井下采矿技术及井下采矿的发展趋势

高文哲

（甘肃能源化工职业学院，甘肃 兰州 730207）

井下环境复杂，不安全因素众多，以此井下采矿存在着较高的危险系数，不仅会给采矿工作的安全性带来较大的威胁，而且还会严重影响采矿的质量和效率。因此，在采矿过程中，应结合矿区的实际情况合理选用井下采矿技术，提升井下采矿技术的合理性，保障采矿工作的安全性和采矿的效率。

1 我国矿产行业的发展现状

我国不仅幅员辽阔，而且在矿产资源方面也十分丰富，不仅种类多样，而且储量庞大。但是由于我国也是矿产资源消耗大国，因此对矿产资源的需求较大，为了更好的满足矿产开采的需求，对井下采矿技术的研发越来越受人们的关注，促进了井下采矿技术的发展。同时，为了满足市场对矿产资源的需求，也出现了矿产资源过分开采的问题，不仅会对生态环境带来十分不利的影响，而且也不符合我国可持续发展战略的要求。随着人们环保意识的提升，节能环保理念深入人心，在此背景下，节能、绿色、环保逐渐渗透到矿产开采行业之中，促使井下开采技术不断完善，提升了矿产资源开采的合理性，同时降低了对生态环境造成的不利影响。在国家层面，相继出台了一系列的矿产资源开发保护政策，以法律的形式对矿产资源开采进行约束与规范，极大的提升了矿产行业的规范性，使矿产资源得到更加有效的开发利用。

2 井下采矿技术分析

井下采矿技术种类较多，目前比较常见的井下采矿技术主要包括以下几种类型：首先，放顶煤技术。该技术在倾斜角较小的采煤作业中的应用比较广泛，应用该技术，还需要作业面具有一定的牢固性与稳定性，为确保采矿工作的安全性，还需要构建完善的支护体系和围岩。应用放顶煤技术，既有助于提升采矿的效率，也能在很大程度上降低采矿的成本。其次，炮采技术。炮采技术的应用时间起步较早，因此该技术的发展相对更加成熟，应用范围也更加广泛。该技术也存在一定的局限性，通常只能应用于走向相对单一的长壁采矿作业面之中。该技术的工作原理为通过爆破的方式炸开富含煤矿的区域，然后将煤矿装运。再次，倾斜分层采矿技术。该技术主要应用于地下煤层走向比较复杂的煤矿开采中，该技术可以结合煤矿周围的环境以及煤层的倾斜度等方面的因素，通过相应的方案进行作业，有助于提升采矿作业的效率。最后，综合采矿技术。相较于其他井下采矿技术，综合采矿技术更为先进，科技含量更高，因此更有助于提升矿产的开采效率。同时，综合采矿技术的机械化程度更高，有助于节省人力以及降低成本。该技术的这些优势使其在井下采矿中的应用十分广泛，并且有着十分广阔的发展前景。

3 井下采矿技术的特点分析

3.1 井下采矿技术的复杂性和难度系数高

相较于露天采矿，井下采矿作业无疑会面临更大的挑战，井下的环境更加复杂、更加恶劣，因此所应用的技术也必将更加复杂，其难度系数也会更高。由于井下环境复杂，井下采矿难度系数高，因此相较于露天采矿，井下采矿的效率更低，安全风险更高。这就要求井下采矿技术更加完善，因此其复杂性也会更高。井下采矿技术复杂性高，决定了技术的应用难度更大。

3.2 井下采矿技术的更新速度快

井下采矿技术更新速度快，一方面是由于现代科技的融入，促进了井下采矿技术的更新换代，使其更加完善。另一方面是因为企业所面临的市场竞争压力越来越大，导致更多的企业希望通过技术更新的方式来提升自身的竞争力。技术上的创新能够帮助企业在生产环节上占据极大的优势，进而领先于同行业，这是促使企业健康发展的关键所在。同时，只有技术更新，才能使其更好的满足井下采矿作业的需求。

3.3 井下采矿技术具有多样性

井下采矿技术的概念相对比较宽泛，因此该技术具有多样化的特点。另外，由于井下环境不同，所需开采的矿产也不相同，这些都决定了采矿技术也应具有针对性，在不同的环境下以及采集不同类型的矿物质都需要不同的技术。比如在煤矿的开采过程中，可以选择应用放顶煤技术以及综合采矿技术等。不同的井下采矿技术有着不同的优势，同时有的井下采矿技术自身也存在一定的不足，这便需要在实际的采矿作业过程中，结合矿采区的实际情况，合理选用井下采矿技术。保障采矿作业的安全性和效率。

