煤矿采矿工程中的采矿工艺与技术探讨

2020-11-26唐英政

商品与质量 2020年5期

唐英政

铁煤集团大隆矿辽宁调兵山 112700

1 煤矿采矿中的工艺技术

1.1 充填采矿工艺

充填采矿工艺主要是在矿房当中进行支护，在回采工作面不断推进的同时，使用相应的材料对采空区进行充填，或者是将填充材料与支架进行结合应用，使采空区的稳定性能够得到有效的维护，避免由于煤矿开采活动造成围岩崩塌或者是地表沉降等问题。具体管理方式为地压式管理，需要将围岩崩落的地表松动问题控制好，并在填充料的保护作用下进行作业。通常这种方法会在围岩稳定性不高的情况下使用，或者是在开采稀缺矿石时使用，其安全性相对较高，而且适应性强，不仅能够有效的保护地表形态，还能保证良好的回采率，但缺点在于施工工艺较为复杂，且需要较高的成本投入，无法保证较高的生产效率。

1.2 空场采矿工艺

空场采矿法是一种比较重要的工艺技术，在煤矿开采工艺中起着重要的作用。空场采矿法可以分为分段法、房柱法、阶段矿房法、浅孔留矿法，是一种通过在矿体内部形成采空区，并借助围岩本身的牢固性以及留存下来的矿柱来提供支撑作用的采矿方法。空场采矿法的特殊优势为允许具有较大的暴露面积，但是也具有一定缺点，即在矿房开采作业完毕之后，需要立即回收矿柱，并对采空区以及矿房进行填充。

1.3 崩落采矿工艺

崩落采矿工艺需要结合矿体边界，设置环形运输巷道，同时要在其上盘或者是下盘进行巷道切割，进而获得切割空间。除此之外，要在堑沟当中进行钻扇形炮眼的设置，然后准备爆破活动，在爆破之后进行回采。该项技术的操作较为简单，能够有效降低采矿作业的成本投入，而且生产效率相对较高，可以满足安全生产的相关要求。但缺点在于该项技术的应用必须要对陷落条件加以满足[1]。

1.4 溶浸采矿工艺

针对溶浸采矿，其主要是基于矿物的物理特性和化学物特性，直接将工作剂注入到矿层之中，利用化学浸出、水动力、热力、质量传递等对应的作用，直接将地下矿床或者是地表矿石之中的部分有用的矿物，从原本的固态直接转化为液态或者是气态，之后将其回收，这样就可以满足低成本开采的目的。相对于其他的技术，溶浸采矿属于现代化的工艺之一，但是这一种开采的方式难免会存在弊端，主要是因为溶液流失会直接渗入到地表水之中，这样会对环境的安全性带来影响，并且当地表之中渗入溶液之后，就会导致地质结构出现对应的变化，进而引发山体滑坡等事故的出现。所以，在这一种采矿技术使用的时候，就需要仔细的检查地表，如有必要，还需要做好防水层等对应的铺设，这样才能够实现地表有效的保护。

1.5 露天采矿工艺

露天采矿技术在煤矿开采中应用广泛，不仅安全性高而且采矿成本低，其工艺原理是把炸药埋于地表之下，引爆炸开地表土之后再用机械设备移开表土，使煤矿炸碎或是钻碎以后，由煤场对其加工处理从而获得煤矿资源。此外，该技术不仅能够降低煤矿区的开采损失，达到短时间多数量开采，还能提高施工的安全性。但是露天采矿技术也有一定的缺点，其在使用过程中需要使用炸药炸开地表，对施工周围的土质环境破坏较大，地表的植被在毁坏后极易形成各种土质问题，如水土流失和土壤酸化等；另外，对于爆破作业环节，为提高其作业质量，降低爆破施工成本，防止爆破作业事故的发生，必须在作业前合理设置炮孔装药参数。

1.6 地下采矿工艺

地下开采技术是基于日益增多的矿产资源需求与匮乏的地表资源之间的矛盾而形成的一种采矿技术。由于地表的矿产资源有限，要满足资源的更多需求，就必须依靠科学技术开采地下煤矿。地下采矿技术难度高、安全风险大，涉及的因素更多，岩层结构、地质构造、施工作业面的深度和压力等条件，都制约着地下煤矿的开采。为了防止地下矿井产生塌陷造成安全事故，必须在施工前全面了解分析实际施工地区的地下环境，正确使用合理的挖掘方式[2]。

