采礦工程中的采礦工藝技術

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摘要：為了提高煤炭開采過程中的經濟效益及開采煤礦的質量，敘述了煤礦開采的現狀及存在的問題，分析了煤礦開采工藝與方法及煤礦開采技術，對煤礦開采工藝技術進行了展望。

關鍵詞：煤礦采礦；采礦工藝；技術

0引言

隨著經濟技術的不斷發展，中國對煤礦資源的消耗量呈逐年上升趨勢。為了減少中國煤炭資源的浪費，提高經濟效益，促進中國工業產業的可持續發展，需要不斷優化監控流程，及時對煤炭開采各項數據進行測定，當出現故障時，應減少采礦工程的困擾，解決煤礦采礦中的實際問題，提高采礦工藝技術和煤礦產量，保障中國能源安全及人身安全。

1煤礦開采現狀及問題

中國煤炭開采形式多、分布廣、類型復雜。目前，緩斜煤層占80%，傾斜煤層占9%，極斜煤層占3%。中國煤炭開采方法將近60種，目前主要采用的方式有柱式或長臂式采煤法。由于礦山地質條件的不同，可將采煤系統與采煤技術聯合起來，通過一定的順序完成各項工序。如今，中國的采煤技術越來越成熟，在理論與應用方面的技術越來越高，但也存在一系列問題。如今，中國煤礦開采方面存在的主要問題有安全問題和環境問題，其中安全問題是首要問題，如果安全問題做不好，采礦過程中的各項步驟就難以進行，也就難以提高采礦效率，進而影響經濟效益。中國煤礦開采安全事故多，主要與不健全的管理制度及落后的開采技術相關。由于煤礦的開采，煤炭上方的土層就會不斷松散，巖石層不斷位移，地下水位不斷發生變化，地下水流經方向不斷改變，如果不采取有效措施，很有可能發生礦難，危及開采人員的人生安全[1]。

2煤礦開采工藝與方法

完善煤礦開采的工藝和方法有利于提高煤礦的運營和發展。當前，隨著科學技術的發展，中國煤礦開采方法也不斷地發展和完善。為了讓采煤工藝更加安全可靠，提高采煤效益，需采取智能化的采煤手段，通過開采設備與監控系統的相互配合，不斷完善采煤工藝和技術，從而使采煤系統更加完善。

2.1露天開采

露天開采是中國煤礦開采過程中最常見的方法之一。露天開采受環境限制比較少，它是一種較穩妥的采礦方法，通過從上而下進行挖掘，成本相對較少，效率相對較高，它的應用促進了中國采礦業的發展。露天開采之前，開采人員應對礦井周邊環境進行探測分析，首先找好開采位點，然后利用專業設備對煤礦上層的巖石進行破壞，再利用采礦機器把煤炭從上而下挖掘出來，最后利用開采出來的煤礦通過各種運輸工具運送到相應加工點進行處理。由于露天開采需要大面積的工作地，因此，排放到空氣中的污染也相對較多，影響了采礦的周邊環境，不符合當前倡導的環境友好型的經濟模式。

2.2井下開采

井下開采具有一定的發展歷史，它對中國采礦企業的發展幫助極大。相比較而言，井下開采對環境污染相對較低、生產效率較高，當需要挖煤礦時，在煤層中尋找一個傾斜的路口，然后開采人員對采礦層進行劃分。一般情況下，將采礦層分成幾個不同的小區域，然后根據不同區域的特點采取不同的開采方法。一般是根據所在區域含水量來確定開采方式，通常采用水采或旱采的方式。然而，由于井下開采的煤炭回收利用率及人員安全性較低，需要開采部門及時做好安全措施，避免人員傷亡及其他不必要的麻煩。

2.3急傾斜煤層開采

急傾斜煤層開采方式使用較少，通常情況下是為了使煤炭開采更加充分而進行的第二次挖掘，從而使煤炭開采更具徹底性和充分性。因此對開采人員的專業素質要求更高。當煤炭開采時，必須對煤炭開采區域進行科學劃分，根據地形及煤層特質采用不同的開采工藝，充分保障開采人員的安全性，使開采工作能及時順利進行。

3煤礦開采技術

3.1填充開采技術

填充開采技術在中國煤炭開采方式中較常使用，一般是由水沙為填充材料。由于其工藝制作的流程方式比較復雜，在現實運用中并不是很理想，它阻礙了施工過程中減沉方面的工作，因此，必須使用其他新的填充材料來解決這一問題。實踐證明，膏體和矸石在這方面具有良好的特質，能有效解決壓煤或堆存煤石的問題，有利于煤炭開采及符合環境友好型經濟模式[2]。

