煤礦采礦工程研究

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煤礦采礦工程篇1

0引言

我國的煤礦資源豐富，相關(guān)的調(diào)查資料顯示，在我國境內(nèi)已發(fā)現(xiàn)煤炭儲量約有1.5萬億t，煤礦開采技術(shù)隨著煤礦資源需求及煤礦企業(yè)需求提升，實(shí)現(xiàn)跳躍式發(fā)展。但在煤礦開采過程中頻頻發(fā)生安全事故，受到了來自社會(huì)上各領(lǐng)域的關(guān)注，為了使企業(yè)能夠穩(wěn)定發(fā)展，并且積極的對相關(guān)政策給予回應(yīng)，煤礦開采作業(yè)中的采煤技術(shù)一直都在優(yōu)化、更新，使其更具安全環(huán)保性，并且在此基礎(chǔ)上進(jìn)行質(zhì)量、產(chǎn)量與效率的提升。

1煤礦采礦工程中采煤工藝與技術(shù)現(xiàn)狀

在眾多類型的能源中，煤炭資源屬于不可再生資源，它大量存在于地下，需要通過合理的開采，才能順利供給人們使用。由于深入地下作業(yè)，采礦人員不可避免的受到多個(gè)方面的危險(xiǎn)因素威脅，是高風(fēng)險(xiǎn)職業(yè)。就煤礦開發(fā)企業(yè)來講，為確保煤礦開發(fā)的安全性，是自身的日常運(yùn)行與發(fā)展穩(wěn)定推進(jìn)，需嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，持續(xù)優(yōu)化煤礦開發(fā)措施，順利開發(fā)保障提高煤礦開采的效率與質(zhì)量，顯著提高煤炭資源的利用率，降低資源浪費(fèi)。但在實(shí)際煤礦開發(fā)中，大多中小型煤礦企業(yè)，采用的煤礦開發(fā)保護(hù)措施效果極差，無法良好的保證作業(yè)人員的生命安全，特別是在一些環(huán)境復(fù)雜的煤礦井中，較為復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)或者條件較差都嚴(yán)重威脅著作業(yè)人員的安全。若采煤人員施工按照落后方式開采作業(yè)，不僅煤礦開采效率無法提升，并且作業(yè)人員安全始終處于多方面的威脅下，開采危險(xiǎn)程度一直處于高危。對于復(fù)雜礦井、不穩(wěn)定煤層、需依靠采煤人員按照采掘要求和安全性標(biāo)準(zhǔn)，全面分析開采環(huán)境，采用先進(jìn)、科學(xué)的采煤工藝與技術(shù)，切實(shí)提升煤礦開采的效率與質(zhì)量[1]?，F(xiàn)階段科學(xué)技術(shù)的不斷更新，采煤工藝也有相應(yīng)的突破，煤礦企業(yè)的社會(huì)影響力、經(jīng)濟(jì)效益等多個(gè)方面也有不同程度的提高。但同時(shí)，煤礦開采也逐漸開始顯現(xiàn)出部分部題。首先是開采效率未達(dá)到理想標(biāo)準(zhǔn)，煤礦開采相對而言是一項(xiàng)與其他項(xiàng)目較為不同的工程，有著廣闊的覆蓋面積，且具備強(qiáng)烈的系統(tǒng)性，現(xiàn)代化的煤礦開采依賴于機(jī)械化與自動(dòng)化技術(shù)，才可保障開采效率，然而當(dāng)前所使用的開采技術(shù)有著局限性，使得開采效率無法獲得改革性突破，資源被嚴(yán)重浪費(fèi)，且煤礦開采安全性得不到保障。其次是環(huán)境污染問題，煤礦開采會(huì)對周邊環(huán)境造成或大或小的影響，嚴(yán)重情況下周邊生態(tài)會(huì)遭到破壞。目前煤礦開采選擇使用長壁采煤工藝，需對開采工藝進(jìn)行改革創(chuàng)新，便會(huì)與現(xiàn)今倡導(dǎo)的節(jié)能減排、保護(hù)生態(tài)環(huán)境發(fā)展趨勢向背離，不僅加劇了環(huán)境的惡化，且對企業(yè)自身的發(fā)展極為不利。并且部分煤礦開采選擇深挖開采工藝，這對地下水資源造成不同程度的污染[2]。

2采煤工藝與采煤技術(shù)分析

采煤工藝與采煤技術(shù)都具備多種特征，于煤礦開采而言，多年煤礦開發(fā)累積有大量的經(jīng)驗(yàn)，各方面的技術(shù)等都相對成熟，每個(gè)煤礦開采前都會(huì)進(jìn)行詳細(xì)的煤礦環(huán)境勘測，而后制定針對性的煤礦開采規(guī)劃；復(fù)雜性，煤礦開采深入地下，地下環(huán)境大多都極其惡劣，對采煤技術(shù)、工藝有著煤礦采礦工程中的采煤工藝與技術(shù)質(zhì)量分析□張曉勇山西華晉明珠煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西太原042202摘要：煤炭需求量提高，以及可開采煤礦儲量的增加，推動(dòng)著我國煤礦企業(yè)的發(fā)展，及煤礦開采技術(shù)的不斷更新。現(xiàn)行的很多新技術(shù)是在以往的開采技術(shù)上進(jìn)行了一些調(diào)整，使其能夠應(yīng)用于更多的礦井，并且提高了安全性與作業(yè)質(zhì)量、效率。圍繞現(xiàn)階段煤礦工程中的采煤工藝與技術(shù)質(zhì)量展開分析，提出了多種采煤工藝與技術(shù)，展開詳細(xì)探討。關(guān)鍵詞：煤礦采煤工程；采煤工藝；技術(shù)分析特別的需求，在此需求的影響采礦技術(shù)逐漸向復(fù)雜化發(fā)展；風(fēng)險(xiǎn)性，煤礦開采無法完全保證安全性，特別使煤礦開采技術(shù)應(yīng)用，在每種煤礦環(huán)境中都存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)若采煤工作人員出現(xiàn)個(gè)人疏漏或未按照規(guī)定作業(yè)，便有極大概率引發(fā)安全事故；精細(xì)化，這是時(shí)代的發(fā)展趨勢，采煤技術(shù)、工藝受其影響，也逐漸向精細(xì)化方向發(fā)展。

