探討煤礦開采技術(shù)及工藝

張國毅

山西忻州神達(dá)集團(tuán)寧武棲鳳煤業(yè)有限公司，中國·山西 忻州 034000

1 引言

近幾十年來，煤炭資源的使用量和需求量呈現(xiàn)出前所未有的增長趨勢，如以第二產(chǎn)業(yè)為主的各種工廠。這也就意味著那些以煤礦開采為主的企業(yè)需要不斷地加大開采的力度，投入更多的精力和時間以滿足當(dāng)前不同行業(yè)對煤炭資源的需求量。但是，就當(dāng)前來說，中國煤礦開采的各種設(shè)備設(shè)施相對來說較為落后，被開采地區(qū)和場所極其容易受到地質(zhì)條件的影響，開采過程中發(fā)生安全事故的概率和頻率也在不斷上升，煤炭開采還出現(xiàn)了許多浪費的情況，總量在下降。由此可見，探索和研究更好的煤礦開采工藝和技術(shù)就顯得極為重要。

2 煤礦開采過程中技術(shù)和工藝的現(xiàn)實狀況

2.1 煤礦開采技術(shù)多樣化，工藝手段豐富、方法多元

就目前來說，中國煤礦企業(yè)在總體上分為三種類型。第一是鄉(xiāng)鎮(zhèn)型；第二是地方型；第三是國有型。這三種類型在發(fā)展趨勢和發(fā)展的側(cè)重點上是千差萬別的，所以在技術(shù)的投入和使用方面也存在著極大的差異性，再加上不同的地區(qū)和區(qū)域所表現(xiàn)出的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和整體構(gòu)造有很大的區(qū)別，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和發(fā)展速度以及發(fā)展方向等都表現(xiàn)出明顯的差異。因此，有些地區(qū)可能已經(jīng)從整體上實現(xiàn)了機械化的開采工作，有著極高的開采率，但是有些地方所使用的設(shè)備和投入的各種工藝仍然相對來說較為落后，這就出現(xiàn)了開采技術(shù)多元化、方式多樣情況。從整體上來說，中國煤礦開采的技術(shù)和水平仍然處在半自動化和半機械化的層面與階段，生產(chǎn)效率和開采效率與那些經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高的發(fā)達(dá)國家來說還存在著極大的差距。

2.2 開采技術(shù)有了極大的突破

近些年來，中國的科技發(fā)展與更新速度呈現(xiàn)出前所未有的加快趨勢，各種信息技術(shù)和計算機技術(shù)在煤礦開采作業(yè)過程中得到了廣泛使用和投入，也萌生出許多高科技創(chuàng)新型的煤礦開采技術(shù)。例如，堅硬頂板技術(shù)、綜合放頂煤技術(shù)等，這些技術(shù)的研發(fā)和使用，讓煤礦開采作業(yè)的效率和出煤量得到了顯著提升，也讓中國煤炭開采技術(shù)的發(fā)展瓶頸期得到了突破，迎來了空前未有的發(fā)展機遇。就目前來說，有一大部分的采礦企業(yè)都已經(jīng)將“三下”采煤技術(shù)運用到實際的開采工作過程中，這讓開采效率和煤礦生產(chǎn)率得到了提高。除此之外，各種煤礦開采的基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備也有了較大的更新和進(jìn)步，如電牽引采煤機等，這些新型高科技采煤機器的使用和廣泛投入都受益于中國技術(shù)發(fā)展水平提升，中國煤炭產(chǎn)量相較于發(fā)達(dá)國家來說位居前列也受此影響[1]。

2.3 開采過程更加注重綠色生態(tài)、保護(hù)環(huán)境

煤礦開采作業(yè)過程都是在地下礦井進(jìn)行，地下開采的工作在地理位置上的表現(xiàn)相對來說較為特殊，畢竟一旦開采不當(dāng)，就會導(dǎo)致地下水資源出現(xiàn)各種污染情況，煤礦地表的資源也在不同程度上會受到破壞。在煤炭資源開采出來之后，需要進(jìn)行一定的傳輸和運輸工作，在這一過程中，倘若處理不當(dāng)，必然會產(chǎn)生大面積的粉塵，這會造成周圍的空氣污染，使空氣質(zhì)量下降，因此煤礦開采對于周圍環(huán)境所帶來的威脅和不利影響是極大的。再加上一些開采工廠開采技術(shù)落后，開采設(shè)備不夠先進(jìn)，各種生態(tài)問題和環(huán)境問題就會相繼而來，并出現(xiàn)嚴(yán)重惡化的趨勢。在此背景下，中國相關(guān)的部門和人員正在不斷地加大環(huán)保開采技術(shù)和開采設(shè)備的研發(fā)與投入，積極創(chuàng)設(shè)和制造出各種新型環(huán)保的開采技術(shù)與設(shè)備，這樣才能在保證人們對煤炭資源的使用需求得到滿足的前提條件下，更好地去保護(hù)周圍的生態(tài)環(huán)境，同時確保煤礦開采行業(yè)得到長久、持續(xù)、科學(xué)、穩(wěn)定的進(jìn)步和發(fā)展。

