煤礦井下采礦技術存在問題及解決對策

張其堂

中圖分類號：F407.2 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2018）4-159-02

摘要 我國是世界第一大產煤國，而且我國的一次能源消費中70%的比例被煤炭資源所占據，所以對于我國來說，煤炭行業是關系我國經濟命脈的重要基礎產業，煤礦資源又是確保經濟社會發展的重要前提。隨著經濟社會的不斷發展，社會對煤礦資源的需求量依然在不斷上漲，這對煤礦企業的生產質量和效率提出了更高的要求，同時安全生產的問題也不容忽視。目前我國煤炭行業安全形式稍有嚴峻，因此要著重預防和控制煤炭行業事故的發生。基于上述問題，本文對現在煤礦中的井下采礦技術普遍存在的問題進行了分析，并討論得出了相關的解決對策，為我國的煤炭事業的快速發展提供一點參考幫助。

關鍵詞 井下采礦技術 存在問題 解決對策

煤是當今我國第一大能源，煤礦資源的生產通常以井下開采作業為主，我國的地質條件比較多樣，煤炭資源較為豐富，不同地區的煤礦開采便因地制宜。井下采礦技術是煤礦開采和生產的關鍵技術，其中的要點就是對于井下采礦需要結合傳統的人工采煤技術，保留其合理的經驗技巧，同時又要使用先進的高端科技設備進行總體控制，從整體上把握開采作業的安全高效。目前隨著科學技術的不斷發展，井下采礦技術不斷得到了完善，井下采礦的效率也在不斷提升，但是仍有一部分井下作業問題還沒有得到解決，下文先簡單介紹井下采礦技術的要點，并就井下采礦技術的安全問題進行詳細分析并尋找解決方法。

一、井下采礦技術介紹

目前我國煤炭資源井下開采的一般步驟就是先要安排專業人員對所要進行的煤礦開采地進行巷道布置及工藝技術選擇，然后開發商聘請專家進行點評，對其中不合理的開采方案和開采方法進行改進，最終確保所選的開采技術采布置方案與實際情況相匹配，從而實現開采效益最大化的目標。

（一）井下煤炭主要開采方法

目前井下煤炭開采方法的主要差別是地壓管理中的回采空區處理方法不同，那么根據這一處理方法的不同將其分為三類，分別是空場法、崩落法、充填法。空場法和崩落法都是采用崩落圍巖的方法處理采空區。空場法中主要有分段空場法、階段礦房法。

（二）井下采礦主要技術

1.機械化采礦技術。井下機械化采礦技術是井下開采最常用的一種開采技術，該技術主要利用滾筒式采煤機和相關機械化生產設備進行開采作業。從總體來講，井下機械開采的效率不高，不過在面對一些煤炭資源形成面比較差的采礦工作時作用巨大。

2.水力采煤技術。該技術的原理是借助水流的作用進行井下運煤作業，因為其是采用水流作業，采礦人員便不需要下井工作，從一定程度上提高了安全性，極大降低了煤炭開采事故的發生率。同時，水力采煤技術還能打破井下地形條件的限制，不僅減少了煤礦開采工作面的支護，還簡化了井下采煤的操作工序，安全又高效。

3.爆破采礦技術。爆破采礦技術也是井下煤礦開采常用的技術，技術要點主要包括打眼和落煤。操作人員根據勘探結果選擇炸藥和雷管，然后再精確計算的情況下爆破，最終安全落煤。爆破過程要對參與人員做好保護措施。

4.地下氣化技術。地下氣化技術是指煤炭在燃燒過程中產生的熱化學作用，該燃燒過程可以被控制，從而實現煤炭的地下氣化。該技術的特點是投資少、成本低、安全高效、工期短、效益高，適合像我國地質條件復雜的煤礦開采工作。

二、井下采礦技術的主要問題

（一）煤礦井下自燃發火

從科學方面講，煤炭自燃過程的實質是煤氧化放熱和散熱這對矛盾運動發展的過程。當在井下的煤炭發熱大于散熱，一旦超過臨界溫度，煤體就會發生自燃。煤炭自燃情況的關注要點是煤的放熱強度。在我國，煤礦的主要災害之一就包括自燃火災，而且自燃現象絕大部分發生在采空區附近。其中煤體放熱的主要根源是煤氧復合，常溫條件下，煤氧的復合速度緩慢，因此對兩者的復合程度難以區分，進而就無法很好的控制自燃現象的發生。

