煤矿采煤技术的优化应用措施分析

刘朋

冀中能源峰峰集团邯郸宝峰矿业有限公司九龙矿 河北 邯郸 056200

引言

煤矿工程开采和实施离不开充足资金、机械设备和先进技术的支持。科学应用煤矿采煤技术，不仅能够确保煤矿开采工作的有序推进，还能切实提高工程效率。煤矿行业本身较为复杂，安全防护难度相比于其他行业来说更高，因此在具体工作中常常面临着诸多问题，如资源消耗量大、岩层扰动问题较为显著、机械设备磨损严重等，这些都会对煤矿开采效率构成不利影响。为此，煤矿企业只有合理应用现代化机械设备、提高资源利用率、采用先进技术，才能更好地维护开采工作的有效性和科学性。

1 煤矿开采过程中需要严格遵循的工作原则

1.1 安全性

在煤矿开采工作开展期间，相关企业应当制定相应的工作原则，对开采全过程进行合理规划，以确保最终的工作效率。煤矿开采相比于其他工作来说具有较高的危险性，因此只有保障开采作业全过程的安全性，才能降低安全事故的发生率。在此期间，煤矿开采容易受到山体内部、自然灾害、瓦斯含量等多种因素的影响。设备运行效率、工作人员的专业素养等，均会影响工作安全。因此为保障开采作业全过程的安全性，应当切实加大对施工现场的管理力度，并对煤矿开采技术进行优化创新，以最大限度地提高过程中的安全性[1]。

1.2 经济性

煤矿开采技术实施效果与企业的各项效益息息相关，如若技术水平过低，将会对企业的最终收益构成不利影响，因此有必要对该项技术进行适当优化，提高工程效率和开采质量，以降低设备故障问题和浪费问题对企业的影响。

1.3 资源利用

一方面，针对不同地区的煤矿资源分布情况进行勘察，并结合资源分布特点制定针对性较强的开采方案，以确保工程实施效率得到有效提升；另一方面，保证施工现场的各项资源得到合理应用，同时维护开采全过程的安全系数。

2 煤矿采煤技术应用实施期间面临的困境

2.1 资源消耗量大

在煤矿开采期间，随着开采层数的不断叠加，采煤技术无法在短时间内实现多次应用，这就导致大量残渣被遗留在“空洞”中（采空区），尤其是在煤层变化速度较快的情况下。“空洞”区域中遗留的残渣无法实现二次利用，而导致这一问题发生的原因主要是由以下因素构成的：一是由于采煤设备层高不足；二是由于采煤设备的开采高度并未得到及时调整，使得顶层中的热量元素无法被充分释放出来。同时在采煤工作推进时难以避免会遗留一定量的三角煤。在企业生产中，由于成本因素的影响和限制，煤矿企业难以充分回收三角煤，因此造成了极为严重的浪费问题。此时地质结构认知不到位，也会造成一定量的损耗。有关数据显示，目前厚煤层的工艺应用有效率在85%左右，也就是说，仍旧存在着较为明显的浪费问题。

2.2 岩层扰动问题较为显著

当前在采煤工作中，大多数企业往往选用的是较为传统的方法（全放顶法），因此在很大程度上加大了对岩层的影响和扰动。如若地层干扰问题较为严重，其表面就会出现下陷、坍塌等问题。随着城市化建设范围的不断扩大，采煤区逐渐靠近社会大众的生存和活动范围，给大家的生产生活带来了一定的不利影响。同时，岩层扰动问题还会对地下水构成影响，导致其呈现出不断下降的趋势，进而对社会生产生活构成严重影响。

2.3 机械设备磨损严重

机械设备磨损是煤矿开采过程中一个较为突出的问题。目前，大多数机械设备在实际应用过程中都是针对一定强度的煤层展开的，但在生产实践中难以避免会遇到更厚的岩层，进而导致设备磨损问题加剧[2]。在此期间，尽管企业能够切除50cm左右的保护层，但无法实现对保护层厚度的精准测定。就此来看，机械设备切割到厚岩层和硬岩层的可能性仍旧非常大，这也是导致机械设备操作成本不断加大的主要原因。