2.1炮采放頂煤

在煤礦開采中，炮采放頂煤是較為普通且常見的一種，它通過滑移支架的方式進(jìn)行放頂采煤，頂梁、支住部位提供主要支撐力。在采用此技術(shù)進(jìn)行采煤時(shí)，需確保前梁與后梁的連接是否緊密，再利用支架，制作液壓單體柱。另外，根據(jù)煤礦開采需求，確定支架的使用量。

2.2充填式開采

充填式采礦技術(shù)主要作用是人工支護(hù)，按照工作面回采的推進(jìn)進(jìn)度，采煤人員運(yùn)輸充填材料至采空區(qū)，以控制地表松動(dòng)問題，在不影響填充結(jié)構(gòu)的前提下，進(jìn)行回采作業(yè)。填充式采煤工藝可對地表起到保護(hù)作用，不會(huì)出現(xiàn)地表凹陷問題，有效提高采煤作業(yè)的安全系數(shù)，并且廢料等雜質(zhì)有了用武之地，增加回采率和適應(yīng)性，降低貧化率。填充式采煤工藝工序多難度大，工藝所需的成本較多，占用的勞動(dòng)力也較多，生產(chǎn)效率受阻，開采也具備一定的要求[3]。充填式煤礦開采工藝如圖1所示。

2.3綜合機(jī)械化開采

機(jī)械化采煤是多用的一種采煤技術(shù)，煤礦開采作業(yè)人員根據(jù)作業(yè)環(huán)境，決定是露天開采或者地下開采兩種。例如：露天開采需將礦體表面的碎石、泥土等雜質(zhì)清除，選擇相應(yīng)的技巧由上而下的展開開采作業(yè)，機(jī)械化的應(yīng)用使開采效率得到一定的提升，并且對周邊環(huán)境的破壞較小。現(xiàn)今科學(xué)技術(shù)持續(xù)更新、發(fā)展，煤礦開發(fā)機(jī)械化工藝也在持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展中，就目前形式而言，機(jī)械化是未來發(fā)展的主要方向之一。機(jī)械化的開采工藝，可實(shí)現(xiàn)集中化采煤、自動(dòng)化控制等操作，通過計(jì)算機(jī)、視頻等技術(shù)，控制開采流程，再輔以網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)化技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)煤礦作業(yè)的集中監(jiān)控，煤礦開采安全性得到保障[4]。

2.4地下開采

地下開采工藝一般在深層煤礦中適用，開采煤層距離地表較遠(yuǎn)，出于經(jīng)濟(jì)考慮選擇地下開采。相關(guān)人員需要勘測地下環(huán)境，選擇相應(yīng)的技術(shù)展開地下開采作業(yè)，獲取具有經(jīng)濟(jì)性的煤炭資源。有依據(jù)的規(guī)劃煤層，利用探測儀器對礦層進(jìn)行詳細(xì)的分析，確保采煤的作業(yè)安全推進(jìn)[5]。

2.5綜采放頂煤開采技術(shù)

以往的采煤作業(yè)中，厚煤層的開采效率始終無法得到提升，這種采煤技術(shù)是以綜采的液壓機(jī)為基礎(chǔ)，進(jìn)行一些改造措施，經(jīng)濟(jì)投入較低。經(jīng)過一段時(shí)間的傳播與再發(fā)展，放頂煤技術(shù)成為了厚煤層開采中的頂流技術(shù)。煤礦開采作業(yè)中，礦山壓力使頂煤破裂，之后從放頂煤支架后方的放煤口放出，詳情見圖2。頂煤排放時(shí)，需要進(jìn)行干預(yù)，將采放比控制在合理的程度，就可以一次性對數(shù)倍于采高的煤層進(jìn)行開采。一般情況下，開采與排放比都會(huì)確立在1:3，這是為了確保煤礦的回收率。這項(xiàng)技術(shù)也有個(gè)明顯的缺點(diǎn)，在井下作業(yè)的工作人員可以明顯感覺到，便是對比其他技術(shù)而言，產(chǎn)生的粉塵較多，由此會(huì)引發(fā)一系列的安全問題[6]。

2.6綜合機(jī)械化采煤工藝

綜合采煤工藝的特點(diǎn)表現(xiàn)在采煤效率上，且可以明顯降低勞動(dòng)強(qiáng)度與難度，在很多煤礦開采作用中都有應(yīng)用。具體開展步驟：①切割煤炭環(huán)節(jié)中，破煤、落煤與裝煤三個(gè)環(huán)節(jié)，利用采煤機(jī)等設(shè)備。②運(yùn)輸刮板機(jī)生產(chǎn)能力與采煤機(jī)相匹配，但是采煤機(jī)的綜合效益相對較低。③工作面支護(hù)由及時(shí)支護(hù)與滯后支護(hù)兩種方式組成，及時(shí)支護(hù)通常在頂板不穩(wěn)定時(shí)使用，很多頂板的穩(wěn)定性無法保證，液壓支架大多使用高壓液體，如此可以完成對頂板的支撐與推移等作業(yè)，具體作業(yè)流程見圖3[7]。

2.7水力采煤技術(shù)