3.2煤與瓦斯共存煤礦開采技術

煤和瓦斯共存的煤炭開采技術攻克和研究了高低壓與透氣性方面的技術問題，通過創新和改革，除去了通風降溫和采掘方法的交換過程，使高低壓、地溫和沖擊地壓等問題得以解決。在煤炭開采時，對覆巖層的礦壓進行有效利用，利用抽采工藝，精準有效地對煤層進行卸壓時間控制。這樣一來就能對煤炭進行有效開采，也確保了煤炭開采時的安全性，進而使經濟效益和安全效益得到了保障。

3.3壁式體系方面的煤炭開采技術

很久以前，壁式體系方面的煤炭開采技術是由美國為首的一些發達國家采用，此方法在一定程度上促進了發達國家的煤炭開采。如今，該技術在全球范圍內廣泛使用，在中國也一樣，在煤炭開采過程中使用這一技術能使功率達到150kW左右，從而提高了中國煤炭開采速率。但由于中國煤炭層中的復雜性和多樣性，在緩斜性煤層中通常使用分層傾斜式的長壁開采技術，這一技術促進了中國煤炭開采業的發展。

3.4高效集約化生產技術

在煤炭開采過程中，為了提高工作效率，必須采用高效性和集約化的方式，所以要對采煤設備及采煤工藝進行創新。在開采煤炭前，對開采步驟及生產系統進行簡單布置。在開采煤炭時，必須嚴格監控和采取有效設備，通過設備層和管理層的有效把握來提高煤礦企業的經營效果。

3.5硬頂板的控制技術

這一技術是通過巖層中的定向水力壓及傾斜深口破裂技術來將煤礦進行開采，這樣能提高煤炭的回收率用率，且可將頂煤破碎，保障煤炭開采工作的順利進行。這一方式要利用淺埋等方式對硬頂板進行有效控制。

3.6近距離煤層開采技術

近距離煤層開采是指在薄煤層上作為開采點，這一技術需解決機面高度和主電機之間的矛盾。在煤炭開采時，需利用一個體積小、功率大的主電機。目前，中國已研制出了多種薄煤層液壓架型，大大提高了煤炭開采效率，為煤炭開采作出了較大貢獻。

3.7采煤設備的保障系統

為了在開采煤炭的過程中能高產高效地進行，就需要建立完善的支架監控系統和圍巖系統。而支架支撐位態、檢測液壓系統信息和優化頂板狀態都需通過電液控制閥系統來進行改進，這樣一來能有效監控采煤機的磨損情況、擱板輸送機的工作情況及工作溫度等，這樣有利于提高開機總效率。

4煤礦開采工藝技術的展望

4.1提高采場圍巖控制技術

如今，中國使用的圍巖技術復雜且成本高，主要是用高壓注水、化學加固等方式。因此，尋找新的材料和開發新技術尤為必要。當前，中國進行了一系列的相關研究，從研究成果看，可通過現代先進的數值法和解析法對煤炭開采層的地質條件進行科學研究，在頂煤方面的規律可使用散元方法進行分析，以便使優化放煤和頂煤回收率問題得以解決。此外，通過煤炭開采時的平衡機制及規律進一步完善采場圍巖控制技術，根據采礦成本和效率保證開采工作的順利進行[3]。

4.2提高煤炭地下氣技術

目前，中國發明的煤炭地下氣技術雖然還存在許多不合理之處，但發展空間巨大。地下煤炭的燃燒情況需通過熱化學作用來進行控制，從而獲得可燃氣體等能源。這一技術人工需求小、成本低、效率高、污染少，從而可降低生態環境的污染，特別是對于中國劣質煤炭多、地形復雜的區域來說，這一技術尤為重要。

4.3改善頂板狀態及支護質量的監測工作

在煤炭開采時，應對緩傾斜中的頂板破壞及堅固工作進行適時監測，這樣才能保障采礦人員的人身安全及保證采礦工作的順利進行。然而，中國在煤炭開采方面的監控技術存在諸多問題，監控方法仍有很大的提升空間，監測儀器也需要及時改進，積極開發小型化直觀型的監測儀器并廣泛使用，努力朝著智能化監控發展。

5結語

近年來，中國煤炭開采技術發展迅速，優越的技術是煤炭開采工業發展的有效保障。但在現實運用中，應根據礦區具體情況選擇適合的開采工藝，在保證高產高效的前提下實現經濟與生態的和諧發展。在煤層開采監測方面，通過智能化儀器對煤層中的參數進行監測，從而防止安全事故的發生，不斷創新開采方式才能保證開采工作的順利進行。

參考文獻：

［1］楊濤.煤體瓦斯吸附解吸過程溫度變化實驗研究及機理分析［D］.徐州：中國礦業大學，2014.

［2］劉傳安，張勇，楊鳳林，等.礦深埋厚煤層群上進行開采數值模擬研究［J］.煤炭工程，2012，54(33)：18-20.

［3］朱濤.軟煤層大采高綜采采場圍巖控制理論及技術研究［D］.太原：太原理工大學，2010.

作者:溫非非 單位:霍州煤電集團洪洞億隆煤業有限責任公司