采矿工程技术的发展及实践探讨

＊罗瑞鹏

（山西省长治经坊煤业有限公司 山西 047100）

在新时期环境下，煤矿产业的发展要在采矿工程的技术创新方面展开持续的探索，加大投入力度，提高采矿工程技术应用的安全性、有效性。利用新型采煤技术手段，对煤矿开采生产过程进行优化，要结合刨煤机采煤技术炮采放顶煤技术、小阶段爆破落煤技术、崩落采矿技术、充填采矿技术等类型，实现技术升级，明确采矿工程技术未来的发展趋势，提高生产效益。

1.煤矿开采技术现状

自我国进入到了改革开放的新时期以来，煤矿产业作为国民支柱性产业，进入到了崭新的发展时期，步入全新的发展阶段后，在矿井开采活动中引进新技术、新工艺、新方法，已经成为了煤矿开采活动必然的转型和发展方向。煤矿开采的技术应用效果有所增强，提高煤矿开采的技术应用水平，实现煤矿开采技术的可持续发展目标，以保证生产安全为落脚点，旨在创造更高的生产效益、安全效益。

目前根据煤矿安全生产标准化和煤矿安全规程的有关政策和标准要求，煤矿生产中需要对煤矿的开采情况加强分析，掌握地质赋层的具体情况，对煤层开采技术和装备加强合理利用，提高煤矿生产的机械化水平，保证企业的生产安全，提高生产质量和生产效益。利用新工艺、新技术、新设备，煤矿企业目前已经向着高效生产、安全生产的方向转型，以实现节能、环保、高效生产的目标[1]。

2.采矿工程技术类型

(1)刨煤机采煤技术

刨煤机采煤技术是煤矿生产和开采活动中的一种新技术方法，利用刨煤机采煤技术，采煤生产的质量和效率较高，节约了大量的时间成本，煤矿开采的速度快、效率高，节约了大量的人力资源和物力资源的成本投入。在刨煤机采煤技术应用中，刨煤深度为0.25m，刨力大，在浅层煤矿中层煤矿的开采活动中，该技术适用性较强。和过去的刨煤机采煤相比，现阶段现代化的抛煤机采煤技术应用体现出了明显的功能优势，有着全新的功能特点，其智能化水平更高，机械化水平有所提升。

采矿人员不需要亲自寻找刨煤的平面，可以利用刨煤机自身的功能，选择合适的平面进行刨煤生产，因此刨煤机采煤技术的应用下，大量的人力和物力资源得到了节约，增强了刨煤生产的安全性、可靠性，营造了安全生产的环境。目前在我国的煤矿开采活动中，刨煤机采煤技术已经得到了愈发广泛的运用，并且向着智能化、机械化的方向不断发展，以实现抛煤机采煤技术升级和创新为目标，未来煤矿开采中的技术应用要以抛煤机采煤技术作为主流技术手段，逐步的探索和前行[2]。

(2)炮采放顶煤技术

炮采放顶煤技术应用在超过5m厚度的煤层中具有一定的应用优势，炮采放顶煤技术是由两大技术部分共同构成的，分别是顶梁技术和支柱技术，与其他类型的采矿工程技术类型相比，炮采放顶煤技术的安全性和可靠性更强。采煤技术应用具有显著优势，因为其中应用到的支架有着简单的结构，稳固性强，生产过程安全，并且支架具有移动性，使用过程便捷、灵活。在制作支柱和制作顶梁方面，投入的成本较小，因此炮采放顶煤技术的经济成本较低，在中小型的煤矿开采活动中，该技术已经成为了首选的采煤技术手段，提高了采矿工程的技术应用经济性和综合效益。

(3)小阶段爆破落煤技术

小阶段爆破落煤技术应用于5m左右厚度的煤层中，适用性较强，并且煤层倾斜角度不低于40%时，利用该技术可以充分体现出技术优势。利用小阶段爆破落煤技术进行采煤生产活动的过程中，首先需要进行煤区段的划分，再分段进行小段的爆破采煤生产活动。该技术应用的采煤效率较高，但是由于技术要求较高，并且完成爆破之后，煤矿回采率水平较低，因此增加了资源浪费的风险，这与煤矿资源的可持续开发利用的理念相互背离，具有一定的技术局限性。

