试论煤矿采矿的新技术与开采方法

2021-11-26贺江波

魅力中国 2021年36期

贺江波

（山西乡宁焦煤集团毛则渠煤炭有限公司，山西乡宁 042100）

一、使用新技术的必要性

煤矿是深藏在地下的不可再生资源，在进行开发工作时也可以同时发现其中所存在的瓦斯气体等物质，对此应进行有效收集和开发利用，才能减少资源的浪费问题。但是在这项开发工作中必须要面对其中所存在的危险性和实际难度，采矿单位在进行作业时不能过于追求提高工作效率，而出现浪费问题造成资源损失，同时这项工作的相关安全措施采取情况，也直接关系到企业的稳定运营和人们的生命安全，但依然有很多规模较小的煤矿在进行作业时，使用的是比较落后的技术，不但会在作业中出现浪费情况，还无法保证工作人员的生命安全，很可能会在比较复杂的地质环境中出现危险事故。另外在薄煤层等地进行开发时所要面临的实际工作难度很大，传统的技术在实际应用效率方面不佳，无法达到实际作业要求。因此，先进技术的研发和应用是在煤矿产业发展过程中的重要步骤，必须进行重视和加强才能改善现有问题，提高资源开发和利用率[1]。

二、新技术和新方法的应用优势

（一）节约煤矿企业的成本投入

大部分煤矿企业在经营和发展过程中，经常受到成本投入的影响限制了实际作业规格和安全程度，只能选择缩小作业范围和降低安全防护措施资金的方式完成作业工作，但是由于煤矿作业发展至今，大量的浅层煤矿已经受多度作业出现了明显变少现象，只能进行深层挖掘探寻深入地下岩层中的资源。但目前在作业深层煤矿的过程中所需要面临的困难程度明显增加，所需要投入的成本量也在增加，小型企业受到了显著影响，同时随着地下环境的作业深度逐渐提升作业人员的生命安全没有得到保护，出现了企业规模和成本使用等方面的限制，促使企业要提升自身竞争实力和经济效益[2]。

（二）降低安全事故的发生概率

煤矿开采作业伴随着极大的安全隐患，在过去大小企业的开采工作中经常出现人员伤亡等严重安全事故，通常都是由于实际作业质量不佳但强行作业，从而使所有工作人员处在极度危险的工作环境中。虽然这类风险问题无法真正控制杜绝，但是可以通过改良可用技术的方式对所有作业人员进行保护，比如在环境危险程度较高的位置作业时，可以利用现代智能科技技术替代传统的人工作业方式，能够有效降低各种安全事故的发生概率，真正解决工作人员在作业过程中所面临的各种安全威胁。

（三）减少对其他方面的影响

在煤矿的开采作业方面已经有了几十年历史，随着作业深度和难度不断增加，在工作过程中对周围水资源和环境以及居民生活等方面都产生了不同影响，甚至会带来一些破坏性影响，必须要对所用技术和工作方法进行适当改良，才能在保障能源供应需求达到满足的前提下将实际影响降到最低[3]。

三、传统理念中的问题

（一）影响地表结构稳定

在过去开采工作中一旦完成作业工作，会利用自然垮落法使煤层顶板自然出现垮塌情况填充作业地点，但是这种方式会使地表结构受到明显影响，不但会使地表水逐渐向采空区集中渗漏，还会影响到地下水系的存在，地表土地不能作为种植用地形成了资源损失，对周围建筑和设施等都产生了严重影响。因此传统技术所具有的缺陷问题较大，并不能在完成作业工作的同时减少对地面所带来的实际影响，更可能会引起泥石流等严重事故，对大量人群造成生命财产威胁[4]。

（二）资源浪费问题严重

目前人均自然资源的存储量不足一直是所面临的重要问题，从实际可采取量和分布情况来看，不能承担社会经济发展和人口使用需求的沉重压力，而且这一资源具有不可再生性，所以在传统矿业的作业过程中受到技术的限制影响，大量的资源实际利用率并不高，同时开采出的伴生资源也没有得到合理收集与开发利用，所以浪费问题也是限制该行业发展的阻碍问题之一。

（三）开采成本和危险性高

南方部分矿区实际煤量存储较少，而所需投入成本过高，危险系数也远超过相关安全措施的可承受范围，且受水、瓦斯及煤尘等灾害的影响方面极其严重，因此有些企业在工作中受到危险影响，在安全事故出现后人员伤亡的成为了工作开展难题[5]。

（四）地表出现塌陷

结合已完成的大量开采记录进行计算，因进行开采工作所引发的地质结构破坏以及坍塌问题，所影响面积范围庞大，并依然在呈现增长趋势，对自然环境所带来的伤害程度极高，直接降低了可利用价值和恢复能力，需要消耗漫长的时间才可能逐渐恢复该范围的自然状态。