水力采煤便是借助水槍的方式對煤層進(jìn)行“爆破”，之后通過地勢讓被破碎的煤炭順著水流運(yùn)輸，通過水力運(yùn)輸?shù)姆绞?，將碎煤運(yùn)輸至煤水倉中，之后通過煤漿泵把這些煤炭與水的混合物傳輸至地面，完成采煤作業(yè)。水力采煤最顯著的特點(diǎn)便是，較為簡單，比其他工藝技術(shù)都少了許多步驟，包括設(shè)備簡單、工作量低，同時(shí)還具備高度的安全性、采煤效率可觀。但相應(yīng)的也存在著缺點(diǎn)，煤炭的開采損耗率較大，且水力采煤耗費(fèi)的電力支出多。

3煤礦采礦工程中采煤工藝與采煤技術(shù)的完善措施

3.1控制危險(xiǎn)因素

煤礦開采作業(yè)中，大多危險(xiǎn)都來自于采煤環(huán)境，因此技術(shù)人員需強(qiáng)化工程環(huán)境分析，探查環(huán)境中存在的危險(xiǎn)因素，做好分析工作與防范措施，把握煤礦開采的全過程，構(gòu)建合理、有效的安全管理機(jī)制，切實(shí)提高對采礦環(huán)境的掌控力度。辨識環(huán)境時(shí)若發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)因素，應(yīng)立即進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)存在后采取針對性處理措施，對于煤礦開采中存在的危險(xiǎn)因素，可通過強(qiáng)化宣傳，提高職員的安全保障意識來進(jìn)行防范。另外，將責(zé)任機(jī)制確切落實(shí)與煤礦開采工程中，每個(gè)部門需明確各自管理責(zé)任，并落實(shí)到各個(gè)崗位，提高經(jīng)營和生產(chǎn)管理，了解煤礦地質(zhì)、環(huán)境等實(shí)際狀況，將開采危險(xiǎn)因素控制在最小程度。應(yīng)構(gòu)建第一責(zé)任人機(jī)制，對煤礦開采工程的技術(shù)人員進(jìn)行定期培訓(xùn)，加強(qiáng)其安全管理意識，權(quán)責(zé)明晰，進(jìn)而保障煤礦開采的安全效果[8]。

3.2對相關(guān)人員展開培訓(xùn)

煤礦企業(yè)應(yīng)定期開展職員培訓(xùn)工作，這是確保采煤工程順利推進(jìn)的一項(xiàng)重要保護(hù)措施。定期組織基層采煤職員開展培訓(xùn)，學(xué)習(xí)先進(jìn)的開采技術(shù)，加深自身的技能知識儲備，持續(xù)提高他們的綜合素養(yǎng)及職業(yè)能力。在培訓(xùn)過程中，注重職業(yè)責(zé)任感的培訓(xùn)，提高其崗位責(zé)任意識。煤礦開采效率與質(zhì)量，除開采技術(shù)、工藝外，也基于采煤作業(yè)人員的綜合素質(zhì)，他們的技術(shù)能力是煤礦開采的主要支撐力，因此有必要構(gòu)建學(xué)術(shù)交流平臺，幫助采煤作業(yè)人員持續(xù)提高自身的職業(yè)能力、加深技術(shù)知識儲備，在后續(xù)的煤礦作業(yè)中，面對突發(fā)事件可根據(jù)自身能力做出快速反應(yīng)，處理安全事故挽救企業(yè)的損失。此外，煤礦企業(yè)應(yīng)將人才作為技術(shù)創(chuàng)新的核心要素，給予人才培養(yǎng)以高度重視，提高企業(yè)的核心競爭力。

4結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)今社會(huì)的發(fā)展依然對煤炭資源有較高的需求，這也為煤礦企業(yè)的發(fā)展提供了助推力。煤炭企業(yè)應(yīng)做好采煤工藝與技術(shù)質(zhì)量管理，確保開采技術(shù)先進(jìn)、安全管理可持續(xù)發(fā)展。

作者:張曉勇 單位:山西華晉明珠煤業(yè)有限責(zé)任公司

煤礦采礦工程篇2

近些年來，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展過程中，人們對資源的需求日益增加，煤礦采礦屬于一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)領(lǐng)域，在采礦過程中，如果由于技術(shù)不合理、操作不規(guī)范，極易發(fā)生各類安全事故，嚴(yán)重影響采礦人員的人身安全以及采礦質(zhì)量。為促進(jìn)煤礦企業(yè)持續(xù)發(fā)展，必須熟悉掌握采礦技術(shù)、工藝，按照工藝特點(diǎn)、技術(shù)類型，對采礦技術(shù)進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化，不斷提升采礦安全性。筆者根據(jù)自身多年的煤礦采礦從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，立足煤礦采礦工程角度，探討采煤工藝與技術(shù)。