在利用小阶段爆破落煤技术进行采煤作业的过程中，技术人员尤其要注意保证施工过程的安全性，在爆破时必须要保证爆破区域内没有施工设备和工作人员，才能进行爆破生产，确保人员安全、财产安全。目前在分布区域较为偏远的中小型煤矿采煤中，利用小阶段爆破落煤技术较为常见。

(4)崩落采矿技术

崩落采矿技术在采矿工程中是以崩落围岩的方式进行生产的一种采矿技术手段，将围岩崩落实现地压管理的过程，也就是崩落矿石过程中，用自然崩落、强制崩落围岩的方式进行采空场填充，从而管理地压，达到控制地压的目的。利用崩落采矿技术时，主要采取的方法包括单层崩落法、分层崩落法、阶段崩落法、分段崩落法，广泛应用到了我国的煤矿采矿实践活动中。在地下采矿总量中，利用该方式和技术手段进行采矿，占比达到了35%，近些年来，呈现出了持续增长的发展趋势，崩落采矿法分类见图1[3]。

图1 崩落采矿法分类

(5)充填采矿技术

充填开采技术主要应用的场景是在铁路公路下区域、建筑物下面区域以及水源底部区域位置，利用充填采矿技术的过程中，需要在被开采过的煤炭空缺区域内使用其他材料进行填充，改善作业面的承压力，缓解过大的压力，保证煤炭开采活动的安全性和高效性。利用充填开采技术，技术人员需要对开采上覆岩层运动规律进行总结，深入研究地表下陷的规律，针对开采系统参数进行优化，集中地表建筑物、地下水资源保护等需求，对相关参数进行优化。目前利用充填采矿技术的过程中，需要从沉降控制理念和关键技术应用的层面，对技术和工艺进行优化，将各种充填技术和组合充填技术有机组合，设计近水体开采技术方案，研发先进装备，优化工艺参数，提高技术应用的效果。

3.采矿工程技术实践方法

(1)井下采煤

煤矿井下采煤生产活动中，如果煤层倾角大于10°，此时需要采取水平开采的方法，在开采过程中，注意对开采水平工作面区段进行划分，完成了一个工作面的生产之后，才能够继续投入到下一个工作面的作业中。在煤矿井下采煤生产活动中，要按照由远及近的原则，对工作区段具体情况加强掌握，展开对周边煤区的采煤活动。关注井下情况，注意井下采煤活动的动态变化，了解井下的水源情况，根据有水和无水的实际情况进行水下采煤和旱采作业。旱采生产最常用的采煤方式为柱式采煤法和壁式采煤法，利用该方式操作过程简单，可以取得良好的采煤效果。

(2)急倾斜煤层采煤

在急倾斜煤层进行采煤生产的过程中，要对采矿区段进行划分，针对回采和采矿的便捷性进行分析，合理进行区段划分，保证采煤过程的高效性和安全性。分区段的情况和采煤效率有着密切的相关性，要确保分区段科学、合理，顺利的开展煤矿采矿活动，提高生产效率，要采取有效的措施，保证采矿层垂直高度合理性，延长工作面长度，对巷道内的通风系统进行合理的布置规划，确保采煤生产活动安全性[4]。

(3)露天采煤

露天采煤中，前期的准备阶段是十分重要的，要由专人进行前期的检测，了解自然环境、地质条件、地域特征，掌握煤层结构的特点，将井田划分成不同的工作面。在开采中，按照由上至下的原则进行采煤作业，露天采煤的过程中要暴露煤层，首先就需要对煤层表面岩层进行松动处理，使用采掘器采集煤层向安全地带输送。

突破工作空间的制约，保持露天采煤中空气畅通，不需要使用通风装置，利用采掘设备进行生产，效率较高，节约了时间成本、人力资源成本的投入，提高了生产安全性和高效性。露天采煤技术应用方法具有较高的资源回采率，提高了对资源的充分利用效率，节约了煤矿开采活动中的成本，不过该方式需要占据较大的土地资源面积，会对周边的环境造成污染，增加了环境污染风险。