四、传统技术中的问题

（一）工业体系不完整

在社会经济发展和社会生产压力的影响下，需要更多的能源供应量才能满足日常所需，所以在该行业的发展过程中受到了巨大压力，但随着不同规模的煤矿企业出现和生产运营，却并未在行业发展过程中逐渐形成完善的工业体系和管理制度，因此至今依然存在大量问题限制了企业的实际发展能力和经济效益。管理秩序的严重缺失同样无法保证各项技术的实际应用情况，不能真正体现出所有技术的应用优势和实际作用，从而使企业在经营生产过程中始终面临着难以避免的安全威胁[6]。

（二）技术落后

虽然在行业发展过程中也为克服生产效率和危险问题进行了技术研究，但依然存在安全事故频繁发生的情况，对企业造成了更大压力和发展限制。所以企业为保证开采工作安全只在技术使用方面进行控制，但没有研究或引进其他优秀技术是行不通的。

（三）缺少专业人才

在针对行业发展情况进行研究和分析后，发现由于专业人才的稀缺使企业缺少发展潜力，从而在面对出现的各种问题时无法真正定制有效处理措施和解决方案，影响到了开采技术的深入研究和创新改革进展，降低了行业的总体发展速度，同时也更难达到更多利润的获取效果[7]。

五、现代采矿理念的优势

（一）特点

随着目前可用技术得到了深入研究和推广应用，也在采矿理念和方式方法的应用方面进行了调整与改革，对企业的未来发展带来了一定推助力，所以在现代作业模式的影响下，保证了该行业的开采合理性及影响程度，更加符合发展过程中的实际需要。

（二）改善生态环境

现阶段在完成开采任务后，使用填充技术进行回填后可以保证开采区域的结构稳定，不会出现坍塌等严重破坏性变化，真正避免了地表所可能出现的移动和裂缝等问题，同时可以实现科学作业的目的，降低对周围环境情况所带来的破坏性影响，可以结合不同区域的环境特点及要求进行合理回填，实现矿渣等物质的重复利用和成本节约目的。

六、新技术

（一）炮采放顶技术

这一技术在出现后得到了大量应用与推广，主要在使用时通过两种方式开展工作，第一种是利用滑移支架进行开采，利用顶梁等结构完成前梁和后梁的连接工作，配合多个液压单体柱作为支架的支柱实施作业。

这种技术在实际的推广和应用方面都得到了比较良好的效果，在实际作业过程中，可以利用支架对倾斜和急倾斜煤层发挥非常良好的开发作用。另一种方式是使用二型钢梁配合施工的方式开展作业，可以在技术水平较差的情况下不受煤层影响完成工作。

（二）倾斜支架技术

这种方式在角度方面具有一定的控制效果，而且在生产系统难度和掘进率方面具有比较好的使用优点，可以在满足生产任务量的同时，降低实际工作难度和作业压力，可以在斜角煤层中起到良好应用效果。而且在煤层厚度变化受自然环境影响比较小时，也可以使用这一方法完成工作，在回采时要持续拉长支架，最后在达到采区后全部拆除收回。

（三）小阶段爆破落煤法

这一方法在使用前，需将移动区域内的煤层进行合理划分，且在没有工作人员和施工设备等情况下开展。比较适合煤层厚度三至七米左右，倾斜角度超过四十度，同时不易出现顶底板滑落的位置使用，但是这一方法设计工作比较复杂，需结合开采环境条件进行适当选用。

（四）刨煤机采煤法

这一技术在煤层程度良好或比较薄稀的位置也能施工，具体作业效果也比较良好，在使用智能驱动系统进行控制时，可以真正实现该工作的智能化和自动化改革，在提升支架稳固可靠效果的同时降低了实际操作难度和维修难度，而且对特薄煤层也可以起到良好的开采效果。

七、常用方法

（一）井下采煤

企业在长期经营生产过程中开始应用各种方法尝试提升工作效率和经济利润，根据不同煤矿类型的分布情况定制了不同施工方法，通常使用过程中，这种方法应用范围没有过多限制，使用频率也比较高。在使用这种方式时，可以根据不同煤矿存在条件进行旱采和水采，旱采的两种工作开展方式都具有良好的开采效果和作业效率，并且可以在支护设置的使用量较少降低成本投入的情况下进行工作，但相应的开采效率也会受到影响出现上浮或下降。在作业时通常需要根据煤层的倾角风度来确认工作方法，水平开采通常是在倾角超过10 度左右时进行作业，通过划分不同区域的方式按照顺序进行开采，如果倾角幅度比较小时可以划分盘区后先开采中间部位再开展其他区域，如果发现煤层属于分层状态，可以自上而下完成开采任务。

（二）露天开采

这种方式主要是在煤层分布范围方面具有一定氩气，主要处在地表区域的环境中才可开展工作，在开采过程中也是要先对目标区域进行合理划分后再施工。在作业时利用机械设备先进行打破和挖掘作业，然后使用运输机械直接将煤块运送到指定地点。这种作业方式的优势在于不需更多的支护进行辅助，而且整体的作业范围覆盖面积也比较宽阔，在利用机械设备进行施工开采的过程中，极大提升了实际开采效率，在节约了成本投入的同时减少了危险程度，但是也由于开采面积过大，对大量土地面积都进行了占用和污染。