井工煤礦采掘技術分析

趙 江

(山西同煤集團綜采裝備安裝分公司，山西 大同 037041)

0 引言

由于我國煤礦存儲地的環境多樣復雜[1]，而能夠合適井工煤礦開采的煤炭含量占煤炭總含量的96%以上，通常情況下煤田都處在瓦斯含量高、地層條件復雜、含水量高的地理環境中，因此在煤礦采掘過程中若是沒有足夠成熟的技術，很容易發生自然災害，如每年都會發生的瓦斯爆炸、頂板透水、井下水災等礦井事故[2]。雖然相關工作人員為了避免礦井事故的發生，利用先進的傳感和信息技術建立了完整的安全監控系統，但是只能在煤礦開始工作的時候進行一系列的監管，在采掘過程中所發生的事故卻無法避免。有數據統計2011年因采掘技術運用不當所造成的礦井事故103起，其中，由于采掘過程中造成水災事故的32起，瓦斯事故18起。

1 我國井工煤礦采掘技術的不足之處

我國煤礦資源雖然很充足，但是隨著可持續發展政策的推進，全國都在呼吁節能減排，因此在煤礦采掘技術方面也要進行一定的改革[3]。近些年煤炭開采量不斷的擴大，大部分地區的資源已經耗盡，因此對于煤礦開采工作來說是越來越難。文中將會對當下采掘技術的難點進行闡述。

1.1 對地質條件的研究受限

雖然我國的科學技術比較發達，但是對煤礦地質以及分布的情況還是無法準確的掌握，這就會導致在煤礦采掘面的布置過程中沒合理開采。我國地大物博，不同的地點有著不同的地質條件，因此想要提高煤礦的開采率就需要在不同的地點使用不一樣的開采技術，才能實現有效的開采。

1.2 設備陳舊

雖然我國的技術不斷的在發展，但是當下運用的采煤設備都是從國外進口的，我國自主研發的雖有一定的特點，但相比之下，還是有一些核心的技術相對落后。因此只能花費大量的資金去購買進口設備，由于受到技術的限制，后期機械的維護成本也是相當之高，這也變相的提高了煤礦采掘成本，因此一些企業為了降低成本運用國內生產的采煤機械，可是無法滿足大量的市場需求[4]，之所以國外的機械好，是因為采用了集成化的技術，能夠將采掘技術進行一定的智能化，在機械設備上設置固定的參數基本不會產生誤差。面臨這樣的問題相關研發人員更應該在采掘設備上進行突破，實現自身的特長。

1.3 礦井管理水平有限

我國煤礦開采的方式為井工采掘，該采掘方式有一定的危險性，若不能夠加強管理很可能導致企業產生大量的經濟損失，更有甚者會危及工作人員的生命安全。因此不僅要對采掘技術進行優化，還要對采掘的整個過程進行謹慎的管理，以便于實現高效的開采效率[5]。但目前的管理方式已經無法滿足采掘技術的更新，因此片面的管理對于采掘技術的創新及優化無任何的實際意義，這也是阻礙我國煤礦采掘技術發展的重要因素之一，導致采掘技術沒有被深層次的應用。因此要針對不同的技術進行不同的管理，才能讓采掘技術發揮最大的潛能。

2 井工煤礦采掘技術原則

礦井采煤時，應選擇合理的采煤技術。而采掘技術的選擇須遵循兩個原則。第1個原則是遵循技術標準，即考慮采動的影響以及影響程度。當采煤進行時，地表運動經常發生，而地表變形往往發生在地表移動時，這是采礦時所展現出來的特點。在采煤方法的選擇中，須充分考慮地表的運動和變形。對于一些淺層煤層來說更應該考慮以上因素。第2個原則是必須計算資源的回收率。為獲得更好的經濟效益，必須計算煤炭回收率。采礦中必須保證采煤過程的安全。就經濟效益而言，必須進行人、物和財力的礦業投資核算。如果支出大于收入，企業就不需要繼續進行煤礦開采了。因此，在選擇礦井采煤方法時必須遵循這兩項原則。只有這樣，公司才能保證安全施工，確保生產過程中的經濟效益。

3 煤礦采掘技術分析

3.1 離層注漿技術

在采煤過程中，經常發生地面沉降對地面建筑物產生影響。為更好地開采煤炭，采用一種新的“三下”采煤方法，即注漿法。這種方法可控制或減緩地面沉降的情況。采用該方法采煤時，須對覆蓋層的結構進行分析，準確地選擇分離區的位置，并掌握分離層的發展。利用分層的注漿方法可取得較好的效果，無論地面沉降有多快，都能取得很好的效果，當采用分離技術進行充填時，主要是為了有效控制上覆巖層沉降的速度，進而控制地表沉降速度。操作時，首先從地面上進行鉆孔分層，填充物由孔注入的高壓地層，充填主要是為了有效地控制地層的沉降，并以填料支撐覆巖。隔離區注漿施工有許多優點，在與分隔帶的灌漿施工過程中，投資非常小，施工也很容易。

3.2 煤炭地下氣化技術

地下煤炭氣化技術屬于一種特殊的采礦方法，它是通過煤的熱化學作用控制地下煤的燃燒和產生可燃氣體的過程。地下煤氣化技術具有投資少、施工周期短、見效快、經濟效益好等優點。尤其適合我國煤礦地質條件復雜、低質量煤比重高的情況，具有廣闊的應用前景。煤炭地下氣化技術的研究與改進，必須結合長廊和大面礦，進行大規模地下氣化試驗，轉化為連續穩定的生產力。

3.3 清潔采掘技術

粉塵污染是煤礦開采中不可避免的問題。在煤礦生產過程中，煤層瓦斯預排采可以有效地減少生產過程中產生的氣體量，不僅保證了安全生產，而且減少了礦井廢氣對環境的污染。在粉塵處理方面，高壓噴霧或高壓水輔助切割技術主要用于有效控制采煤機剪切過程中產生的粉塵，同時降低粉塵爆炸的風險，在挖掘工作面，采用內部和外部噴霧劑的組合來減少懸浮粉塵。此外，還通過通風除塵、泡沫除塵、聲波霧化除塵等措施進行綜合治理。利用疏松地層過濾法處理煤礦生產過程中的高污染水，滿足井下工業生產用水標準、實現尾礦處理工藝，實現礦泥回收率，清洗水閉路循環，顯著提高經濟效益。

3.4 BIM技術建立可視化模型

礦井設計是礦井生產的重要組成部分。如果不能合理地設計，就會引起頻繁的礦井事故。采礦項目的主要工作對象是打井和施工作業，因此可以使用先進的BIM技術，即利用建立三維和虛擬現實模型來實現更直觀的畫面。此外，還可以計算采礦項目的投資金額，進行圖紙的輸出，并對工作量進行統計工作。

4 結語

煤礦開采技術的應用，是整個煤礦行業發展的基礎，只有運用了正確的技術才能保證煤礦開采成功，避免一系列不必要的麻煩。在完善采掘技術的過程中，首先要對會產生事故的因素進行分析，在開采設計過程中，需要設計一個井筒，然后要打造井底巷道，布置采區巷道也就是在拓展可作業的工作面，這個過程要保證工作人員的安全問題。當采到煤礦資源后就需要經過一系列的步驟將煤運到井上，這個過程中不允許有任何的差池，比如說工作面發生變化，或者采掘的時候沒有將巷道的寬度設計好都會影響生產活力。因此想要選擇合理的采掘技術就需要在這幾個出現問題的地方加以改進和預防。