3 煤礦開采技術(shù)及工藝分析

3.1 崩落圍巖采礦技術(shù)及工藝

所謂的崩落圍巖采礦技術(shù)實際上就是在開采之前先對周圍的巖層進(jìn)行炸裂和崩落，然后再對地表進(jìn)行嚴(yán)格控制和管理的一種新型采礦技術(shù)及工藝。簡單來說，就是通過相應(yīng)的手法和技巧來讓采礦區(qū)周圍的礦石進(jìn)行強制性的碎裂和崩落，然后再利用周圍多余的巖石對采礦區(qū)域和場所進(jìn)行整體填充的一種技術(shù)。這種技術(shù)主要是為了能夠更好地對地表和地壓進(jìn)行監(jiān)管與控制。就目前而言，這種技術(shù)的類型是多元化和多樣化的，如分層崩落法、分段崩落法等，他們在具體的采礦施工和挖掘工作過程中獲得了極為廣泛的投入和使用，這一技術(shù)的使用也使當(dāng)前煤礦產(chǎn)業(yè)的采礦總量在整體上提升了1/3，近些年來仍然呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢。但是不得不承認(rèn)的是，這種工藝與技術(shù)與當(dāng)前世界先進(jìn)技術(shù)來比，還存在極大的落后性和差異性，存在著很大的缺陷和不足[2]。

3.2 利用各種機器設(shè)備進(jìn)行放頂采煤的技術(shù)和工藝

利用各種機器設(shè)備進(jìn)行放頂采煤的技術(shù)和工藝實際上就是機械化放頂采煤方法。從專業(yè)角度來講，這種方法主要是在采礦區(qū)域煤層交互的地區(qū)底部設(shè)置一個范圍較大、距離較長的工作面，保持該工作面的實際采掘高度在2～3m，這一整體工作面設(shè)置和準(zhǔn)備完成之后，再利用采礦過程中最常規(guī)的方法進(jìn)行回采步驟，之后再借助采礦區(qū)域本身的山脈壓力或者其他的機械以及人工進(jìn)行松動的方法對所設(shè)置的設(shè)備支架上方頂部的煤層進(jìn)行整體的破碎工作，使大煤礦變成大小不一的各種散體（見圖1）。這些散體被集體運輸?shù)街Ъ芎蠓剑缓笤儆锰崆霸O(shè)置好的刮板輸送機將這些散落的煤礦進(jìn)行輸送使他們脫離工作面，最后到達(dá)地面。受不同地區(qū)地理位置和地理條件的影響，不同的采礦區(qū)域的煤層儲層條件有著極大的差異性，所以在實際的操作過程中這種方法需要隨機應(yīng)變，根據(jù)不同的情況采取具體的實施手段。就當(dāng)前來說，放頂煤開采技術(shù)在中國煤礦開采環(huán)節(jié)是極為重要的一種工藝，其發(fā)展速度也極其迅猛，這種技術(shù)的投入和使用使得礦區(qū)的開采效率得到了極大的提升，礦區(qū)的產(chǎn)量也相對來說較高，同時其生產(chǎn)成本也有所降低，這也就意味著他能夠為相應(yīng)的開采廠家?guī)砀蟮慕?jīng)濟(jì)效益。

圖1 煤礦開采現(xiàn)場

3.3 巖體進(jìn)行整體加固的工藝和技術(shù)

眾所周知，巖體加固工藝在煤礦開采過程中是極為普通使用極為廣泛和常見的一種技術(shù)。這種技術(shù)主要是在開采的過程中對開采區(qū)周圍的巖體部分進(jìn)行加固工作，防止巖石周圍出現(xiàn)崩塌、碎裂、裂縫、碎石的情況。加固巖體主要是為了防止采礦過程中由于一些突發(fā)性因素影響著采礦人員的生命安全。通常情況下，只有在礦區(qū)周圍巖石的結(jié)構(gòu)巖石本身的性質(zhì)存在不穩(wěn)定因素和潛在風(fēng)險的情況下，相關(guān)的施工人員才會采取巖體加固的方式，這種方式能夠有效避免和防止巖石在作業(yè)的過程中出現(xiàn)坍塌風(fēng)險的情況發(fā)生，確保采礦工作能夠順利展開和進(jìn)行并按時完工。例如，進(jìn)行錨索加固工藝和技術(shù)，這種方法對巖石進(jìn)行加固所產(chǎn)生的效果較高，也能夠有效穩(wěn)定采礦區(qū)周圍巖層的結(jié)構(gòu)，保證巖石在開采過程中的穩(wěn)定性和安全性。

4 結(jié)語

目前，隨著中國的經(jīng)濟(jì)和科技在各方面都取得了飛躍性的發(fā)展和進(jìn)步，各個領(lǐng)域和行業(yè)對煤炭資源的使用頻率和數(shù)量也在不斷地增加。煤礦作為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中必不可少的重要自然資源，其開采能夠有效提升和擴充中國的煤礦產(chǎn)量，為中國各行各業(yè)以及經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和革新提供更大的能源保障。因此，相關(guān)的部門和開采人員必須充分認(rèn)識到研發(fā)新的開采工藝、革新開采技術(shù)的關(guān)鍵意義，確保中國煤礦開采工作能夠有效服務(wù)與社會整體經(jīng)濟(jì)水平的提升。