1煤礦采礦工程中的采煤工藝與技術(shù)的現(xiàn)狀和重要性

在能源體系中，煤炭資源屬于不可再生資源，由于長期埋藏在地下，存在諸多煤層氣。采礦人員在采礦過程中，具有一定風(fēng)險(xiǎn)。針對煤礦企業(yè)而言，為提高生產(chǎn)安全性，促進(jìn)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的最大化，必須按照采礦實(shí)際狀況，不斷完善采煤措施，有效提高煤炭資源的采礦質(zhì)量和效率，提升資源使用率，防止發(fā)生資源浪費(fèi)問題。然而，在實(shí)際采煤過程中，大部分小企業(yè)所采取的安全措施，無法保證采煤人員安全，特別是煤層變化較大和地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的地帶，具有諸多不確定性。如果采煤人員一味地采取傳統(tǒng)方式進(jìn)行作業(yè)，不僅不能提高采煤效率，還會(huì)因?yàn)榘踩雷o(hù)不到位，增加開采危險(xiǎn)性。對于復(fù)雜礦井、不穩(wěn)定煤層，必須依靠采煤人員按照采掘要求和安全性標(biāo)準(zhǔn)，全面分析采煤環(huán)境，采用先進(jìn)、科學(xué)的采煤工藝與技術(shù)，有效提升采煤質(zhì)量、效率。同時(shí)，隨著技術(shù)創(chuàng)新力度不斷加大，采礦工藝日益更新，煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)也逐漸提高。現(xiàn)階段，煤礦開采也存在如下問題：首先，開采效率不高。煤礦采礦作為一項(xiàng)特殊工程，覆蓋面較廣，具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性，必須通過自動(dòng)化、機(jī)械化的技術(shù)，確保開采效率。然而，由于目前技術(shù)的局限性，在煤礦開采過程中，仍然采用傳統(tǒng)的方式進(jìn)行開采，不僅開采效率不高，嚴(yán)重浪費(fèi)資源，還影響了開采安全性。其次，污染環(huán)境問題日益突出。在煤礦開采過程中，不同程度上會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染，特別是某些區(qū)域長時(shí)間運(yùn)用長壁采煤方式，若不及時(shí)改造、升級技術(shù)工藝，必然會(huì)增加生態(tài)環(huán)境的損害度，且環(huán)境一旦被污染就不可修復(fù)。同時(shí)，某些煤礦采礦采用深挖開采方式，對地下水資源造成嚴(yán)重的安全威脅。

2煤礦采礦工程中的采煤工藝與技術(shù)的基本特征分析

第一，針對性。對于煤礦采礦，按照以往多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，相關(guān)技術(shù)、工藝已較為成熟，采礦企業(yè)可按照礦區(qū)特點(diǎn)，選擇最為安全和最為合理的開采工藝。第二，復(fù)雜性。針對煤礦采礦，因環(huán)境復(fù)雜因素，對采礦工藝具有諸多要求，使得采礦技術(shù)存在一定復(fù)雜性。第三，風(fēng)險(xiǎn)性。在煤礦采礦過程中，采煤工藝、技術(shù)的運(yùn)用，在不同環(huán)境、不同條件下，都存在一定風(fēng)險(xiǎn)性。如果采煤人員未合理運(yùn)用采煤技術(shù)，或者技術(shù)操作不當(dāng)，極易引起安全事故問題。第四，精細(xì)化。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)市場的快速發(fā)展，各行業(yè)、各領(lǐng)域分工更為精確，也要求采煤工藝、技術(shù)具備精細(xì)化要求。

3煤礦采礦工程中的采煤工藝與技術(shù)的種類分析

第一，炮采放頂煤。在煤礦采礦中，炮采放頂煤作為一種常見的采煤工藝，需通過滑移支架方式進(jìn)行放頂采煤，而頂梁、支柱是滑移頂梁的重要支撐，在具體采煤作業(yè)過程中，需保證前梁、后梁的連接緊密，同時(shí)運(yùn)用支架支架，制作液壓單體柱。此外，采煤人員需按照煤礦具體狀況，明確支架數(shù)量。第二，充填式采礦。針對煤礦采礦，使用充填式采礦技術(shù)，主要作用是人工支護(hù)，在礦塊、礦房中，按照工作面回采的推進(jìn)進(jìn)度，采煤人員可運(yùn)輸充填材料至采空區(qū)，對地表松動(dòng)進(jìn)行有效控制，在保護(hù)充填體的基礎(chǔ)上，開展回采工作。在實(shí)際作業(yè)時(shí)，采煤人員必須科學(xué)辨別礦體，例如貴重、稀缺以及高品位礦石，才適合運(yùn)用充填式采礦工藝。通過充填式采礦技術(shù)的運(yùn)用，可有效保護(hù)地表，提升采煤安全系數(shù)，促進(jìn)廢料的充分、合理利用，增加回采率和適應(yīng)性，降低貧化率。此外，使用充填式采礦工藝，也存在一定缺陷，例如采煤成本較高，需投入較多勞動(dòng)力，生產(chǎn)效率不高，開采要求也較高（如圖1所示）。第三，機(jī)械化采礦。在煤礦采礦技術(shù)中，機(jī)械化采煤是最為常用的技術(shù)之一，采煤人員按照實(shí)際工作環(huán)境和模式，主要分為露天開采、地下開采兩類。對于露天開采，必須及時(shí)清除礦體表面巖石、泥土，合理選擇機(jī)器，按照由上至下的順序開采。通過機(jī)械化采礦，可提升采煤效率，防止損害自然環(huán)境。同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展，機(jī)械化開采工藝不斷更新，機(jī)械化開采是未來煤礦開采的重要發(fā)展方向，通過機(jī)械化的綜合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)采煤集中化、自動(dòng)化控制。通過計(jì)算機(jī)、視頻監(jiān)控等技術(shù)，可有效控制開采流程。通過以太網(wǎng)、自動(dòng)化技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)開采的集中監(jiān)控，進(jìn)而有效提升采煤安全性。第四，大采高一次采全厚綜合機(jī)械化采礦。近些年來，隨著采礦工作的進(jìn)一步推進(jìn)，大采高一次采全厚綜合機(jī)械化技術(shù)已日趨完善，開采效果也十分理想，有利于采煤效率的提升，促進(jìn)采煤安全性提高。然而，在實(shí)際開采中，也具有諸多問題需要解決，如采煤產(chǎn)量不高，液壓支架穩(wěn)定性較差，需要進(jìn)一步加大技術(shù)研究。第五，地下開采。地下開開采工藝一般在深層煤礦中適用，由于地表距離較遠(yuǎn)，采煤人員必須采取科學(xué)方式，有效開采地底，進(jìn)而獲得更多煤炭資源。但是在實(shí)際開采過程中，適用地下開采工藝，必須科學(xué)劃分采煤層，通過先進(jìn)探測儀器，對礦層地質(zhì)進(jìn)行全面分析，促進(jìn)采煤工作良性開展，提升采煤安全性。第六，崩落采礦。在煤礦采礦工程中，崩落采礦主要在巖層崩落、礦層塌陷的區(qū)域適用，可選擇性進(jìn)行回采?，F(xiàn)階段，崩落采礦工藝正在逐漸推廣。在進(jìn)行崩落采礦前，需全面分析煤礦的巖層應(yīng)力，明確崩落點(diǎn)位，有效掌控崩落力度。使用該技術(shù)，能夠準(zhǔn)確把握好崩落預(yù)期，對開采過程進(jìn)行有效控制，并開展數(shù)據(jù)分析。然而，受地質(zhì)局限性影響，如果事前分析不充分，極易引起安全事故。

