采矿工程中的采矿技术与施工安全研究

2021-12-31马宁

科技创新与应用 2021年10期

马宁

（铁法煤业（集团）有限责任公司晓明矿安监处，辽宁调兵山112700）

经济的快速发展，对资源需求增加，对于煤矿产业来讲，其开采质量决定了经济发展程度，随着整体社会需求的加大，必须要提高开采技术能力，这样，才能形成良好的生产力，达到快速开采目标，从技术角度看，当前的开采创新能力越来越强，已经形成了自动化控制，在技术发展衍生过程中，也出现了诸多采矿新技术，有力支撑了开采工程发展，极大提升了煤矿开采效率。从当前的状况看，现阶段我国煤矿采矿技术越来越丰富，深层井采矿技术、硬顶开采技术、填充开采技术、倾斜厚层开采技术、倾斜薄层开采技术及智能开采技术等均已经得到实证，在实际开采工作中发挥着重要的作用，随着技术在煤矿采矿中广泛应用，其作用更加显著，增强了开采的质量，保证了开采操作的安全。只有全面掌握这些采矿技术，才能实现安全生产的目标，促进我国煤矿行业可持续发展。采矿工程主要是固体矿藏开采，通过科学的开采，满足各行各业需要，一般开采分为金属矿开采和非金属矿开采两种，非金属矿开采难度系数大，开采过程中存在较多的不安定因素，煤炭就是其中最为主要的开采工程之一，从我国现有的条件看，中国储量的矿产资源均能够进行有效开发，只有不断创新技术能力，才能在保证开采的同时，避免出现资源浪费，维护国家经济社会发展。

1 煤矿采矿技术特征

1.1 采矿技术具有针对性

开采技术不断增多，只有选择正确的开采技术，才能确保开采效果与质量，更好地保证安全。当前，我国的煤矿采矿技术类型非常丰富，选用何种采矿技术决定了开采的质量与效率，不同的技术适应不同的开采环境条件，要根据开采环境决定技术形式，采矿技术具有独特性和针对性。

1.2 采矿技术具有很大风险

煤矿开采随时存在安全问题，其开采过程中的风险极大，只稍不注意就会引发安全事故的发生，一般情况下，煤炭开采都是在恶劣的条件下进行，其工作环境非常危险，采矿工程无论是露天挖掘，或是井下开采，均要有良好的技术支撑，根据操作规程进行操作，才能保证安全。

1.3 煤矿采矿技术具有更新性

开采技术不断创新，随着技术能力的提升，其技术创新性也在不断增强。针对煤矿采矿技术风险，不断进行修正，提高其安全系数，也就是说，在长期采矿过程中，技术更新一直在持续，特别是对一些高危采矿技术在不断创新与调整，满足生产需要的同时，保证了人员的安全。

2 现阶段我国煤矿采矿技术类型

2.1 深层井采矿技术

深层井采矿技术是当前最为主要的技术，有效支撑着开采工程，一般情况下，这类技术被应用到煤矿岩石受压低、冲低压低及地热危害较大矿产区，这部分区域是施工重点，主要解决的是矿压控制、深井通风、井巷布置及瓦斯和低压防治等工程，全面保证开采条件，提高安全能力。这项技术在第一道施工，在实际的应用过程中，其危险性较高，工作条件艰苦，如果控制不力，则会导致伤亡事故的发生。要全面排除危险隐患，才能保证施工安全。为了进一步提高安全性，在具体的采矿过程中一定要全面提高调查能力，通过数据支撑，把握好重点区域与环节，明确深井围岩状态、深井场地环境变化等情况，才能形成科学有采矿方案，提高安全性，保证整体效率提升。虽然技术几经创新与调整，但当前深层井采矿技术应用情况并不乐观，依然存在巨大的危险，施工过程安全隐患一直得不到有效排除，如无法准确预知深井作业环境变化、应力检测难等都影响到了开采的质量，增加了安全隐患。

2.2 硬顶开采技术

硬顶开采技术也是煤矿采矿中的主要技术形式，在实际操作过程中，其技术应用效果较好，随着技术的广泛使用，全面提高了煤炭开采的区域性。技术主要包括硬顶煤开采技术和硬顶板开采技术两种，需要根据不同的开采环境选择合理的技术形式。硬顶煤开采技术是综合开采技术，利用相关的技术支撑，全面提高开采能力与质量，采矿技术包括顶煤深孔爆破技术、高压注水压裂技术等。在实际操作过程中，压根全面保证安全，要注意冒放性的问题，避免出现安全责任事故，在当前的实际采矿过程中，往往会面临较多的困难，要根据条件环境做好技术选择。硬顶板开采技术主要是控制类技术，通过一定的计算出分析，全面提高开采质量，保证安全。煤层低压和埋深分析控制是重要的手段，应用中常常与步距垮落技术结合使用，这样，就能够全面提高生产效率，随时开采煤矿并破碎顶煤，保证了安全，提高了生产效率。

