在掘進(jìn)支護(hù)過程中，為了更好地發(fā)揮其效果，可以采取坡頂法。在開采掘進(jìn)的過程中，如果發(fā)生巖層斷裂，可以運用掘進(jìn)機沖擊，從而頂板圍巖能夠適當(dāng)?shù)谋４妗Ａ硗猓€可以利用拋網(wǎng)的方式進(jìn)行支護(hù)工作。

2.5 后退臥底支護(hù)技術(shù)

在開礦掘進(jìn)的過程中，有時候會產(chǎn)生下移的情況，為了保障在采礦過程的安全性，一旦發(fā)生下移應(yīng)該快速采取后退臥底支護(hù)技術(shù)，用后退臥底的方式馬上進(jìn)行支護(hù)。

在支護(hù)的過程中，要判斷斷層是否有力的支撐點，斷層是否堅固，上下是否超過2.5米以上，再采用后退臥底的方式進(jìn)行支護(hù)，這樣可以能夠最大限度的保證礦層和巷道的穩(wěn)固性。

2.6 礦開采技術(shù)的其他注意事項

礦在開采的過程中會遇到各種各樣的情況，有些情況的發(fā)生可以依靠科學(xué)的防護(hù)措施避免，有些意外情況因為地質(zhì)條件比較復(fù)雜的原因無法避免。在開采的過程中，人員的素質(zhì)、使用的設(shè)備等情況都是不一樣的，因此應(yīng)該結(jié)合實際情況，采用的合適的機械設(shè)備，在采礦的過程中還要注意各種突發(fā)情況的發(fā)生，注意各種防護(hù)細(xì)節(jié)，加強開采過程中的安全管理工作，在保證效率的同時也要兼顧安全各項工作的落實。

綜上，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，礦開采的技術(shù)設(shè)備也在不斷的升級，但是技術(shù)在提升的過程中，礦安全工作和防護(hù)也要跟上。隨著我國工業(yè)的進(jìn)步，市場上各種礦企業(yè)采用了各種新技術(shù)促進(jìn)生產(chǎn)效率的提高，并且也在生產(chǎn)實踐中不斷探索新的生產(chǎn)技術(shù)，這些新技術(shù)一方面可以提高礦開采的安全管理水平，提高礦開采的安全性，防止各種事故的發(fā)生，另一方面，新技術(shù)的廣泛應(yīng)用可以節(jié)省人力成本，提高工作效率，為我國的能源安全和能源保證提供堅實的技術(shù)保障。