探究現代化采礦工藝技術在采礦工程中的應用策略

鞏瑞杰

河鋼集團司家營研山鐵礦有限公司 河北唐山 063701

根據行業的發展現狀分析，目前為止還存在著很多不足之處，其中最為明顯的就是采礦工藝技術上的缺陷，不僅會制約采礦效率，甚至會產生各種安全隱患，如何才能在這一技術上進一步提高和完善，需要相關技術人員的深入探究與創新[1]。與此同時，新的采礦工藝出現對采礦工作人員的各方面要求也有所提升，他們不僅要掌握相應的理論，更要深入學習新的采礦工藝與技術，以此來推行現代化采礦業發展。

1 采礦工藝技術概述

在工業化發展前期，由于無節制的采集和運用，導致礦產資源一度面臨枯竭的局面，而隨著社會經濟的發展，社會生產對礦產資源的需求量不斷增加，這要求不斷提高采礦的效率和質量，從而更好滿足社會生產的需求。我國傳統的采礦工藝技術以人工開采為主，這使得在開采的過程中難免造成資源的浪費，而且人工開采無法保證開采的效率和質量。而隨著科學技術的不斷發展，采礦工藝技術也在積極改進和更新，運用現代化采礦工藝技術能有效提高采礦的效率和質量，同時能提高采礦的智能化程度。此外，依托現代信息技術能夠實現對采礦全工程和系統的監督管理，從而有效降低采礦的風險。運用現代化采礦工藝技術還能有效減少采礦過程中的勞動力消耗，以此來提高勞動力資源利用的效率和有效性。運用現代化采礦工藝技術可以提高采礦效率和質量，也能提高礦產利用率。我國礦產資源的特點在于資源豐富且分布廣泛，礦產資源分布在地表、地底等不同區域，其中針對地底礦產在進行開采的過程中需要建設礦井和巷道，在傳統采礦工程中需要依托人力來完成這項工作，因此需要用到大量的勞動力，此外在開采的過程中由于工作環境十分惡劣，無法完全避免安全事故的出現，因此大大提高了采礦過程中的安全隱患。而運用現代化采礦工藝技術能有效提高采礦的機械化程度，從而有效避免因人力操作而造成的效率低下和浪費等問題，同時能有效提高采礦的安全性，保證采礦工作順利推進。

2 現代化采礦工藝技術在采礦工程中的應用策略

2.1 矸石處理技術

在對礦山進行開采的過程中，會有大量的矸石排出。矸石本身具有可燃性，排放出來的矸石不僅會造成地表環境的污染，在溫濕度達到一定條件下還會自燃，此時，會產生大量有毒有害的氣體，對大氣環境造成污染。基于對這些問題的分析和研究，如果不能對矸石排除問題進行有效地妥善處理，將會產生大量廢棄物，不利于環境保護工作。傳統采煤技術較為粗放，矸石問題也沒有得到根治。引用綠色開采理念后，對矸石問題主要的處理方式主要體現在以下幾個方面：①覆蓋方法。顧名思義，也就是用開采現場的無害物品對已經排放出來的矸石進行全面覆蓋工作，降低矸石影響范圍，此方法簡單靈活，且成本低廉。②化學分解法。通過對矸石化學成分的分解和研究，合理選擇化學試劑完成對其自身的分解和處理，并提煉出有用的物質進行二次回收利用，如此，不僅能夠有效降低污染，還可以提升矸石自身的使用價值。③綜合利用方法。因為完成對矸石的綜合處理之后，其內部結構也會發生相應的變化，其本身帶有的物理和化學屬性得到有效轉化，可以應用于建筑工程施工，作為原材料得到有效利用，在實現矸石自身價值的同時，有效節約建筑材料本身用量，避免造成資源浪費現象[2]。