3 煤矿采煤技术实际应用类型和优化措施探究

3.1 离层注浆技术优化措施

离层注浆是煤矿行业中提出的新型技术，将浆液注入至不同离层位置中，能够有效降低塌陷问题和下沉问题的发生概率，整体应用效果也随之取得了较为理想的成绩。此项技术能够有效维护含水层的稳定性，降低渗水问题的发生概率，同时提高矿井的负荷力，这对于保障煤矿开采安全有着极其重要的现实意义。塌陷和沉降等问题都会对施工作业人员的生命健康安全构成极大影响、威胁。为确保作业安全性，我国自20世纪中后期就开始对煤矿地区的沉降问题展开了一系列研究，旨在降低沉降问题的发生率，同时维护地下开采工作的有序推进。为此，技术研究人员应当对离层注浆技术进行适当优化，并通过注浆填充的方式来缓解煤矿开采现场的沉降压力，以确保整体工程的安全系数。为确保离层注浆成效得到充分保障，首先，技术人员应当对目前的离层空间进行计算，明确其中的注浆填充量，进而维护地面结构的稳定性。沉降问题一直以来都是影响煤矿采煤技术应用效果的主要原因。将离层注浆技术应用到弯曲带中，能够逐步产生离层，并在关键时期内完成注浆。此时技术人员需要将不同物质（水泥与煤石粉末等）进行充分混合，而后将混合后的液体注入至关键层中，以切实提高注浆质量与效率，从而维护整体结构的安全稳定性[3]。其次在注浆工作结束后，为避免岩层在浆液的影响下出现变形等情况，就要对施工作业中的影响因素加以合理控制，如注浆压力、速度、位置等，以保证整体工程安全性，提高技术应用成效，同时维护开采效率。

3.2 地面管理技术优化措施

地面管理技术能够实现对煤矿开采现场和周围环境的安全管理，避免施工作业过程中出现沉降或坍塌问题。煤矿资源大多都深埋于地下，经过长时间的开发和挖掘后，将会出现“空洞”区，这一区域缺乏负荷力，难以承担上层结构的倾向问题，在发生剧烈摇晃时极易引发更大范围的坍塌问题，进而对整体工程的开发效率构成不利影响。因此必须对煤矿采煤技术加以合理优化，以确保施工现场的安全系数。一般情况下，在煤矿开采作业中，管理人员需要对开采过程中造成的影响和破坏进行分析。这是因为不同破坏造成的影响不同，因此需要实施针对性较强的管理方案。煤矿开采需要不断深入和推进，其对岩层造成的影响和破坏是不可逆的，破坏系数在0.1以内时，岩层能够始终保持稳定状态，内部结构也不会出现过多裂缝；破坏系数在0.2左右时，岩层中会出现少量的裂缝，并且不同岩层之间会存在较为明显的隔开情况；破坏系数在0.4左右时，岩层内部的开裂问题不断加剧，但并不会引发严重的层间分离问题；破坏系数在0.8左右时，岩层会出现较为明显的断裂情况，但整体层次性相对完整，裂缝之间存在关联性。基于此，技术人员应当根据岩层具体情况，给出适宜的保护措施，以降低沉降问题对开采工作造成的不利影响。而在具体优化中，一方面，企业应当加强对岩层地面的合理管控，以确保沉降问题发生概率降至最低。另一方面，加强对施工作业区域的管理。煤矿开采区域内存在部分建筑物，出现“空洞”区后，将会对建筑结构的稳定性构成较大影响，使其发生开裂或坍塌等问题，此时不仅会对建筑质量构成严重影响，还会威胁当地居民的生命财产安全，因此有必要提高对底层管理技术的重视程度。同时针对地面管理技术加以合理优化，完善现有的地面保护机制，以确保煤矿作业全过程更加安全。