4煤礦采礦工程中的采煤工藝與技術(shù)的具體方法

第一，塌陷預(yù)警。在煤礦開采過程中，通常存在不同程度的危險(xiǎn)，若采取傳統(tǒng)的方式進(jìn)行采煤，危險(xiǎn)性更高。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，大部分煤礦企業(yè)為提升安全性，不斷完善塌陷預(yù)警體系，提升采煤安全性。在實(shí)際采煤中，通過3S技術(shù)的運(yùn)用，利用遙感圖像方式，可實(shí)現(xiàn)塌陷區(qū)域的監(jiān)控全覆蓋，合理分析、準(zhǔn)確判斷塌陷區(qū)域，還可有效管理采煤人員，為監(jiān)測與記錄創(chuàng)造更多便利。第二，加大采礦技術(shù)研究。煤礦采礦作為我國的重要能源產(chǎn)業(yè)，必須不斷加大技術(shù)創(chuàng)新，而技術(shù)創(chuàng)新需依靠科學(xué)研究，對采煤技術(shù)、工藝進(jìn)行優(yōu)化，國家政府必須提高政策、資金的支持力度，引導(dǎo)和鼓勵(lì)企業(yè)開展科研創(chuàng)新?？稍O(shè)立專項(xiàng)研發(fā)經(jīng)費(fèi)，對貸款政策進(jìn)行優(yōu)化，集中精力、時(shí)間去研究技術(shù)和工藝。同時(shí)，對于煤礦企業(yè)來說，管理層必須高度重視科學(xué)技術(shù)的研發(fā)工作，不斷創(chuàng)新經(jīng)營理念，有效提升采煤安全、質(zhì)量。第三，加強(qiáng)危險(xiǎn)因素的控制。在煤礦采礦工程的具體開采中，環(huán)境因素最為危險(xiǎn)，因此，在技術(shù)管理中，技術(shù)人員必須加強(qiáng)工程環(huán)境分析，合理分析存在的安全隱患，加強(qiáng)分析和防范，做到開采環(huán)節(jié)的全過程和全方位把握，建立科學(xué)合理的安全管理機(jī)制，提升環(huán)境控制水平。針對可能存在的危險(xiǎn)因素，需進(jìn)行及時(shí)處理。而對于生產(chǎn)中存在的客觀性危險(xiǎn)源和實(shí)際性危險(xiǎn)源，必須加強(qiáng)宣傳。同時(shí)，明確煤礦開采責(zé)任。在實(shí)際開采過程中，必須確定具體的煤礦開采技術(shù)管理責(zé)任機(jī)制，每個(gè)承包單位需明確各自工程責(zé)任，并落實(shí)到崗、到人，提升經(jīng)營與生產(chǎn)管理，了解煤礦地質(zhì)、環(huán)境等實(shí)際狀況，最小化開采風(fēng)險(xiǎn)。此外，建立第一責(zé)任人制度，針對煤礦開采責(zé)任人，需強(qiáng)化安全管理培訓(xùn)，做到權(quán)責(zé)明晰，進(jìn)而保障煤礦開采的安全效果。第四，不斷提升人才整體水平。針對煤礦采礦企業(yè)，必須加大人才培養(yǎng)力度，為提升采煤效率和人員安全性，定期組織采煤人員進(jìn)行培訓(xùn)，不斷提升采煤人員專業(yè)技能和素養(yǎng)。同時(shí)，在培訓(xùn)過程中，采煤人員必須不斷提升工作責(zé)任感，學(xué)習(xí)先進(jìn)的專業(yè)知識，積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)綜合素養(yǎng)的自我提升。在煤礦企業(yè)發(fā)展中，采礦質(zhì)量、效率水平的高低，取決于人才水平的高低，而技術(shù)人員作為煤礦開采的重要支撐，搭建學(xué)習(xí)平臺，幫助技術(shù)人員不斷積累煤礦工程專業(yè)知識，提升專業(yè)技術(shù)水平，在實(shí)際煤礦開采中，能夠科學(xué)運(yùn)用煤礦技術(shù)，降低開采風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，根據(jù)煤礦技術(shù)的相關(guān)特點(diǎn)，人才作為技術(shù)創(chuàng)新的核心要素，企業(yè)需重視煤礦開采技術(shù)人才的挖掘，進(jìn)而促進(jìn)企業(yè)核心競爭力提升。第五，完善煤礦開采的監(jiān)督機(jī)制。要想提升煤礦開采質(zhì)量，需不斷完善相關(guān)監(jiān)督法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，建立起責(zé)任保障制度和質(zhì)量機(jī)制，對于違規(guī)和違法企業(yè)，需提高處罰力度，讓施工企業(yè)不敢違規(guī)違法。同時(shí)，政府需不斷提高煤礦開采的準(zhǔn)入門檻，對于條件不符合的煤礦企業(yè)，堅(jiān)決取締。此外，還需不斷提升煤礦開采效率，在具體的施工中，安全監(jiān)督人員勞動(dòng)效率高低與否，也會(huì)直接影響整個(gè)煤礦開采質(zhì)量，意識安全開采的重要性，掌握具體的監(jiān)督要領(lǐng)，進(jìn)而推進(jìn)開采進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)安全性、高效率的開采。