2.2 爆破法

現階段國內的礦產開采爆破法是最為常用的一種技術工藝，操作的時候危險系數很高，如果有哪一方面出現疏忽就有可能造成大量經濟損失，甚至會出現人員傷亡，這樣一來就阻礙了采礦行業發展：因此無論是國內還是國外都提出了相關標準化操作方式。第一是光學引爆法，就是運用機械設備所發出的激光把礦產中的礦石引爆，這種方式不會受到周圍聲音和電磁波影響，激光也能重復地進行使用，既節能又環保。第二是離子爆破法，它也會借助于相關的設施設備引爆，但卻是電力爆破，能夠實現遠程控制。在過去的礦產企業爆破當中一般都是火藥方式，火藥爆破雖然簡單，但危險系數高并在爆破后會產生很多污染物，無法實現綠色環保健康可持續發展，一般不予推廣。離子爆破法它的特點就是綠色無污染，在各種環境下進行采礦作業都能保持高效率和低污染，是符合未來采礦行業發展需求的。

2.3 充填采礦工藝技術

作為一種新興的采礦工藝，充填采礦工藝技術的最主要應用價值就是人工防護采空區。眾所周知，煤炭資源的開采深度與開采安全性和開采效率成反比，也就是深度越大、安全系數和開采效率就越低。為了最大程度地保證安全開采，在開采過程中就必須對采空區進行回填，充填采礦工藝技術在應用過程中可以有效避免地表巖層塌陷，能夠利用支架和充填材料對地壓進行科學掌控，能夠最大程度地降低周圍的巖石崩落和地表沉陷[3]。在應用過程中技術人員要對地壓信息、圍巖的安全系數和坍塌可能性進行全面掌握，確保充填采礦工藝技術能夠發揮出最大價值。隨著礦井的不斷深入，采空區的面積會持續增大，為了最大程度地保證作業安全，那么技術人員就需要提前規劃好回填方案，避免因回填不及時而導致的地表塌陷。但是在回填作業時也會遇到一些難題：第一，回填作業具有很大的施工難度，不僅需要面臨著復雜的施工環境，而且只有當某一區域徹底回填完成后才能進行下一次同區域的回填作業，回填速度較慢。第二，在回填作業中需要大量的回填材料，這些回填材料會增大煤礦企業的成本支出，會為煤礦企業的運營發展帶來一些不利影響。這就需要技術人員必須對充填采礦工藝技術進行深入分析，能夠研究出可替代性更高的回填材料、優化回填流程，最大程度降低回填成本、提高回填效率。

2.4 崩落采礦工藝

崩落采礦工藝運用的主要對象為礦洞中的圍巖，運用崩落采礦工藝能有效消除采礦過程中存在的風險，從而提高采礦的安全性和穩定性。在這個過程中可以將崩落采礦工藝分為兩大部分：底柱分段崩落攻擊和無底柱分段崩落工藝。在運用底柱分段崩落攻擊技術的過程中要注重明確橫端面的尺寸以及底柱高度等需要，在此基礎上制定合理科學的設計方案。在設計底柱高度的過程中需要在明確礦石穩定性的基礎上開展相應的設計工作。如果需要采用漏斗底的結構，需要保證分段底柱的高度保持在5-7m之間。

2.5 巖體加固技術的實際應用

由于外界氣候因素和技術設備型號以及地質條件等多方面的干擾，都會對采礦區巖體的穩定性帶來一定的不利影響，為了有效解決這一問題，工作人員則應該借助錨索工具對危險地段實施加固處理，比如說圍巖和頂板，還有溜井等，這也就是我們所說的巖體加固技術。針對巖體蠕變曲線，采取合理措施。在展開具體的開采工作時，一般情況下在運用巖體加固技術時都會結合充填工藝以及空場工藝，以此來夯實采礦工程施工的安全性和穩定性。針對巖體加固工藝的實際應用主要體現在注漿法和支護法兩方面，這二者對破碎巖體和流砂巖體的加固效果尤為顯著。