（二）瓦斯事故

除了自燃這一煤炭事故之外，瓦斯事故又占了煤礦災害事故很大的比重，瓦斯事故在井下采礦作業中發生率較高，危險和后果也十分嚴重。瓦斯事故的主要表現形式是瓦斯爆炸，主要就是瓦斯在一定空間內濃度超標引起的。瓦斯是與煤炭伴生、以吸附狀態儲存于煤層內的非常規天然氣，它的主要成分為甲烷，其熱量值是煤的2～5倍。可以說瓦斯與天然氣相當，與天然氣燃燒一樣，沒有污染，但是在井下作業時，瓦斯的濃度很難控制，當瓦斯空氣濃度達到5%～16%時，遇明火就會爆炸，如果此時井下開采環境的通風條件又很差，就更加大了爆炸的危險。這便是瓦斯爆炸的根源所在。但是如果把井下的瓦斯直接排放到大氣中，其又會對環境造成巨大的破壞，所以在實際井下采煤作業中必須對瓦斯進行科學的處理，全面放止瓦斯爆炸事故的發生，降低因此帶來的經濟損失。

（三）內部空間支護結構的設計困難

我國井下采煤作業時基本采用的是木材支護結構，這無疑對于內部的安全有所影響，即可能帶來的煤礦內部坍塌問題，這就需要對采用木材支護結構所帶來的安全隱患進行系統分析，針對以往因此而發生的事故的發生頻率進行全面統計，最后決定是否需要全面轉換際支護材質，促進井下采煤作業的整體安全效益。

三、解決辦法

在上文介紹了井下采礦作業的主要問題后，結合現代煤礦井下開采的規范要求和相關作業標準，提出以下解決方法：

（一）注重井下開采地熱的控制

在上文分析提到的第二個瓦斯事故中介紹到，瓦斯是伴隨著煤炭的生成而存在的，所以井下采礦作業中，由于煤礦自燃條件所產生的客觀條件決定了瓦斯或者地熱問題是不可避免的。做好井下的通風和地熱控制是井下開采煤礦所需要關注的首要問題，這可以有效化解掉由瓦斯和地熱所帶來的對煤礦井下開采安全的威脅。在井下采礦過程中，地熱會隨著煤礦開采溫度不斷的增加而相應提升，此時平時簡單的通風措施對于降低井下作業環境的溫度效果并不明顯，所以必要時，需要在井下安裝空調來實現降溫的目的，從而確保開采生產安全。目前在井下煤礦空調的安裝方面主要有兩種方式，一種是集中安裝的方式，另一種是分散安裝的方式。這兩種安裝方式的主要區別點是成本，分散式空調的安裝成本比較低，安裝的過程也較為簡單，但是該方式安裝的空調制冷的溫度是卻比較低，所以在目前煤礦空調安裝中并沒有得到非常廣泛的應用，相反的，集中式空調安裝在現代煤礦井下開采中應用廣泛，不僅僅是因為此安裝方式的降溫效率高度，而且其通風效果好，能夠有效的改善井下的高溫問題。

（二）嚴格遵守井下開采事項要求

所有煤礦企業本身就在井下開采過程中制定了相關注意事項，為的就是保障開采過程的安全以及開采人員的人身財產安全，同時確保煤礦井下開采作業的順利進行。那么在井下采礦過程中，為了確保井下開采的安全和效率，必須嚴格遵守以下注意事項：

1.所有人員在井下作業和行走的過程中，嚴禁打鬧和嬉戲，在經過斜井的時候，一定要做到行車和行人想分開，做好井然有序，安全至上。

2.每個下井人員都有惡人對井下的一切通風設施進行維護和保護，從而確保井下作業的通風效果達標。

3..在進入井下作業之前，要安排專門人員對下井人員攜帶的物品進行嚴格檢查，以下如點火用品、安全帽、自救器和相關工具等必備工具可以攜帶，危險品易燃品要嚴格禁止等。

4.當井下作業機組出現問題的時候，為了確保生產安全，一定要在第一時間與采礦的現場指揮和負責人員相聯系，及時處理機組故障，為后續的開采工作奠定良好基礎。

四、結語

我國的煤炭開采規模和數量巨大，并且由于國各個地區的地質條件的差別較大，因而不同地區的井下開采過程所采用的方式和技術選擇也是不同的。因而要根據具體情況具體選擇。同時為了有效避免井下開采過程中的瓦斯事故、自燃起火等問題，就要在開采過程中格外注意做好通風降溫、巷道設計、注意事項遵守以及井下開采技術優化選擇等相關工作，確保井下采礦作業安全高效進行。