采礦工程技術發(fā)展與應用探討

文/唐義 大石橋市國土資源局 遼寧大石橋 115100

采礦工程技術發(fā)展與應用探討

文/唐義 大石橋市國土資源局 遼寧大石橋 115100

傳統(tǒng)的粗放型采礦方式，不僅對環(huán)境造成嚴重的破壞，采礦效率較低，還造成了嚴重的資源和能源浪費，背離了環(huán)境友好型、可持續(xù)發(fā)展、綠色環(huán)保理念。因此，應該加強現(xiàn)代采礦工程技術應用研究，并探索實現(xiàn)采礦工程和環(huán)境保護的采礦工程技術。文章分析了我國采礦工程技術及應用現(xiàn)狀，探析了采礦工程技術的發(fā)展趨勢，旨在為采礦工程技術人員提供一定的參考。

采礦工程技術；發(fā)展；應用

一、前言

煤炭資源是一種重要的能源資源，在社會生活和生產中發(fā)揮著至關重要的作用，并且隨著社會的快速發(fā)展，對煤炭資源的需求量不斷提高，對煤炭開采技術提出了 更高的要求。我國現(xiàn)階段采用的采礦工程技術良莠不齊，并且由于開采工程本身會對地貌、地表以及當?shù)丨h(huán)境造成污染和破壞，如何實現(xiàn)采礦工程和環(huán)境的友好、可持續(xù)發(fā)展已經成為困擾眾多采礦工程企業(yè)的難題。因此，文章針對采礦工程技術發(fā)展和應用的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。

二、我國采礦工程技術及應用

1.填充采礦技術及其應用

填充采礦技術指的是在鐵路公路、水源以及建筑物下面進行開采，該種技術在開采的過程中需要用其他材料將采過的煤炭空缺區(qū)域填充，以此緩解與改善作業(yè)面的稱壓力，既能夠保證開采安全，又能夠提高開采率，加快開采進程。在應用該種采礦技術時，應該對開采上覆巖層以及地表下陷規(guī)律進行深入研究，保證地下水資源、建筑物、地表等保護滿足開采系統(tǒng)的要求。在實踐應用的過程中應該對以下關鍵技術進行深入研究和優(yōu)化：煤炭城市和煤炭開采和諧統(tǒng)一的礦井水資源、土地復墾、村莊下壓煤、開采沉陷控制等關鍵技術；設備以及工藝參數(shù)的改進和優(yōu)化；各種填充技術以及組合技術的研究與應用等。

2.崩落采礦技術及其應用

崩落采礦技術指的是以崩落圍巖來實現(xiàn)地壓管理的采礦技術，即自然崩落或者強制崩落的圍巖填充采礦場，以達到管理與控制地壓的目的。目前，采礦工程中采用的崩落采礦技術主要包括分段崩落技術、階段崩落技術、單層崩落技術、分層崩落技術等，該種采礦技術在我國煤炭開采中具有非常廣泛的應用，并且其采礦總量比重還在呈現(xiàn)上升趨勢。

3.小階段爆破落煤技術及其應用

當煤層厚度在5m左右，并且每層傾斜度超過40%時，應該采用小階段爆破落煤技術。在實際應用的過程中，應該先把煤區(qū)劃分成不同的階段，然后分別對各個小段進行爆破。小階段爆破落煤技術的優(yōu)點在于技術水平高，采煤率相對較高，缺點在于爆破完成后，回采率非常低，容易造成煤炭資源的浪費，難以實現(xiàn)煤炭資源的可持續(xù)開采。在實踐應用的過程中，工作人員應該保證施工的安全性，在爆破之前應該確?，F(xiàn)場沒有工作人員以及設備等。

4.炮采放頂采煤技術及其應用

當煤層厚度超過5m時，應該采用炮采放頂采煤技術。炮采放頂采煤技術包括支柱、頂梁兩個部分，該種采礦技術和其他采礦技術相比，具有操作方便、可移動、安穩(wěn)牢固、可靠以及安全等優(yōu)點，并且在制作支柱與頂梁時，投訴成本相對較小，被廣泛的推廣和應用在中、小型煤礦開采中。