3.3 开采技术优化措施

煤矿资源一般情况下都深埋于地下，如若能够借助先进的技术手段开展工作，就能有效简化开采流程、降低成本投入、提高工程效率。在开采作业中需要应用到多种技术手段，如保水法和填充法等，为确保作业效率的有效提升，应当及时对其进行合理优化，以保障最终的开采成效。一方面在借助填充法进行煤矿开采时，为避免底层结构负荷力不足等问题的发生，技术人员需要设置相应的支撑结构，稳定周围的岩层，同时在“空洞”区内填充适当材料，以确保地下结构在后续的施工作业中能够始终保持其安全稳定性。此项技术具有较长的研究历史，随着技术的不断成熟和发展，目前在建筑行业中的适用范围也得到了进一步扩大。其主要适用于地下结构相对稳定且危险系数较高的施工环境中，能够有效把控其中的风险因素，提高工程安全性[4]。另一方面在开采技术优化过程中，可以根据不同填充物质，将其分为上下层填充法和先后填充法。前者在煤矿开采中的应用频次相对较高，能够按照不同区域的施工要求进行建筑结构划分，进而有效维护岩层稳定性；后者则能够保障四周岩层的稳定性。

3.4 煤层采掘技术优化措施

要想保证煤矿开采区域的安全系数，单纯选择某一技术进行开采是远远不行的，因此有必要联合多种技术进行施工，才能更好地保障煤炭开采质量。就煤矿开采工艺来看，主要分为以下几种类型：一是条带法采煤技术。这种开采技术既有利于确保压煤工作的顺利推进，又能合理控制地面沉降发生率。其根本应用目的在于为煤柱预留空间，同时为后续的开采和生产工作提供更多的便利条件。这项技术也能在很大程度上提高煤矿开采率和回收率，因此主要适用于煤矿生产中。二是充填采煤技术。一般情况下，在煤矿生产中应用此项技术，不仅能够有效回收施工现场的原位材料，还能合理把控地面沉陷，进而极大地提升作业率。基于工艺基础特点，对技术优化过程中的参数变化进行实时监测，能够大幅度提高作业的安全系数。三是采煤技术。在采煤技术优化过程中，联合倾斜长壁进行实践研究，能够更好地适应结构复杂且不规则的现场。这种技术主要适用于特殊区域，能够有效解决瓦斯泄漏问题，因此有必要提高技术人员的重视程度，以降低地质灾害的发生率[5]。

3.5 自动化技术优化措施

煤矿采煤技术优化的其中一个目的是实现采煤自动化，相比于传统人工操作而言，不仅能够有效提升作业率，还能进一步提高机械设备的精度和效率。为此在自动化技术优化过程中，工作人员可以将机电一体化设备融入其中，以达到自动化检测的目标，这也是保障采煤任务顺利完成的重要举措。借助先进的技术手段，构建线上监控体系，能够在维护煤矿开采安全的同时，提高工程效率，进而为相关企业的最大化经济利益的获得提供有力支持与保障。同时借助网络监控技术对煤矿开采区域的作业情况进行实时监测，并在技术优化过程中实现对机械设备故障问题的自动化诊断和检测，以避免安全问题的发生[6]。

4 结束语

综上所述，煤矿领域在市场经济体制改革和国民经济建设中占有极其重要的地位，如若煤矿采煤技术无法得到科学使用，将会造成大量的资源和资金浪费，进而影响相关企业的各项效益。为确保煤矿开采效率与水平的不断提升，技术人员需要根据实地现场调查情况，对煤矿采煤技术进行深入研究与合理优化，积极引进新设备、新工艺、新理念，以确保采煤全过程的稳定性和安全性，同时为行业的健康发展提供有力支持与保障。