井下采礦生產(chǎn)技術(shù)及采礦方法的選擇探討

劉會(huì)龍 楊壯 李志偉 王志鵬 索曉明

摘 要：本文分析了影響井下采礦生產(chǎn)技術(shù)及采礦方法選擇的因素，研究了井下采礦生產(chǎn)技術(shù)及采礦方法的相關(guān)問(wèn)題，希望對(duì)提高井下采礦生產(chǎn)技術(shù)及采礦方法有所幫助。

關(guān)鍵詞：煤礦生產(chǎn);井下采礦;生產(chǎn)技術(shù);采礦方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TD80 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）13-0116-02

0 引言

現(xiàn)階段，隨著煤礦開(kāi)采規(guī)模的擴(kuò)大與開(kāi)采數(shù)量的增加，井下采礦深度不斷加深，采礦難度不斷提高，這在很大程度上就決定了對(duì)井下采礦生產(chǎn)技術(shù)及采礦方法的選擇要科學(xué)合理，慎之又慎，在保證安全生產(chǎn)的前提下，提高井下采礦的經(jīng)濟(jì)效益，只要這樣才能有效實(shí)現(xiàn)資源的合理利用與促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展。

1影響井下采礦生產(chǎn)技術(shù)及采礦方法選擇的因素

1.1 采礦方法選擇的地質(zhì)情況因素

（1）煤炭的開(kāi)采深度。在對(duì)煤炭的開(kāi)采深度進(jìn)行井下采礦生產(chǎn)技術(shù)及采礦方法的選擇時(shí)，應(yīng)首要對(duì)待開(kāi)采煤礦頂煤的冒放性進(jìn)行計(jì)算考量，然后確定好開(kāi)采深度與之的關(guān)系，再進(jìn)行最終所用井下采礦生產(chǎn)技術(shù)與采礦方法的確認(rèn)。（2）煤層的強(qiáng)度。煤層的強(qiáng)度直接關(guān)系到煤層抗壓性與內(nèi)外裂隙發(fā)育情況，對(duì)井下采礦生產(chǎn)技術(shù)與采礦方法的確認(rèn)有直接影響，一旦井下采礦生產(chǎn)技術(shù)與采礦方法的選擇與煤層本身的強(qiáng)度出現(xiàn)不匹配情況，很有可能引發(fā)安全生產(chǎn)事故。（3）煤層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。硬煤層、淺埋深、硬頂板等都屬于煤層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不同的煤層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)能夠應(yīng)用的井下采礦生產(chǎn)技術(shù)及采礦方法有所不同，比如在井下對(duì)薄煤層進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，應(yīng)做好圍巖的支護(hù)加固，利用大功率、小體積的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行作業(yè)。而在應(yīng)對(duì)含有堅(jiān)硬巖石的煤層時(shí)，為不影響頂煤的冒放性及降落，應(yīng)合理選擇井下采礦生產(chǎn)技術(shù)及采礦方法。

1.2 采礦方法選擇的技術(shù)成熟度因素

無(wú)論是針對(duì)何種地質(zhì)情況進(jìn)行井下采礦生產(chǎn)技術(shù)及采礦方法的選擇，技術(shù)與方法本身的成熟度都應(yīng)該是第一位就要考慮的因素?？剂恳豁?xiàng)技術(shù)與方法是否達(dá)到成熟狀態(tài)，基礎(chǔ)設(shè)施水平、裝備技術(shù)水平與應(yīng)用實(shí)際情況等都是重要的考量?jī)?nèi)容。一項(xiàng)井下采礦生產(chǎn)技術(shù)及采礦方法的成熟度越高，就證明這項(xiàng)技術(shù)與方法的適用性更好，安全性更高，能夠最大程度保證煤礦井下開(kāi)采的安全高效。

1.3 采礦方法選擇的物質(zhì)基礎(chǔ)因素

井下采礦生產(chǎn)技術(shù)及采礦方法的使用離不開(kāi)機(jī)械設(shè)備，對(duì)于機(jī)械設(shè)備的引入使用是一項(xiàng)耗資巨大的項(xiàng)目，需要有良好的物質(zhì)基礎(chǔ)作為保障。為保證機(jī)械設(shè)備引入的經(jīng)濟(jì)性，需要綜合考量投入與產(chǎn)出的關(guān)系，進(jìn)行系統(tǒng)的分析判斷，在實(shí)際物質(zhì)基礎(chǔ)之上選擇性價(jià)比最優(yōu)的機(jī)械設(shè)備投入到井下采礦當(dāng)中，以保證選用的井下采礦生產(chǎn)技術(shù)及采礦方法能夠最大程度發(fā)揮作用。

2 井下采礦生產(chǎn)技術(shù)

2.1 針對(duì)于不同井下開(kāi)采環(huán)境的井下采礦生產(chǎn)技術(shù)