4 井下采矿技术的发展趋势

4.1 井下填充技术的发展趋势

随着井下采矿技术的发展，传统的碎石水泥浆胶结技术、干式填充技术等已经难以满足采矿行业的发展需求，因此更多的新型技术得到了广泛的应用，其中井下填充技术便是具有代表性的技术之一。原有的填充技术正在朝着高浓度的方向发展，这种发展趋势，一方面能够在很大程度上降低胶结材料的用量，另一方面也有助于改善井下环境，同时还有助于降低采矿成本。未来，填充技术将会朝着大型化以及机械化的方向发展。以霍州煤电集团为例，其在黄土填充机械化采煤技术的研究方面走在了行业的前列，不仅加强了对相关机械设备的研发，而且还着重对矿井设施进行了全优化润滑管理的工程建设。这有力的推动了填充技术的发展，使得填充技术的作用更加凸显，有助于提升采矿的质量和效率。对传统填充技术的改善，也促使了胶结填充技术朝着高浓度以及全尾砂的方向发展。

4.2 深部开采技术的发展趋势

加强对深部开采技术的研发，有助于提升井下采矿的效率和质量，为社会的发展提供充足的资源供应。在此背景下，深部开采技术目前的应用比较广泛，并且该技术还具有较大的提升空间，随着该技术的发展与完善，可以有力的推动我国采矿行业的转型，使其从传统的能源消耗型产业转变为能源节约型产业，有助于采矿行业的可持续发展。相较于国际上的先进水平，我国在深部开采技术方面并不占优势，在该技术的应用过程中，很容易引发矿震或者爆破事故等，这些问题的解决成为了深部开采技术发展的主要趋势。在该技术的发展与完善过程中，需要结合该技术存在的不足加以完善，提升深部开采技术应用的安全性。

4.3 深海采矿技术的发展趋势

深海采矿技术是一个综合性概念，其主要包括深海矿产的采集、海底矿物制备装载、海底软管输送系统、采矿船的动力定位、海面的支持以及对矿产输送过程的监控等。提升软管输送技术水平，完善智能化采集设备是深海采矿技术未来的主要发展趋势。除此之外，深海采矿技术的发展，还要不断提升机械化水平，要结合井下开采作业的需求，设计与研发高性能的开采设备。这既有助于提升井下采矿的效率，同时也能保障井下采矿的安全性。

4.4 井下支护技术的发展趋势

井下环境复杂，影响井下采矿安全性的因素较多，因此，井下采矿属于高危工作，做好井下支护是保障井下采矿作业安全性的重要措施。由此可见，井下支护技术的发展具有十分重要的意义。近年来，随着井下采矿技术的发展，使得井下支护技术也越来越完善。以锚杆桁架技术为例，锚杆桁架由两个涨壳式锚杆以及高强度钢杆构成，极大的提升了支护效果，对于保障井下采矿作业的安全具有十分重要的意义。再比如，针对高复合泥岩顶板煤巷桁架锚索组合支护技术的研究，进一步提升了支护的效果，能够更好的保障巷道的稳定性，并且还有助于改善高软围岩的环境，既能有效降低采矿作业过程中安全事故的发生几率，也能更好的保障企业的社会效益与经济利益。

4.5 井下采矿技术的绿色生态化发展趋势

在我国可持续发展战略要求下，井下采矿技术也将朝着绿色以及生态化的方向发展，低碳环保将成为井下采矿技术的主题，因此，在井下采矿技术中应加强对绿色工艺的应用，应建立绿色化的规范，对井下采矿工艺以及工序等进行约束，促进井下采矿技术的绿色生态化发展。目前主要的井下采矿绿色工艺有煤炭地下气化技术以及瓦斯与煤共采技术等，应用井下采矿绿色工艺，能够在很大程度上提升煤炭的清洁程度。比如，应用煤炭地下气化技术，可以实现对煤炭的化学反应，使其转化为气体，气体的运输与储存更加节能，也更加清洁，并且使用过程中所产生的污染物更少，有助于环境的保护，降低会生态的破坏。与此同时，对绿色采矿工艺的应用，可以有效降低井下采矿的贫化率，促进井下矿产使用率的提升，并且还可以有效提升井下采矿作业的安全性。企业要加强环境保护设施的建设，加强对新型环保社会的研发与应用，逐渐淘汰那些能耗较高的开采设备。同时针对矿山环境的治理要给予高度的重视，并加大资金投入力度，保障矿区生态环境的健康发展。

5 结束语

矿产资源的开采，直接关乎着我国社会经济的发展以及人们的生产生活，这在很大程度上推动了井下采矿技术的发展与完善。加大对井下采矿技术的研发，并合理应用井下采矿技术，有助于提升采矿作业的安全性与工作效率。未来，井下采矿技术的发展，应朝着更加高效、更加节能、更加环保的方向发展，绿色采矿技术的应用将会更加广泛，在确保开矿作业安全性的基础上，不断提升采矿作业的效率。