5煤礦采礦工程中的采煤工藝與技術(shù)的未來發(fā)展方向

首先，可視化計(jì)算。在煤炭采礦中，可視化計(jì)算是未來發(fā)展的重要方向之一，通過VR技術(shù)，可獲取大量數(shù)據(jù)，得到有價(jià)值結(jié)論、規(guī)律，對于所獲取數(shù)據(jù)，通過三維圖形、可視化加工，再利用交互作用，改變參數(shù)，進(jìn)而觀察計(jì)算結(jié)果，實(shí)現(xiàn)可視化計(jì)算、參數(shù)變化。通過有限元方法，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)分析，通過VR系統(tǒng)，通過顏色深淺，即可判斷各物體大小，不同顏色代表不同等力面。同時(shí)，也能夠隨意更換角度，立足觀察點(diǎn)去觀察。通過VR交互作用，可實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)修改，方便比較各種結(jié)果、方案，有利于設(shè)計(jì)思維直觀化、形象化。在復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，引入可視化技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)分析、采礦控制。在煤礦結(jié)構(gòu)分析、工程開采的可視化設(shè)計(jì)中，可拆分結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)，顯示煤礦開采線型，計(jì)算煤礦地質(zhì)的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、截面應(yīng)力等數(shù)據(jù)。此外，通過圖像、圖形，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)分析的動(dòng)態(tài)化控制。其次，BIM設(shè)計(jì)技術(shù)的運(yùn)用。BIM是通過建立三維實(shí)體模型，促使傳統(tǒng)設(shè)計(jì)得以突破、調(diào)整，不僅了改進(jìn)了平面模型，還構(gòu)建了BIM技術(shù)的內(nèi)在價(jià)值。在具體控制中，BIM的可視化功能，可促使煤礦開采實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整，讓開采設(shè)計(jì)方案合理化，做到問題防患于未然。在煤礦開采之前，需開展前期開采模擬設(shè)計(jì)。BIM設(shè)計(jì)采取虛擬設(shè)計(jì)方式，通過數(shù)據(jù)形式呈現(xiàn)煤礦開采過程，對比分析具體方案，達(dá)到模擬開采效果。在模擬過程中，可及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題，做到早發(fā)現(xiàn)、早處理，還可實(shí)時(shí)改進(jìn)、完善開采方案。使用BIM技術(shù)，可降低煤礦管理和開采成本。同時(shí)，利用BIM技術(shù)，模擬當(dāng)前開采狀況，搜集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，對發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行總結(jié)和歸納。此外，BIM技術(shù)還可以根據(jù)資源使用狀況，對資源配置進(jìn)行合理調(diào)整，確保煤礦開采質(zhì)量，通過動(dòng)態(tài)掌握煤礦開采的位置、技術(shù)和設(shè)施，實(shí)現(xiàn)對環(huán)境設(shè)計(jì)的優(yōu)化和控制。

6結(jié)束語

總而言之，在我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中，煤炭能源需求量呈逐年上升趨勢，采用先進(jìn)、科學(xué)的采煤工藝與技術(shù)，不僅能夠提高采煤安全系數(shù)，還能有效提升采煤質(zhì)量、效率。按照針對性、復(fù)雜性、風(fēng)險(xiǎn)性、精細(xì)化的特征，選擇最佳的采煤工藝，不斷加大采礦技術(shù)研究，提升人才整體水平，進(jìn)而促進(jìn)煤礦行業(yè)的穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展。

作者:東小軍 單位:甘肅省窯街煤電集團(tuán)有限公司三礦

煤礦采礦工程篇3

引言

經(jīng)過多年的發(fā)展，中國的采煤工藝技術(shù)得到了飛速發(fā)展，煤礦開采的安全性和效率得到了顯著提升。隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，煤礦開采的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也相應(yīng)地提高，但是現(xiàn)有的采煤工藝技術(shù)在應(yīng)用過程中還存在著一些問題。這些問題主要集中在安全性和環(huán)境污染方面，急需解決，例如煤礦開采引起的開采沉陷問題、矸石山問題以及資源開采率較低的問題。本文圍繞采煤工藝技術(shù)存在的問題展開，重點(diǎn)探討了采煤工藝技術(shù)優(yōu)化的措施。分析從大量的現(xiàn)場實(shí)踐統(tǒng)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的采煤工藝技術(shù)存在的問題主要有開采沉陷嚴(yán)重、矸石山污染、端頭支護(hù)困難以及煤炭資源回采率較低。下面將對這些問題進(jìn)行具體的分析。

1.煤礦開采所面臨的問題

(1)開采沉陷嚴(yán)重

煤礦井下開采會(huì)破壞巖層的原始平衡狀態(tài)，在巖層重新實(shí)現(xiàn)平衡的過程中，會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致在礦區(qū)周圍形成開采沉陷區(qū)。隨著礦區(qū)逐漸靠近居民區(qū)，開采沉陷引起的問題變得嚴(yán)重。開采沉陷多屬于地表不均勻沉降，會(huì)使得地表的建筑物承受較大的拉伸變形，出現(xiàn)裂縫。當(dāng)出現(xiàn)的裂縫比較多時(shí)，便會(huì)影響到地面房屋的正常使用。此外，當(dāng)?shù)乇懋a(chǎn)生貫穿性裂縫時(shí)，會(huì)導(dǎo)致地表水?dāng)嗔?，很容易?dǎo)致地面出現(xiàn)干旱，進(jìn)而導(dǎo)致地面農(nóng)作物出現(xiàn)減產(chǎn)和蟲害問題。