（1）復(fù)雜環(huán)境狀態(tài)下的開(kāi)采技術(shù)。現(xiàn)階段，隨著煤礦資源的大量使用，良好環(huán)境狀態(tài)下煤礦資源基本被開(kāi)發(fā)完成，而待開(kāi)采煤礦所處環(huán)境多為復(fù)雜環(huán)境，開(kāi)采的難度大幅提高，特別是礦床的地質(zhì)復(fù)雜性尤為突出。在復(fù)雜環(huán)境狀態(tài)下應(yīng)用的開(kāi)采技術(shù)，其技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)包括巷道維護(hù)、巖層穩(wěn)固、通風(fēng)排水、采空區(qū)處理等內(nèi)容。總體來(lái)看，現(xiàn)階段井下采礦所面臨的復(fù)雜環(huán)境狀態(tài)包括礦體破碎疏松和地下水豐沛。應(yīng)對(duì)礦體破碎疏松的環(huán)境狀態(tài)，應(yīng)在前期做好地質(zhì)勘查工作，判斷造成礦體破碎疏松的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)情況，合理編制巷道結(jié)構(gòu)、巖層加固等開(kāi)采方案，保證井下開(kāi)采的高效與安全[1]。（2）地下殘留礦體的開(kāi)采技術(shù)。地下殘留礦體的形成是無(wú)序開(kāi)采造成的不良后果，對(duì)煤礦資源造成一定的破壞與浪費(fèi)。在國(guó)家提倡可持續(xù)發(fā)展，提高資源利用率的當(dāng)下，加強(qiáng)做好地下殘留礦體的開(kāi)采十分重要。現(xiàn)階段，在對(duì)地下殘留礦體進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，突出的問(wèn)題包括地壓不穩(wěn)、巖層失控、巷道受損等，為解決問(wèn)題，保證井下開(kāi)采的效果，技術(shù)應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意做到對(duì)開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，以此提高開(kāi)采技術(shù)應(yīng)用的針對(duì)性，優(yōu)化開(kāi)采方案，加大采空區(qū)探測(cè)力度，降低貧化損失，做好對(duì)礦體邊坡的變形監(jiān)測(cè)及預(yù)警，以確保地下殘留礦體開(kāi)采技術(shù)應(yīng)用時(shí)環(huán)境的穩(wěn)定。（3）深井采礦技術(shù)。目前看來(lái)，深井采礦技術(shù)在應(yīng)用時(shí)具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性，技術(shù)應(yīng)用中所遇到的問(wèn)題具有獨(dú)特性，比如地壓控制、提升運(yùn)輸、深部通風(fēng)排水等，這些都加劇了深井采礦技術(shù)應(yīng)用的難度。針對(duì)深井采礦技術(shù)，目前我國(guó)主流的技術(shù)發(fā)展方向包括地壓監(jiān)測(cè)與預(yù)警、深井圍巖分布及優(yōu)化、熱害處理、深井巷道高效掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)等。

2.2 不同應(yīng)用形式的采礦生產(chǎn)技術(shù)

（1）機(jī)械化采礦技術(shù)。目前看來(lái)，我國(guó)機(jī)械化采礦的主要方向是智能化、自動(dòng)化、液壓化、系統(tǒng)化，隨著研究的不斷深入，在機(jī)械化采礦方面取得了一定的成績(jī)，比如卡車(chē)噸數(shù)明顯提升，突出100t，無(wú)人駕駛技術(shù)得以應(yīng)用，電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)向遠(yuǎn)程控制與微型化轉(zhuǎn)變等。目前能夠成套應(yīng)用機(jī)械化采礦技術(shù)的煤礦類(lèi)型包括硬煤層、淺埋深、硬頂板、緩傾斜、壁層長(zhǎng)等，隨著機(jī)械化采礦技術(shù)的成套應(yīng)用，系統(tǒng)化發(fā)展趨勢(shì)愈發(fā)明顯，向著井下開(kāi)采高效、高產(chǎn)、安全的目標(biāo)穩(wěn)定邁進(jìn)。（2）巷道布置采礦技術(shù)。巷道布置在井下采礦中是十分關(guān)鍵的工作內(nèi)容，不僅關(guān)系到井下采礦的效率和產(chǎn)量，同時(shí)也關(guān)系到井下采礦的經(jīng)濟(jì)成本。目前看來(lái)，巷道布置的方式是井下采礦技術(shù)與方法選擇的最終體現(xiàn)，科學(xué)合理的進(jìn)行巷道布置，其發(fā)揮的作用能夠在矸石運(yùn)輸方面得到充分體現(xiàn)，大大縮減了矸石運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間，降低了矸石運(yùn)輸?shù)某杀?，而且通過(guò)良好的巷道布置能夠?qū)崿F(xiàn)掘進(jìn)作業(yè)與井下開(kāi)采同步進(jìn)行，從而使得井下開(kāi)采安全的同時(shí)，效率大幅提升。（3）圍巖控制采礦技術(shù)。圍巖的穩(wěn)定性直接關(guān)系到井下采礦人員的生命安全。對(duì)于圍巖穩(wěn)定性的控制，應(yīng)在結(jié)合實(shí)際地質(zhì)狀況，通過(guò)精準(zhǔn)測(cè)量與分析后制定控制方案，良好的圍巖控制理論，能夠確保圍巖控制采礦技術(shù)的全面應(yīng)用[2]。在進(jìn)行圍巖控制采礦技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，煤層頂板的類(lèi)型是需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，一般情況下，煤層頂板的巖層類(lèi)型包括堅(jiān)硬與破碎兩類(lèi)，傳統(tǒng)的圍巖控制采礦技術(shù)主要以施工復(fù)雜、成本較高的深孔預(yù)裂爆破處理、高壓注水等技術(shù)為主，但是隨著井下采礦環(huán)境的日趨復(fù)雜，圍巖控制的要求提高，傳統(tǒng)技術(shù)的使用受限明顯，為此對(duì)于新技術(shù)的研究十分必要。

