井下采矿生产技术及采矿方法的选择探讨

刘会龙 杨壮 李志伟 王志鹏 索晓明

摘 要：本文分析了影响井下采矿生产技术及采矿方法选择的因素，研究了井下采矿生产技术及采矿方法的相关问题，希望对提高井下采矿生产技术及采矿方法有所帮助。

关键词：煤矿生产;井下采矿;生产技术;采矿方法

中图分类号：TD80 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）13-0116-02

0 引言

现阶段，随着煤矿开采规模的扩大与开采数量的增加，井下采矿深度不断加深，采矿难度不断提高，这在很大程度上就决定了对井下采矿生产技术及采矿方法的选择要科学合理，慎之又慎，在保证安全生产的前提下，提高井下采矿的经济效益，只要这样才能有效实现资源的合理利用与促进经济社会的快速发展。

1影响井下采矿生产技术及采矿方法选择的因素

1.1 采矿方法选择的地质情况因素

（1）煤炭的开采深度。在对煤炭的开采深度进行井下采矿生产技术及采矿方法的选择时，应首要对待开采煤矿顶煤的冒放性进行计算考量，然后确定好开采深度与之的关系，再进行最终所用井下采矿生产技术与采矿方法的确认。（2）煤层的强度。煤层的强度直接关系到煤层抗压性与内外裂隙发育情况，对井下采矿生产技术与采矿方法的确认有直接影响，一旦井下采矿生产技术与采矿方法的选择与煤层本身的强度出现不匹配情况，很有可能引发安全生产事故。（3）煤层的结构特点。硬煤层、浅埋深、硬頂板等都属于煤层的结构特点，不同的煤层结构特点能够应用的井下采矿生产技术及采矿方法有所不同，比如在井下对薄煤层进行开采时，应做好围岩的支护加固，利用大功率、小体积的机械设备进行作业。而在应对含有坚硬岩石的煤层时，为不影响顶煤的冒放性及降落，应合理选择井下采矿生产技术及采矿方法。

1.2 采矿方法选择的技术成熟度因素

无论是针对何种地质情况进行井下采矿生产技术及采矿方法的选择，技术与方法本身的成熟度都应该是第一位就要考虑的因素。考量一项技术与方法是否达到成熟状态，基础设施水平、装备技术水平与应用实际情况等都是重要的考量内容。一项井下采矿生产技术及采矿方法的成熟度越高，就证明这项技术与方法的适用性更好，安全性更高，能够最大程度保证煤矿井下开采的安全高效。

1.3 采矿方法选择的物质基础因素

井下采矿生产技术及采矿方法的使用离不开机械设备，对于机械设备的引入使用是一项耗资巨大的项目，需要有良好的物质基础作为保障。为保证机械设备引入的经济性，需要综合考量投入与产出的关系，进行系统的分析判断，在实际物质基础之上选择性价比最优的机械设备投入到井下采矿当中，以保证选用的井下采矿生产技术及采矿方法能够最大程度发挥作用。

2 井下采矿生产技术

2.1 针对于不同井下开采环境的井下采矿生产技术

（1）复杂环境状态下的开采技术。现阶段，随着煤矿资源的大量使用，良好环境状态下煤矿资源基本被开发完成，而待开采煤矿所处环境多为复杂环境，开采的难度大幅提高，特别是矿床的地质复杂性尤为突出。在复杂环境状态下应用的开采技术，其技术应用要点包括巷道维护、岩层稳固、通风排水、采空区处理等内容。总体来看，现阶段井下采矿所面临的复杂环境状态包括矿体破碎疏松和地下水丰沛。应对矿体破碎疏松的环境状态，应在前期做好地质勘查工作，判断造成矿体破碎疏松的地质运动情况，合理编制巷道结构、岩层加固等开采方案，保证井下开采的高效与安全[1]。（2）地下残留矿体的开采技术。地下残留矿体的形成是无序开采造成的不良后果，对煤矿资源造成一定的破坏与浪费。在国家提倡可持续发展，提高资源利用率的当下，加强做好地下残留矿体的开采十分重要。现阶段，在对地下残留矿体进行开采时，突出的问题包括地压不稳、岩层失控、巷道受损等，为解决问题，保证井下开采的效果，技术应用时应注意做到对开采现场的结构参数进行计算，以此提高开采技术应用的针对性，优化开采方案，加大采空区探测力度，降低贫化损失，做好对矿体边坡的变形监测及预警，以确保地下残留矿体开采技术应用时环境的稳定。（3）深井采矿技术。目前看来，深井采矿技术在应用时具有相当的复杂性，技术应用中所遇到的问题具有独特性，比如地压控制、提升运输、深部通风排水等，这些都加剧了深井采矿技术应用的难度。针对深井采矿技术，目前我国主流的技术发展方向包括地压监测与预警、深井围岩分布及优化、热害处理、深井巷道高效掘进与支护技术等。