(2)矸石山污染

目前，煤礦開采面臨著嚴(yán)重的問題是煤礦開采會(huì)產(chǎn)生大量的矸石。隨著開采時(shí)間的增加，矸石山的體積不斷增大。矸石山的堆積不僅占用大量的土地資源，還容易引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境污染。矸石是一種有毒的、有害的物質(zhì)，它會(huì)隨雨滲入到地下水，從而對地下水造成一定的影響。同時(shí)，由于風(fēng)蝕，矸石也形成了許多顆粒，長期滯留在大氣中，對大氣造成了很大的影響。同時(shí)，由于空氣中的懸浮體會(huì)被吹走，對周邊的空氣造成了很大的影響。另外，由于矸石中有一些易燃性物質(zhì)，在高溫下很可能發(fā)生自燃，從而引起火災(zāi)。因此，要時(shí)常對矸石山進(jìn)行治理，以避免其自燃引起的火災(zāi)，而矸石山的治理則耗費(fèi)巨大的財(cái)力和人力。

(3)端頭支護(hù)困難

工作面的末端與回采巷通道相鄰，因而在工作面末端會(huì)受到很大的支撐。為防止受支撐壓力的作用，必須對其進(jìn)行加固，一般采取暫時(shí)性的方法。在進(jìn)行臨時(shí)支撐時(shí)，既要確保其強(qiáng)度，又要確保其有效的支撐。如果支撐力不足，在開采中極易出現(xiàn)冒頂事故，從而影響開采的效果。當(dāng)前，采用單一的水力撐桿進(jìn)行末端支護(hù)（參見附圖1），全靠人力來進(jìn)行，總體的工作效率很差。

(4)煤炭資源回采率較低

據(jù)中國煤礦開采量的計(jì)算，其回采率為60%～80%。即在回采結(jié)束后，采空區(qū)仍然殘留20%～40%的煤種，這些煤種已無法再利用。因此，目前的煤礦開采技術(shù)依然存在著大量煤炭資源的損失，給煤礦企業(yè)帶來了巨大的困難。產(chǎn)生這一問題的根本原因在于目前采用的開采技術(shù)還停留在人工操作階段，難以精確地進(jìn)行煤層整體厚度的切割。舉例：在對3.2m厚的煤層進(jìn)行切割時(shí)，往往會(huì)留下0.3m厚的煤層，以防止在采掘過程中產(chǎn)生截齒磨損加重的情況，即，在工作面上留下0.3m厚的煤層，實(shí)際的工作面厚度僅2.9m。

2.采煤工藝技術(shù)優(yōu)化措施探討

針對煤礦開采技術(shù)中的一些問題進(jìn)行了剖析，指出要通過對目前煤炭開采技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，才能有效地克服這些問題。本文通過對煤礦生產(chǎn)工藝技術(shù)的分析，對采煤工藝技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，包括采用采煤工藝、采用液壓支架進(jìn)行末端支護(hù)和智能采煤工藝。

(1)采用充填采煤工藝

對于煤礦采掘中出現(xiàn)的地表塌陷，采取充填采礦技術(shù)是目前較為行之有效的方法。利用其它物質(zhì)填充煤后的采空帶，以減少地面沉降。由于“三下”（建筑物下、水體下、道路下）的壓煤量不斷增多，因此，采用充填法進(jìn)行煤炭開采是一種既經(jīng)濟(jì)又可行的方法。同時(shí)，由于環(huán)境保護(hù)的需求越來越大，有時(shí)候必須進(jìn)行表面的保水性開采，目前最佳的方法是采用充填法。與常規(guī)開采方法比較，其特點(diǎn)在于：在綜放裝置上增設(shè)了一套填充裝置。根據(jù)填充材料的差異，采用的填充方式也不盡相同，可用的填料有河砂、煤矸石、高水物料等，河砂的填充效率最佳，最為昂貴。在充填過程中，需要大量的填充物料，并需要一定的機(jī)械特性。利用矸石作填筑原料，可以很好地克服礦井采掘中矸石山的積聚問題。與其它的處理方式比較，填料是最節(jié)約、最快捷的一種，并且對周圍的環(huán)境造成的污染較少。礦井中分選矸石可以有效地抑制矸石山的增大。在煤礦開采過程中，采用的設(shè)備越來越多，既要進(jìn)行地上的矸石輸送，又要進(jìn)行地下的輸送。一個(gè)高效的采礦作業(yè)計(jì)劃體系，如果不建立合理的采礦計(jì)劃，就會(huì)對采礦作業(yè)造成一定的不利影響。

(2)采用液壓支架進(jìn)行端頭支護(hù)