2.6 連續開采工藝

連續開采工藝也是采礦工程中較為常見的一種施工技術，該項技術在應用過程中較為繁雜，所需要的應用到的儀器設備較多，基本上每個環節都會用到不同種類的設備，對于儀器管理人員而言，會增加一定的工作量。比如，在開展爆破、開采等工作的過程中，就需要用到連續煤炭開采機進行工作，確保工作能夠高效地完成，至于運輸過程，也需要用到專業的器械，杜絕煤炭出現浪費以及損壞等現象，該項技術在一定程度上與綜合機械化工藝存在相似點，但是，相較于綜合機械化，連續開采技術的性價比更高，不僅在使用過程中的成本較小，而且能夠快速適應周圍環境，不會被環境而制約，但是有利有弊，弊端就是該項技術的利用會對煤炭資源造成一定浪費，不僅會降低企業的經濟效益，還會造成一定程度上的能源損耗，所以在使用過程中也要注意這些問題，在確定礦井環境后選擇出最合適的采礦工藝[4]。

2.7 機械化采礦工藝技術

機械化采礦工藝技術大多應用在煤礦資源分布深度較大的區域，一些煤炭資源埋藏在地表深處，所以在開采過程中就必須利用機械剝離巖層和土層，才能實現對煤炭資源的高效開采。與露天采礦工藝技術相比，雖然地下采礦的開采成本較高，但是不會對周邊的巖層和土層帶來大范圍的污染，能夠在很大程度上保護開采區域的生態環境不被破壞。在煤礦的開采過程中，技術人員需要使用一定的探測手段來確定煤層位置，然后對煤層的分布情況進行全面分析，同時綜合比較多種采礦工藝，確定出最優的開采方案。為了實現對地下煤礦資源的充分開采，在開采過程中需要挖掘巷道，確保煤炭資源的順利開采和運輸，常見的地下采礦工藝技術有以下幾種：第一，硬頂版開采技術。在應用硬頂版開采技術之前，技術人員一定要對煤層的壓力和埋藏深度進行深入分析，并獲得詳細的數據報告。硬頂版和硬頂煤開采技術在過應用過程中可以在一定程度上保證煤炭開采的實效性，因此可有效提升頂煤回收的開采效率。第二，深井開采技術。深井開采的危險性不言而喻，而且深井開采技術在應用過程中也會受到瓦斯、礦井壓力、沖擊壓強的影響，因此具有一定的開采危險性。所以在應用技術之前，技術人員一定要對煤礦的地質資料進行全面分析，優化設置巷道分布，注意長距離通風措施的完善，做好瓦斯防突處理等，最大程度地避免開采事故的發生[5]。

3 現代化采礦工藝技術的發展前景

推動現代化采礦工藝技術發展，必須要不斷提高其智能化、綠色化程度。現階段，隨著科學技術的完善和發展，其被廣泛運用于社會生產的各個領域，其中主要包含采礦行業，現代信息技術的運用能有效提高采礦的智能化水平。現階段，隨著科學技術的推廣，無人化作業逐漸成為了礦區的發展方向，這一技術的運用改變了傳統的依靠人力采礦的模式，從而進一步提高了采礦的安全性和穩定性，同時不斷提高了采礦的效率和質量。其次要注重推動采礦工藝技術的綠色化發展，這是發展可持續性經濟的需求。因此煤礦企業開展采礦作業的過程中要注重遵循綠色環保的發展理念，開采之前要做好針對采礦區域水系統、大氣系統和森林系統等的檢測工作，同時要對其做好相應的保護措施，以此來避免在采礦過程中造成嚴重的污染問題。此外在開采的過程中還要注重遵循凈水開采和三下采煤的原則。

4 結語

現如今國家高度重視經濟發展和生態保護之間的平衡，煤礦企業在開采過程中必須選擇更加綠色、節能、高效的開采工藝，在保證開采安全性的基礎上提高開采效率，創造出更大的社會價值和經濟價值。這也就要求技術人員必須能夠對開采區域進行全面勘察，結合煤層地質分布情況選擇適合的開采技術、優化開采方案與流程，促進我國煤礦開采水平的不斷提高。