2.2 不同应用形式的采矿生产技术

（1）机械化采矿技术。目前看来，我国机械化采矿的主要方向是智能化、自动化、液压化、系统化，随着研究的不断深入，在机械化采矿方面取得了一定的成绩，比如卡车吨数明显提升，突出100t，无人驾驶技术得以应用，电动铲运机向远程控制与微型化转变等。目前能够成套应用机械化采矿技术的煤矿类型包括硬煤层、浅埋深、硬顶板、缓倾斜、壁层长等，随着机械化采矿技术的成套应用，系统化发展趋势愈发明显，向着井下开采高效、高产、安全的目标稳定迈进。（2）巷道布置采矿技术。巷道布置在井下采矿中是十分关键的工作内容，不仅关系到井下采矿的效率和产量，同时也关系到井下采矿的经济成本。目前看来，巷道布置的方式是井下采矿技术与方法选择的最终体现，科学合理的进行巷道布置，其发挥的作用能够在矸石运输方面得到充分体现，大大缩减了矸石运输的时间，降低了矸石运输的成本，而且通过良好的巷道布置能够实现掘进作业与井下开采同步进行，从而使得井下开采安全的同时，效率大幅提升。（3）围岩控制采矿技术。围岩的稳定性直接关系到井下采矿人员的生命安全。对于围岩稳定性的控制，应在结合实际地质状况，通过精准测量与分析后制定控制方案，良好的围岩控制理论，能够确保围岩控制采矿技术的全面应用[2]。在进行围岩控制采矿技术的应用过程中，煤层顶板的类型是需要重点关注的内容，一般情况下，煤层顶板的岩层类型包括坚硬与破碎两类，传统的围岩控制采矿技术主要以施工复杂、成本较高的深孔预裂爆破处理、高压注水等技术为主，但是随着井下采矿环境的日趋复杂，围岩控制的要求提高，传统技术的使用受限明显，为此对于新技术的研究十分必要。

3 井下采矿方法

3.1 回采式采矿方法

回采式采矿方法是现阶段使用较为普遍的井下采矿方法，运用原理是将设备通过凿岩联络巷运入凿岩，并于矿体上盘部位进行凿岩通道与回风巷的互联互通，以此形成方便凿岩车通过并运输矿石的通道。具体应用过程中，可选择预留矿柱或者不留矿柱，前者是将矿柱预留在相邻盘区之间，矿柱长度为200m～350m，间隔100m，开采范围为100m以内的剩余区域，具有巷道稳定性高，开采安全性高的特点。而后者则不在相邻盘区之间预留矿柱，只是按照100m的间隔设置开采区，并配合使用填充法由中间地段开始，完成整个区域的开采。

3.2 填充式采矿方法

填充式采矿方法在出矿、落矿与支护等方面对机械设备的使用有所要求，多为大型机械设备。现阶段，比较突出的填充式采矿方法为胶结式，胶结式的发展主要经历分级尾砂胶结填充、全尾砂高浓胶结填充和稳定全尾砂胶结填充三个阶段。以胶结式填充采矿方法为代表，我国的填充式采矿方法发展迅速，结构参数不断优化，已经具备世界一流水平，在扩大开采规模与节约成本方面优势明显[3]。另外，随着时代的进步发展，填充式采矿方法已经迈向全新领域，其核心内容为适用于村庄保护的组合填充技术与房屋加固改造重建技术等，对于掌握上覆岩层运动、地表下陷规律，合理保护地表环境、地下水资源，實现沉降精准控制等方面具有重要意义。

4 结语

总之，井下采矿生产技术及采矿方法的选择直接关系到煤矿生产的产量、效能与安全，为此要根据实际情况合理准确选用。随着科学技术的不断发展，井下采矿生产技术及采矿方法的先进性不断提高，由此也为不同类型井下采矿的进行提供了更多选择，机械化、现代化、自动化趋势愈发明显。

参考文献

[1] 李召平.煤矿井下采矿生产技术及采矿方法的选择策略研究[J].建筑工程技术与设计，2020（6）：4096.

[2] 李兰雪.煤矿井下采矿生产技术及采矿方法的选择策略研究[J].建筑工程技术与设计，2020（6）：4105.

[3] 丰建刚.煤矿采矿新技术与开采方法的探讨[J].当代化工研究，

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

作者简介：刘会龙（1988—），男，河北新乐人，本科，助理工程师，研究方向：采矿工程。