煤矿采矿工程中的采矿工艺与技术分析

刘延兴

【摘要】在煤矿采矿工程中，先进的采矿工艺技术能够提高采矿的工作效率。本文阐述了煤矿开采的主要形式，对采矿工程中常见的采矿工艺技术以及绿色开采技术进行了分析，最后简述了煤矿采矿安全事故的预防，以供参考。

【关键词】煤矿；采矿工程；形式；采矿工艺技术；预防

当前采矿工艺技术在较大程度上得到了改进，在矿产开采过程中，需要大力保护环境，及时治理出现的各种环境问题，并且应用现代化绿色生态、高效环保的采矿工艺设备和技术，这样可以增强煤矿企业的综合竞争力，對企业乃至整个产业的可持续发展起到有效的推动作用。

一、煤矿开采的主要形式

1、井下采煤。井下采煤的顺序。一般对于倾角10°以上的煤层分水平开采，每一水平又分为若干采区，从第一水平依次开采各采区煤层，采完后再转移至下一水平。开采近水平煤层时，先将煤层划分为几个盘区，立井于井田中心到达煤层后，先采靠近井筒的盘区，再采较远的盘区。如有两层或两层以上煤层，先采第一水平最上面煤层，再自上而下采另外煤层，采完后向第二水平转移。按落煤技术方法，地下采煤有爆破落煤、机械落煤和水力落煤三种，前二者称为旱采，后者称为水采，我国水采矿井仅占1.57%。旱采包括壁式采煤法和柱式采煤法，以前者为主。壁式采煤法工作面长，一般100～200m，可以容纳功率大，生产能力高的采煤机械，因而产量大，效率高。柱式采煤法工作面短，一般6～30m，由于工作面短，顶板易维护，从而减少了支护费用，其主要缺点是回采率低。

2、露天采煤。露天采煤是指移走煤层上覆盖的岩石及其他覆盖物，使煤敞露地面而进行开采，其中移去土岩的过程称为剥离，采出煤炭的过程称为采煤。露天采煤通常将井田划分为若干水平分层，自上而下逐层开采，在空间上形成阶梯状。其主要生产环节：（1）用穿孔爆破并用机械将岩煤预先松动破碎；（2）用采掘设备将岩煤由整体中采出，并装入运输设备，运往指定地点；（3）将运输设备中的剥离物按程序排放于堆放场；（4）将煤炭卸在洗煤厂或其他卸矿点。

二、采矿工程中常见的采矿工艺技术

1、空场采矿工艺技术。在采矿工程中应用空场采矿工艺技术，主要是用矿柱来划分矿块，再进行逐一回采，并且将矿房采完之后，需要对矿柱进行开采。将敞空形式应用于矿房回采中，为了维护矿房的强度，就需要用围岩和矿柱。矿房采完之后，需要及时回采矿柱，并及时处理采空区；要利用充填料来充填矿房，利用相应的采矿工艺技术回采矿柱，这样矿柱的回采条件就可以得到有效的改善。

2、崩落采矿工艺技术。在采矿工程中应用崩落采矿工艺技术，主要是为了崩落围岩，在不断推进回采工作面的过程中，按照相应的计划崩落围岩，并充填采空区，以达到管理地压的目的。

3、充填采矿工艺技术。在采矿工程中应用充填采矿工艺技术，主要是在推进回采工作面的过程中，在采空区内充填相应的充填料。为了维护采空区，有时需要将充填料和支架有效结合。而充填采空区则需要利用已经成型的充填体，来对地压进行管理，这样就可以对围岩的崩落和地表的下沉进行有效的控制，进而创造出更加安全、便利的回采环境，同时，因矿山自燃而导致的火灾事故的发生频率也可以得到有效降低。

4、溶浸采矿工艺技术。在采矿工程中应用的溶浸采矿工艺技术是一种化学采矿技术，主要考虑到矿产的物理特性和化学特性，将溶浸液注入到矿层中，经过一系列的化学反应，有针对性地选择出矿石中浸出的有用成分，用液态来替代浸出来的固态成分，从而达到有效开采矿产的目的。