在開采時(shí)，由于煤層頂部的支撐壓力較大，在開采時(shí)，煤層頂部往往會(huì)發(fā)生冒頂事故。針對這種情況，過去煤礦也使用了一些設(shè)備，但是存在多方面的問題，具體如下。①支護(hù)工藝復(fù)雜在端頭支護(hù)時(shí)多采用的是柱式支護(hù)，需要大量的手工作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且效率低。②很難確保支撐的有效性在支撐過程中，大多數(shù)采取的是臨時(shí)支撐方法，如果支撐的強(qiáng)度不夠，極易發(fā)生冒頂，地應(yīng)力波動(dòng)大。這給決定支撐強(qiáng)度帶來了困難。必須重復(fù)進(jìn)行拆卸和安裝。在回采率較高的情況下，端頭支撐的速度很難得到保障。針對端頭支護(hù)效率低且效果難以保證的問題，采用液壓支架來實(shí)現(xiàn)端頭支護(hù)。在綜采工作面端頭設(shè)置了一個(gè)液壓支架，液壓支架可以隨著工作面一起移動(dòng)。該方法既能增加支架的強(qiáng)度，能減少支護(hù)時(shí)間，大大減輕了生產(chǎn)人員的負(fù)擔(dān)。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)按不同的工作面條件選用適當(dāng)?shù)闹Ъ?。③采用智能化采煤工藝在綜采工作中，由于開采高度不受精確限制，造成了回采率偏低，因此必須采取智能開采技術(shù)。利用智能采煤技術(shù)，可以自動(dòng)地控制采煤機(jī)截割的大小，利用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行煤體的動(dòng)態(tài)監(jiān)測。從而實(shí)現(xiàn)精確的開采高度。同時(shí)，采用更多的探測器，可以更好地防護(hù)截齒，不必再因切到矸石而導(dǎo)致采煤機(jī)截齒磨損。智能化采煤技術(shù)是伴隨著智能化技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型采煤技術(shù)，它對煤炭生產(chǎn)的變革起到了積極的推動(dòng)作用，使煤礦開采變得更安全、更有效。然而，要做到智能開采并非簡單之事。智能化采煤工藝是建立在信息化技術(shù)上的一項(xiàng)開采工藝，要求實(shí)現(xiàn)信號的實(shí)時(shí)傳輸和處理。由于煤礦井下具有較強(qiáng)的電磁干擾，一些常規(guī)的信息化設(shè)備在井下應(yīng)用過程中存在失效的風(fēng)險(xiǎn)。此外，為了實(shí)現(xiàn)對井下復(fù)雜環(huán)境下采煤機(jī)的準(zhǔn)確控制，在復(fù)雜礦井條件下，對采煤機(jī)開采進(jìn)行精確的監(jiān)控，還需要開發(fā)適用于采煤機(jī)采高控制的智能化算法。

3.采煤工藝的選擇分析

對煤礦開采技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行總結(jié)。要使煤礦安全、有效地開發(fā)，就必須針對礦井的具體條件，合理地選用相應(yīng)的開采技術(shù)。煤礦開采技術(shù)的選取要綜合考慮煤層賦存條件、瓦斯含量、開采規(guī)模、員工配備等因素。

(1)煤層賦存條件

煤層的賦存狀況是煤礦開采技術(shù)的首要問題。在這些因素中，煤層的傾斜角度和厚度是影響煤礦開采技術(shù)的重要因素。在傾斜度較低（30°以下）的煤層，一般采用綜采技術(shù)。由于經(jīng)濟(jì)效益原因，中國大部分的煤礦都是厚煤層和特厚煤層。在特厚煤層中，要采取大采高技術(shù)、綜采放頂技術(shù)，以提高特厚煤層的開采效率。目前，在大傾角煤層中，一般采用常規(guī)開采方法。這是由于在大傾角煤層中，由于綜采工作面上的各種儀器難以達(dá)到平衡，極易造成設(shè)備在大傾角作用下發(fā)生故障。

(2)瓦斯含量

煤層中的瓦斯含量對礦井的安全和開采技術(shù)的選擇有很大的關(guān)系。煤礦的采掘程度愈高，所放出的氣體愈多，對煤礦的安全也愈有危害。在進(jìn)行大面積煤體的開發(fā)時(shí)，應(yīng)依據(jù)煤層中的瓦斯含量，選用合適的采礦技術(shù)。在煤礦開采中，經(jīng)常采用“綜放”采礦法，礦井的采掘強(qiáng)度普遍較高，因而在采掘中會(huì)產(chǎn)生大量的瓦斯。在進(jìn)行深層煤層的時(shí)候，由于煤中殘余的瓦斯含量較高，必須保證采礦速率和強(qiáng)化礦井的通風(fēng)。所以，在瓦斯?jié)舛雀叩那闆r下，宜采用較為安全的綜合采掘技術(shù)，而不采用綜放技術(shù)。

(3)開采規(guī)模

根據(jù)煤炭資源的特點(diǎn)，提出了相應(yīng)的礦井設(shè)計(jì)方案。采礦技術(shù)要與礦井產(chǎn)量水平協(xié)調(diào)，以確保所選采礦技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益。如果煤礦開采技術(shù)的產(chǎn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了煤礦的設(shè)計(jì)年產(chǎn)量，就會(huì)造成礦山使用壽命短，使機(jī)器裝備無法充分使用。舉例來說，如果礦山的年生產(chǎn)能力是3.0×105t，那么在開采過程中，可以采用一般開采或綜合開采。

(4)人員配置情況

先進(jìn)的煤炭開采技術(shù)對員工的配備有很高的要求。由于煤炭工業(yè)是一種高風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)業(yè)，它的特點(diǎn)決定了其在采掘過程中難以找到高素質(zhì)的人員。在煤炭開采過程中，必須有大批熟練掌握信息技術(shù)的人員，而這些人員又不具備條件，這對煤炭開采技術(shù)的發(fā)展造成了極大的制約。綜上所述，礦井開采技術(shù)的選取受多種因素的影響，必須結(jié)合礦井實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)的選擇。

4.結(jié)語

隨著煤礦開采相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，采煤工藝技術(shù)存在的問題也逐漸暴露出來，常見的問題主要有開采沉陷嚴(yán)重、矸石山污染、端頭支護(hù)困難以及煤礦開采效率低下等問題。要從采用采煤工藝、采用液壓支架進(jìn)行末端支護(hù)和智能采煤等多個(gè)角度，對目前采煤工藝進(jìn)行全面的優(yōu)化。系統(tǒng)地分析了采煤工藝技術(shù)存在的問題及解決問題的方案，可以為煤礦采煤工藝技術(shù)的優(yōu)化和發(fā)展提供一些新思路。

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作者:吳志濤 單位:高平市應(yīng)急管理局