4.采矿工程技术的发展趋势

(1)建立起健全的采煤技术体系

在煤矿开采行业的可持续建设和发展中，未来的采矿工程技术应用要逐渐向着高效化、安全化的方向发展，明确未来的发展趋势，建立起健全的采煤技术体系，目前我国的采煤技术应用已经逐步的升级，发展到了开挖煤层深层的时期。新形势下的采煤施工技术应用和早期的采煤技术相比，有了更高的要求，包括煤层硬度、坍塌防护技术、渗漏防护技术、支护强度，均是在采煤施工中要考虑的要点。

新发展时期的采煤技术要提高应用水平，向着科学、高效、安全的方向发展，建立起完善的采煤技术体系，强调硬顶板、浅埋深的技术特点，构建采煤技术体系，快速处理顶板。以倾斜深孔爆破和岩层的定向水力压力为核心，加强对顶板的快速处理，提高顶煤开采和回收效率，并在此基础之上，保证施工人员安全，实现采煤技术的安全、高效应用目标，井田、矿田和矿区布置见图2。

图2 井田、矿田和矿区

(2)优化巷道布置

在我国社会经济发展的新时期，社会生产、人们生活对煤矿开采有了更高的要求，各个行业领域均要向着绿色、环保、节能和可持续发展的方向探索，煤矿开采行业发展中，利用绿色能源开采技术，要适应新形势，减轻污染，降低对环境的破坏。

尤其是在煤矿开采中，煤矸石污染是最普遍的污染问题，为了针对煤矸石污染风险加强防范和有效的控制，有必要强化对当地的地质构造状况的深入研究和分析，对开采巷道展开优化设计，确保开采巷道设计的科学性、合理性，提高开采工艺的应用效果。通过对技术和工艺的优化，提高煤矿资源的开采水平，节省开采时间，提高开采效率，使巷道布置和煤矿开采活动形成良好的适应性，集中进行煤矿开采生产活动，降低碳排放等废物的排放量，与环境相适应，提高巷道布置的科学性和合理性效果[5]。

(3)加强深井技术应用

采矿工程技术应用未来的发展要进一步向着深井技术应用方面探究，提高技术应用的水平，我国煤矿浅部资源易采资源数量有所减少，煤矿开采未来将会进一步向着深部煤矿探索、发展。煤矿深部资源的岩层温度高，地压大，埋藏深度大，在开采过程中，面临的难题更多，生产形势更加复杂，利用深井采矿技术要在煤矿提升、结构支护、地下排水和通风系统等方面，达到一定的技术标准。

对采矿工艺机械设备的适应性提出较高要求，在深井技术的开发中，技术人员需要保证采掘技术具有较强的适应性，对低能耗技术、安全高效的技术进行研发、升级，提高深井技术的开发和应用水平。对煤矿设备的综合性能加强改善，大力发展低能耗技术、安全技术、高效技术，将更多的深井煤矿资源开发和利用起来。

(4)采煤技术智能化

21世纪是智能化的时代，也是知识经济的时代，数字化技术、智能化技术已经成为了采煤技术现代化转型和发展的趋势，以计算机技术为依托，利用各种先进的技术手段进行煤矿生产活动，要将定位技术、通信技术、现代信息技术的功能优势利用起来，提高采煤自动化、智能化水平。创新传统的采煤生产工艺，加强采煤技术的智能化建设，在无人工作面、遥控采矿、智能矿井等智能化的采矿技术应用中，提高生产水平，强调生产安全。

智能化采矿技术的应用和推广下，要同时开发和应用大量的智能设备以及配套的技术措施，我国在智能化采矿技术的研发和应用方面，仍旧还需要不断的探究，借鉴发达国家的先进经验，建立完善的智能化采矿技术体系。其中要涵盖露天、地下矿通信技术、数字化矿山技术、定位与导航技术、过程监控技术、信息处理技术，利用智能化控制的方式，合理利用采矿设备，提高生产效率[6]。

5.结论

综上所述，在新形势下煤矿开采活动愈发频繁，以提高生产质量、生产效率为目的，引进先进的采煤技术，要向着安全、环保、科学、高效的方向探究发展。通过对新型采煤技术的创新应用，提高生产质量，营造安全的生产环境，降低对环境的破坏和污染，为煤矿事业的发展夯实基础，推动煤矿产业的可持续建设和稳定运行，提高我国的国民经济建设水平。