2 煤矿采矿注意的问题

采矿方法多种多样，并且其所使用的范围也会存在不同，在实际的开采过程中，还需要考虑到实际情况，能够合理的选择开采煤矿的具体方法，无论是选择哪一种采矿工艺或者是采矿技术，都需要注意到：第一，针对采矿区的问题进行处理。在采矿工艺之中，如何处理采空区是主要面临的一个问题，还需要高度的重视。在处理过程中，先需要冷静加固，然后做好对应的处理，避免盲目的处置，导致后续的流程实施受到影响。在使用填充采矿法进行采矿的时候，还需要基于矿产资源的实际情况来做好填充法的选择，然后选择使用填充材料来开展对应的工作。针对各个采矿法对应的采矿区域，还需要与实际情况相互联系起来做好对应的处理，这样不仅有利于采矿效率的提高，同时也能够确保其施工的安全性。煤矿的采矿安全问题一直都是煤矿开采需要重点关注的问题，与其他的工程相似，在实际的采矿环节就需要做好安全管理工作，确保采矿能够顺利的实施下去，以此来保障人员的安全性，尽可能降低事故发生率。

3 煤矿采矿技术的改进措施

3.1 加强顶板状态及支护质量的监测

在煤矿开采期间，应当充分全面地对缓倾斜的顶板受损和坚固情况进行监测，如此方可使采矿人员施工作业更具安全保障，同时也对顺利开展采矿作业有所帮助。当前，国内在煤矿开采方面的监控措施大多不够到位，应当强化顶板状态和支护情况的监测工作，并且所有监测设备也应当按期维护；着重培养工作人员的安全意识与责任意识，注意采矿中的细节问题，尽力避免意外事故的发生；另外，还应加大开采技术方面的研发力度，让监测水平不断提升，尽早实现监测的全面智能化。

3.2 建立塌陷预警系统，创新开采技术

预警体系主要是基于GPS和GIS技术实现对煤矿实时监测预警，譬如在采矿作业时，可使用3S技术综合分析法来达成对矿区表面塌陷程度的全面监控。通过分析遥感影像，结合采矿信息创建塌陷预警系统，并及时输入监测数据与井下煤矿信息，让开矿人员的作业安全更具保障。当前，在国内长时间的研发和借鉴国外优秀技术的基础上，国内的煤矿开采技术系统已经初具规模，譬如废石处理系统等，而开采技术系统的创建能够帮助企业获得更高的经济收益，让采矿工作效率获得显著提升，因此应当积极研发和创新采矿技术，不断提高塌陷预警系统覆盖范围，这样才能促使煤矿产业更好、更快地发展[3]。

3.3 促进工艺技术智能化和生态化

在煤矿开采中多加使用信息技术，从而不断提升煤矿开采工艺的信息化、智能化水平。传统的开采工艺技术将逐渐演变成智能化的机械自动化开采，因为机械自动化开采不仅能够提高开采安全性，还能大幅减少人工成本，让企业获得更高的经济收益。并且，还应当促使开采技术朝着生态化的方向发展，因为在采矿期间会使得附近的环境遭到严重破坏，因此在不断提升采矿智能化的同时，也要注重对周边环境的保护，以减少环境污染为一大努力方向，实现高效、绿色的开采作业。

3.4 创建技术创新激励制度

只有不断对开采工艺技术进行创新优化，才能有效推动煤矿产业的持续发展。尽管目前国内开矿技术创新水平已经获得了较大的飞跃，然而相较于世界领先的采矿技术而言依然存在较大差距。因此，我国煤矿产业必须要不断对技术进行研究创新，创建技术创新激励制度，以此激励相关企业及科研人员在技术创新方面的积极性。

3.5 提高采矿人员素质

整个采矿流程都离不开人工操作，而先进的开采技术也需要具备足够专业水平的技术人员才能使其完全发挥作用，采矿人员的综合素养是决定开采效益的关键因素。由于煤矿开采作业的特殊性，采矿人员的工作普遍比较繁杂琐碎、重复性高，这就要求采矿人员具有较高的耐心和技术水平。对此，煤矿企业可通过定期组织技术拓展活动来提高采矿人员的技能水平，并开展各类实践培训活动，让工作人员能够充分熟知采矿设备的操作方法、了解采矿的专业知识，从而在采矿作业中更加熟练、操作更加规范。此外，企业还需重点培养采矿人员的安全和责任意识，使其能够更加注意采矿过程中的异常情况，尽量防止安全事故的发生。