5.刨煤機采煤技術及其應用

刨煤機是煤礦開采最常采用的機械設備之一，刨煤機采煤技術具有采煤效率高、節(jié)省人力和物力投入、加快煤礦開采進程等眾多優(yōu)點。刨煤機采礦技術通常應用在中層與淺層煤礦開采中，刨煤機的拋煤力度非常大，每次次刨煤的深度為0.3m左右。現(xiàn)階段，刨煤機引入了人工化、智能化技術，和傳統(tǒng)的刨煤機相比，在不需要采礦人員的情況進行刨煤施工，并且能夠自動尋找合適的刨煤平面進行施工，不僅刨煤工作更加安全、可靠，而且能夠顯著降低開礦人員的工作量和工作強度。隨著刨煤機采礦技術以及刨煤機的快速發(fā)展，尤其是智能化、自動化技術在刨煤機中的應用，使刨煤機采礦技術逐漸向智能化、自動化方向發(fā)展，在煤礦開采中具有非常好的應用前景。

三、采礦工程技術的發(fā)展趨勢

1.采礦工程中中虛擬現(xiàn)實技術的應用和發(fā)展

采礦工程具有一定的危險性，尤其是井下采礦，存在許多不可測的因素，一旦發(fā)生事故，將會造成嚴重的人員傷亡和經濟損失。虛擬現(xiàn)實技術在采礦工程中的應用，能夠模擬采礦工程開采的過程，能夠有效避免許多意外事故的發(fā)生。虛擬現(xiàn)實技術是一種集合了信息科學、人文科學的高新技術，并且隨著虛擬現(xiàn)實技術的快速發(fā)展，逐漸的被應用在采礦工程中，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：首先，虛擬現(xiàn)實技術作為一種新興技術，想要將其推廣和應用在采礦工程中，應該做好試驗性應用，在試驗應用的過程中總結經驗；其次，虛擬現(xiàn)實技術的應用，對采礦現(xiàn)場的現(xiàn)狀進行模擬，模擬采礦現(xiàn)場可能存在的危險因素，為應急預案的制定提供可靠的參考，然后采取有效的安全管理措施進行處理，將危險或者不安全因素消滅在萌芽階段；再者，虛擬現(xiàn)實技術在采礦工程中的應用，能夠為采礦工程安全管理提供可靠的參考，為采礦工程創(chuàng)造安全的環(huán)境，進而保證采礦工程能夠安全、有序的進行。

2.采礦工程中綠色開采技術的應用和發(fā)展

在開采的過程中，如果不重視環(huán)境保護，將會嚴重破壞土地資源、水資源，同時還會造成嚴重的大氣污染。為了實現(xiàn)采礦工程和環(huán)境的友好和和諧發(fā)展，應該廣泛推廣和應用綠色采礦技術，具體包括以下幾個方面：

2.1 保水開采技術

保水開采技術是一種新型、綠色的采礦功臣技術，在采礦生產過程中，能夠有效降低對地下水、地表環(huán)境的破壞，同時還能夠提高煤炭開采效率。某些地區(qū)采礦活動完成后，會出現(xiàn)“地下漏斗”現(xiàn)象，進而影響地下水，甚至嚴重破壞地下水和環(huán)境。保水開采技術的應用，能夠有效的防止在開采施工的過程中破壞地下水層，降低對環(huán)境造成的影響和破壞，作為一種有效的綠色開采技術被廣泛的推廣和應用。

2.2 瓦斯和煤炭共采技術

瓦斯是一種溫室氣體，如果在采礦施工過程中不重視瓦斯處理，排放的空氣中會加重溫室效應，如果在礦井中大量囤積，還會造成嚴重的安全事故。因此，瓦斯和煤炭共采技術的的應用，能夠實現(xiàn)瓦斯的資源化。瓦斯和煤炭共采技術的應用主要包括以下幾個方面：首先，在煤炭開采之前，采用抽采技術，將煤層中的瓦斯氣體抽出，這樣能夠有效提高煤體的透氣性，避免出現(xiàn)瓦斯囤積的現(xiàn)象，保證煤炭開采過程的安全性；其次，當煤炭開采施工完成后，圍巖的壓力將會顯著降低，會在采空區(qū)釋放大量的瓦斯氣體，此時是抽取瓦斯的最佳時機，一邊抽采瓦斯，一邊布置鉆孔，這樣既不影響開采進程，又能夠抽取瓦斯，保證煤炭開采安全、高效的進行；再者，廢棄的礦井中也會散發(fā)大量的瓦斯，當?shù)V井開采施工完成后，應該根據(jù)礦井巖體裂隙場的實際狀況，應用抽采技術將瓦器氣體抽出。