2.3 填充开采技术

填充开采技术是利用材料填充物对已开采的煤炭空白地带加以填充，通过填充增加空白区域安全。利用这项技术不但能够提高生产效率，更能够在技术支撑下，形成缓解作业，减少采矿作业压力带来的危险。采矿技术整体安全性较好，在实际使用过程中，其应用较为广泛，良好的安全性，能够提高采矿期间的效率，在全面保证煤矿采矿顺利的同时，提高安全性。采用填充开采技术采矿要借助填充物形成地压管控，使周边的空白区更加稳固，全面避免围岩崩落和地表下沉，当前，在使用过程中，一般填充物是膏体，传统意义上的废石填充已经不再使用，从根本上提高了技术标准。

2.4 倾斜厚层开采技术

倾斜厚层开采技术是一次性的技术，要使用过程中需要根据环境条件进行选择，主要针对缓倾斜厚煤层区域，能够在实际操作过程中，加强支架结构强度，这样，能够提高局部的强度，避免出现滑倒、顶梁焊接缝开裂及四连杆变形等安全问题，在实际使用过程中，这项技术发挥了重要的作用，能够很好地保护千斤顶进行正常作业，避免出现设备的损坏。

2.5 倾斜薄层开采技术

倾斜薄层开采技术主要是相对于倾斜厚层开采技术而言，在实际使用过程中，有着广泛的用途，整体看，适用于缓倾斜薄煤层，这样的煤炭开采在操作过程中，具有良好安全性和可操作性，从实际应用效果看，煤矿开采率高、设备体积小，能够在较差环境下，全面提升煤矿采矿效率，保证了生产的安全。

2.6 智能开采技术

随着技术的创新发展，开采技术也在创新，智能开采技术则是当下最为主要的技术形态，作为新型采煤技术，主要是依托于信息化技术、计算机技术建立起来的，以信息化为载体，形成了自动化控制与管理，减少了人为操作存在的失误，保证了开采质量与效率。随着自动化水平提升，智能开采技术也成为了未来的主要技术，虽然一些技术在使用中，但是技术尚不成熟，还需要在实践中不断调整，才能实现智能化控制，比如遥控采煤技术、数字模型模拟技术、自动化机械技术等均是智能化采矿技术。

3 采矿工程中的安全施工技术

3.1 健全煤矿采矿安全管理制度

制度是安全生产的保障，要全面提高制度执行力，才能提高生产效率，保证安全生产。为实现煤矿采矿技术有效、安全应用，就需要加强制度建设，不断对现有煤矿采矿安全管理制度进行健全完善，以技术为导向，提升制度保障能力。一般情况下，制度建设与落实要从以下几方面推进：一是提高安全意识。以煤炭发展现状为标准，全面结合自身情况，制定并完善科学且有效的采矿安全管理制度，从生产层面加强安全控制，保证生产安全得以落实。根据不同的技术使用情况，规范采矿过程中工艺流程与操作，从规范化、标准化入手，全面引导采矿人员规范化、安全化生产，提升责任意识，保证生产连续性。二是提高责任意识。煤矿采矿涉及到的部门多，工种杂，只有全面加强协调配合，才能保证每一个部门和人员的安全，要通过责任落实，加强管理落实，生产过程中，需要重点构建责任制度、监督制度及奖惩制度，通过各种制度保证生产安全。要以生产目标为依据，成立专门质量安全检核队伍，加强日常监督检查与落实，及时发现问题，对不按要求操作规程的要加以管理，形成科学的考核机制，进一步提高责任意识和安全意识。三是提高知识能力。要不断提高技术应用能力，对于引进的先进技术，要不断加强培训，保证技术得到良好的应用，煤矿企业要严格按照相关规范进行培训，定期组织工作人员学习行业知识，提升知识储备，跟上时代的发展。