3 井下采礦方法

3.1 回采式采礦方法

回采式采礦方法是現(xiàn)階段使用較為普遍的井下采礦方法，運(yùn)用原理是將設(shè)備通過(guò)鑿巖聯(lián)絡(luò)巷運(yùn)入鑿巖，并于礦體上盤(pán)部位進(jìn)行鑿巖通道與回風(fēng)巷的互聯(lián)互通，以此形成方便鑿巖車(chē)通過(guò)并運(yùn)輸?shù)V石的通道。具體應(yīng)用過(guò)程中，可選擇預(yù)留礦柱或者不留礦柱，前者是將礦柱預(yù)留在相鄰盤(pán)區(qū)之間，礦柱長(zhǎng)度為200m～350m，間隔100m，開(kāi)采范圍為100m以內(nèi)的剩余區(qū)域，具有巷道穩(wěn)定性高，開(kāi)采安全性高的特點(diǎn)。而后者則不在相鄰盤(pán)區(qū)之間預(yù)留礦柱，只是按照100m的間隔設(shè)置開(kāi)采區(qū)，并配合使用填充法由中間地段開(kāi)始，完成整個(gè)區(qū)域的開(kāi)采。

3.2 填充式采礦方法

填充式采礦方法在出礦、落礦與支護(hù)等方面對(duì)機(jī)械設(shè)備的使用有所要求，多為大型機(jī)械設(shè)備?，F(xiàn)階段，比較突出的填充式采礦方法為膠結(jié)式，膠結(jié)式的發(fā)展主要經(jīng)歷分級(jí)尾砂膠結(jié)填充、全尾砂高濃膠結(jié)填充和穩(wěn)定全尾砂膠結(jié)填充三個(gè)階段。以膠結(jié)式填充采礦方法為代表，我國(guó)的填充式采礦方法發(fā)展迅速，結(jié)構(gòu)參數(shù)不斷優(yōu)化，已經(jīng)具備世界一流水平，在擴(kuò)大開(kāi)采規(guī)模與節(jié)約成本方面優(yōu)勢(shì)明顯[3]。另外，隨著時(shí)代的進(jìn)步發(fā)展，填充式采礦方法已經(jīng)邁向全新領(lǐng)域，其核心內(nèi)容為適用于村莊保護(hù)的組合填充技術(shù)與房屋加固改造重建技術(shù)等，對(duì)于掌握上覆巖層運(yùn)動(dòng)、地表下陷規(guī)律，合理保護(hù)地表環(huán)境、地下水資源，實(shí)現(xiàn)沉降精準(zhǔn)控制等方面具有重要意義。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，井下采礦生產(chǎn)技術(shù)及采礦方法的選擇直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)的產(chǎn)量、效能與安全，為此要根據(jù)實(shí)際情況合理準(zhǔn)確選用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，井下采礦生產(chǎn)技術(shù)及采礦方法的先進(jìn)性不斷提高，由此也為不同類(lèi)型井下采礦的進(jìn)行提供了更多選擇，機(jī)械化、現(xiàn)代化、自動(dòng)化趨勢(shì)愈發(fā)明顯。

參考文獻(xiàn)

[1] 李召平.煤礦井下采礦生產(chǎn)技術(shù)及采礦方法的選擇策略研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2020（6）：4096.

[2] 李蘭雪.煤礦井下采礦生產(chǎn)技術(shù)及采礦方法的選擇策略研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2020（6）：4105.

[3] 豐建剛.煤礦采礦新技術(shù)與開(kāi)采方法的探討[J].當(dāng)代化工研究，

2020（2）：130-131.

Abstract：This paper analyzes the factors affecting the selection of underground mining production technology and mining method， and studies the related problems of underground mining production technology and mining method， hope to improve the underground mining production technology and mining methods.

Key words：coal mine production;underground mining;production technology;mining method

收稿日期：2020-06-08

作者簡(jiǎn)介：劉會(huì)龍（1988—），男，河北新樂(lè)人，本科，助理工程師，研究方向：采礦工程。