5、岩体加固技术。通常只对岩石表层2～3cm处进行锚杆支护，锚索则可以深入到岩体内部，深入距离可达20 m左右，这样就可以对更大范围的岩体进行加固。通过锚索加固，可以稳固采矿场上、下盘围岩，顶板，大型地下硐室和溜井，进一步扩大上述充填法和空场法的应用范围。对那些较为破碎的岩体或流砂进行注浆加固，这样方可顺利地开展施工作业。

三、绿色开采技术

1、煤与瓦斯共采技术。通过合理规划和布置，可以有效进行煤和瓦斯共采，采取的有效措施如下。（1）建立有效地质保障系统。采用高分辨率及三维三分量地震勘探技术，对地质构造进行精细解释，对煤层分布及厚度进行精准预测，对中小断层及裂缝进行有效辩识，对瓦斯及其分布进行准确预测，从而为煤与瓦斯共采提供可靠依据。（2）化矿井开拓布局。

采用“分区开拓、分区建设、分区通风”的矿井安全生产系统，减少开采工程量，降低投资，缩短工期。（3） 创新开采方法。在采区划分和采区布置上尽可能加大采区范围，加大工作面长度及工作面推进长度，以有效减少采区井巷工程量，减少工作面搬家次数，在煤层顶底板岩石中集中布置巷道，推行有利于瓦斯抽采的新技术。在煤层倾角小于10°的矿井及块段中采用倾斜条带布置，在生产系统具备条件时尽量选择综采，不具备时则选择高档普采。依据流场模拟软件数值模拟结果，在已发生卸压（提高透气性）且瓦斯丰富的区域布置钻孔，通过地面钻孔抽采采动区和采空区卸压的方式抽放瓦斯，从而从卸压覆岩中俘获更多的释放瓦斯，使抽采率达到70%以上。

2、保水开采技术 在开采厚煤层时，通过井下疏放水，降低了第四系下组水水头，完全解放了防水煤岩柱内的煤炭，提高了开采上限。同时采用封堵技术封堵深水井，减少水资源流失及矿井涌水量，使静水位明显上升，水井服务寿命延长，同时降低了开采成本。

四、煤矿采矿安全事故的预防

1、采矿场冒顶的预防。如果采矿区存在岩石松动现象，需要预先支护，附近作业点放炮后，检查采矿支护设施安全性，避免空顶作业。尤其是预先采用采矿勘测技术，观测顶板冒落，一般情况下，顶板冒落前会有迹象，例如：顶板岩石松动或下沉、支架出现折断或爆炸声、顶板岩石出现撞击或破裂声、岩石碎块发生掉落、淋水等，及时发现问题，应保证支护工艺稳定性和安全性，一旦发生危险，立即疏散作业人员。

2、防止发生坠井事故。判断岩石稳定性，在其周围应该架设固定支架。如果岩石稳定，可以保证矿柱稳定性；岩石不稳定，需要用方框进行支架保护。提升间和梯子间中间设置隔板，；由于天井高度自身限制，可以采用设置“扒钉”把手，并设置保险绳。

3、采矿工程塌陷的预防。形成坍塌的主要原因有：第一，矿体盘围岩出现节理发育和断层，在回采作业中生成大量块状矿岩；第二，矿体湿度较大，粘土和粉状矿体量大，形成黏块；第三，采矿场长时间搁置或回采时间长，没有妥善进行放矿；第四，漏斗间距大；第五，矿房部分堵塞，成空洞。对其预防措施如下：（1）合理选择爆破参数，避免出现大量粉矿大块矿体，维持盘围岩稳定性。（2）在平整采矿场过程中，认真进行矿石二次破碎作业。（3）针对第三项原因，需要使用小间距漏斗，预留不规则矿柱，并在安全要点下均匀放矿。进行放矿时，要实时观察漏斗矿石堆体表面下降量和放矿量协调程度，防止出现空洞。

五、结束语

当前，环境问题和资源紧缺问题日益严重，在这种情况下，煤矿企业在采矿作业中就需要认真落实低碳环保、绿色生态的理念和原则，并结合工程的具体情况，有针对性地应用各种采矿工艺技术。

参考文献

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