3.2 根据实际情况开展安全生产规划

要以实际生产为前提，做好安全保障工作，那么，采矿工程作业前，就需要科学做好整体设计与规划，有效提高生产能力。一是要对采矿地区地理环境、生产要求做好调查研究，及时做好现场的勘查，根据调查结果，形成可操作性强的方案计划，制定有关该地区地质情况分析，对可能存在的危害做好应急分析，特别是要重点分析出区域内的灾害类型，这样，才能有针对性的做好预防，避免出现安全责任事故。要对煤炭采空区做好应急处理，免得在开采过程中出现积水问题，影响煤炭生产进度，保护生产人员人身安全。要深入研究好矿难事故，这样，才能在实际工作中做好预防，全面查明事故成因，找到人为因素与自然因素，通过针对性的计划，避免出现类似责任事故，有力提升采矿工程安全性。日常也要做好安全演练，提高相关生产人员的安全意识，通过安全意识强化、事故逃生方法求生演练等，让工作人员能够在紧急情况下更好掌握方法，减少损失。

3.3 加大安全职责认证

煤炭生产必须要全面保证安全，这是首要的任务，那么，在进行井下作业时，一定要深入一线现场，做好危害的排除，对于危险性大的地区，要做好全面的设计，排查好具体环境中安全隐患问题，这样，就能够在实际生产过程中，有效应对，及时做出正确的选择。要采用专业检测手段开展实时性检测，提出开采现场责任目标，对于相关人员要强化安全责任控制。为了减少损失，还能够采用保险方式做好管理，保险是我国一项社会风险抵抗重要机制，相关煤炭生产企业要为工作人员投保人身和事业险种，通过技术结合，保证人身安全，有效降低危险系数，解决好人员后顾之忧。

3.4 做好通风管理

煤矿生产条件艰苦，主要是在下层生产，为了保证良好的通风，则需要做好通风管理，通风也是生产必须的基本条件，更是保证煤矿安全的基础。全面强化采矿工程通风管理是重点、是关键。通风管理主要是确保生产过程中的通风量，避免出现气流瓦斯超标，维护好井下空气温度和湿度，这样，才能为生产人员提供良好的体力，一般情况下，煤矿通风管理需要做好三个方面的工作，一是检查好通风死角，要全面做好排查，避免瓦斯快速聚集，影响到人体健康。要对巷道杂物进行清理，避免影响通效果，采矿区附近上隅角采用局部通风。二是优化矿井系统。要全面做好现场设计，优化通风条件，通过科学的设计，保证通风良好，要对矿井通风阻力做好现场的测定，了解矿井通风运行状况，保证最佳通风效果，才能提高安全质量。三是掘进工作面通风防尘。掘进工作面是单头巷道，要想实现良好的通风并不容易，只有全面做好局部措施，才能避免出现瓦斯和粉尘浓度超限的问题，确保通风畅通，提高安全性、稳定性。

3.5 做好顶板管理

煤矿生产过程常常出现顶板事故，这样的事故是较为多发的，给煤矿企业带来巨大损失和伤亡，只有全面做好管理，才能确保安全。顶板管理并不复杂，需要科学做好控制，对可能存在危险的区域进行管理，包括巷道顶板、掘进工作面、采空区顶板等，只有管理好几个重点方向，才能保证生产安全。巷道顶板管理过程中，需要全面对巷道顶板完整性进行检测，做出正确的分析与判断，如果出现冒顶则需要采取有效措施加以解决；掘进工作面顶板管理要做好动态预防，避免空顶作业；采空区顶板管理主要是做好垮落预防，避免出现冲击地压问题。

3.6 做好地质勘探工作

采矿工程根本目标就是从地质体剥落所需岩体，为人类提供资源能源。地质勘探是前提，良好的调查是基础，只有全面保证勘探质量，才能避免安全事故。因此，采矿工程前的地质勘探工作非常重要。通过科学的地质勘探，全面查明地质构造、岩层岩性和含水层，为下一步快速开采提供帮助与参考，当前，物探方法、坑道探测法全面得到应用，只有全面查明地质构造，才能避免严重的安全事故。

3.7 优化煤矿采矿管理模式

要不断提升标准化生产模式，只有建立起标准精细化管理，才能提升煤矿开采安全，保证开采的整体质量。在煤炭企业开采环节实施标准化、全面化生产安全模式至关重要。要全面提高管理能力，通过对煤矿采矿全过程管理，及时发现问题，做好有效监督。建立起全过程、立体化、全方位管理模型，加强日常控制与监督，要明确各个岗位步骤流程、操作质量、安全标准等，确保采矿工作符合“三全”要求，通过技术方法、效果控制等，强化安全能力，建立生产防范制度，提出可操作性强的风险评估机制和预警机制，降低安全事故对人员、采矿的影响。