2.3 礦產資源的綜合高效開采

在煤礦開采過程中，不僅應該開采煤炭資源，還應該重視其他礦產資源的開采，由于技術因素、效益因素的限制，人們往往過程重視和開采單一的資源，這樣會造成其他能源和資源的浪費。因此，基于綠色開采理念，在煤炭開采的過程中，還應該重視其他礦產資源的開采，提高資源利用率。

2.4 地下礦山無廢開采技術

根據(jù)采礦實踐經驗，采礦的過程中一些爆破、搬運的活動都是沒有效益的，會增加資金和人力投入，造成極大的資源和成本浪費，并且工作效率相對較低。因此，應該重點關注廢石問題，在不影響工程安全和進度的情況下，應該優(yōu)化布置采切工程，對于不用的廢石應該盡量不弄出坑口，因為這樣不僅會造成環(huán)境破壞，還會增大工作量，而是應該綜合考慮各種因素，合理選擇開采技術和工藝方式，從技術上考慮礦石回采、填充以及運輸?shù)?，合理布置開采系統(tǒng)、運輸系統(tǒng)以及搬運系統(tǒng)等，以此實現(xiàn)無廢開采的目標。

3.采礦工程中可視化技術的應用和發(fā)展

采礦工程作業(yè)場所環(huán)境復雜，生產環(huán)節(jié)眾多，工序復雜，并且許多生產過程都是在地下進行，地下巷道空間狹小，并且呈現(xiàn)復雜交錯的狀態(tài)，許多采礦人員只能根據(jù)自己的想象和經驗判斷巷道的位置?？梢暬夹g在采礦工程張的應用，能夠創(chuàng)建礦井巷道系統(tǒng)三維立體模型，更加清晰、全面的展示礦井巷道的分布狀況，為采礦人員提供良好的可視效果。采礦工程中的可視化技術包括兩種：其一，基于數(shù)值模擬的可視化技術，數(shù)值模擬技術能夠對礦井巷道分布、礦山壓力變化狀況、巷道支護損壞以及巷道變形等狀況進行模擬，清晰顯示礦山的壓力變化狀況，并且通過應力計算，能夠獲得應力分布狀況，巖石礦山整體結構與空間變化狀況，一旦發(fā)現(xiàn)巷道變形或者壓力變化快的問題，應該及時的采取措施進行處理，防止在開采作業(yè)過程中發(fā)生坍塌事故；其二，基于計算機輔助設計的可視化技術，利用Auto軟件創(chuàng)建巷道的三維立體模型，采礦人員銅鼓分析礦井的三維結構，能夠清晰的了解礦井巷道的實際狀況，具有非常好的可視化效果，以此保證采礦生產能夠安全、高效的進行。

4.采礦工程中爆破技術的應用和發(fā)展

傳統(tǒng)的爆破技術安全性較低，并且不能夠實現(xiàn)定向爆破，影響采礦生產的安全性和效率性。隨著爆破技術的快速發(fā)展，光纖起爆技術、激光起爆技術、定向爆炸炸藥、低引燃性炸藥以及等離子爆破技術的應用，既能夠保證爆破施工的安全性，又能夠實現(xiàn)定向爆破。爆破技術的發(fā)展表現(xiàn)為：逐漸向激光引爆、定向爆破方向發(fā)展，傳統(tǒng)爆破技術效果不理想，安全性較差，激光引爆技術、定向爆破技術已經成為爆破技術未來發(fā)展的重要方向。爆破技術的應用，能夠有效解決掘進設備、破碎設備工作效率低、破碎難度高的問題，有效提高開采效率和加快開采進程。

四、結束語

總而言之，在新時期，應該認真貫徹和落實生態(tài)綠色、低碳環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展理念，根據(jù)采礦工程技術現(xiàn)狀，廣泛推廣和應用現(xiàn)代化、綠色化采礦工程技術，不斷的提高采礦工藝水平，提高采礦質量、效率和安全性，進而推動整個采礦行業(yè)更快、更好的發(fā)展。

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