采礦工程技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用探討

唐義

【摘要】傳統(tǒng)的粗放型采礦方式，不僅對環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，采礦效率較低，還造成了嚴(yán)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(yīng)該加強(qiáng)現(xiàn)代采礦工程技術(shù)應(yīng)用研究，并探索實現(xiàn)采礦工程和環(huán)境保護(hù)的采礦工程技術(shù)。文章分析了我國采礦工程技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀，探析了采礦工程技術(shù)的發(fā)展趨勢，旨在為采礦工程技術(shù)人員提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】采礦工程技術(shù)；發(fā)展；應(yīng)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(chǎn)中發(fā)揮著至關(guān)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(shù)提出了 更高的要求。我國現(xiàn)階段采用的采礦工程技術(shù)良莠不齊，并且由于開采工程本身會對地貌、地表以及當(dāng)?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(jīng)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(shù)發(fā)展和應(yīng)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(shù)及應(yīng)用

1.填充采礦技術(shù)及其應(yīng)用

填充采礦技術(shù)指的是在鐵路公路、水源以及建筑物下面進(jìn)行開采，該種技術(shù)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(jìn)程。在應(yīng)用該種采礦技術(shù)時，應(yīng)該對開采上覆巖層以及地表下陷規(guī)律進(jìn)行深入研究，保證地下水資源、建筑物、地表等保護(hù)滿足開采系統(tǒng)的要求。在實踐應(yīng)用的過程中應(yīng)該對以下關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)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(fù)墾、村莊下壓煤、開采沉陷控制等關(guān)鍵技術(shù)；設(shè)備以及工藝參數(shù)的改進(jìn)和優(yōu)化；各種填充技術(shù)以及組合技術(shù)的研究與應(yīng)用等。

2.崩落采礦技術(shù)及其應(yīng)用

崩落采礦技術(shù)指的是以崩落圍巖來實現(xiàn)地壓管理的采礦技術(shù)，即自然崩落或者強(qiáng)制崩落的圍巖填充采礦場，以達(dá)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(shù)主要包括分段崩落技術(shù)、階段崩落技術(shù)、單層崩落技術(shù)、分層崩落技術(shù)等，該種采礦技術(shù)在我國煤炭開采中具有非常廣泛的應(yīng)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(shù)及其應(yīng)用

當(dāng)煤層厚度在5m左右，并且每層傾斜度超過40%時，應(yīng)該采用小階段爆破落煤技術(shù)。在實際應(yīng)用的過程中，應(yīng)該先把煤區(qū)劃分成不同的階段，然后分別對各個小段進(jìn)行爆破。小階段爆破落煤技術(shù)的優(yōu)點在于技術(shù)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(yīng)用的過程中，工作人員應(yīng)該保證施工的安全性，在爆破之前應(yīng)該確?，F(xiàn)場沒有工作人員以及設(shè)備等。

4.炮采放頂采煤技術(shù)及其應(yīng)用

當(dāng)煤層厚度超過5m時，應(yīng)該采用炮采放頂采煤技術(shù)。炮采放頂采煤技術(shù)包括支柱、頂梁兩個部分，該種采礦技術(shù)和其他采礦技術(shù)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(yīng)用在中、小型煤礦開采中。

5.刨煤機(jī)采煤技術(shù)及其應(yīng)用

刨煤機(jī)是煤礦開采最常采用的機(jī)械設(shè)備之一，刨煤機(jī)采煤技術(shù)具有采煤效率高、節(jié)省人力和物力投入、加快煤礦開采進(jìn)程等眾多優(yōu)點。刨煤機(jī)采礦技術(shù)通常應(yīng)用在中層與淺層煤礦開采中，刨煤機(jī)的拋煤力度非常大，每次次刨煤的深度為0.3m左右?，F(xiàn)階段，刨煤機(jī)引入了人工化、智能化技術(shù)，和傳統(tǒng)的刨煤機(jī)相比，在不需要采礦人員的情況進(jìn)行刨煤施工，并且能夠自動尋找合適的刨煤平面進(jìn)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(qiáng)度。隨著刨煤機(jī)采礦技術(shù)以及刨煤機(jī)的快速發(fā)展，尤其是智能化、自動化技術(shù)在刨煤機(jī)中的應(yīng)用，使刨煤機(jī)采礦技術(shù)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(yīng)用前景。

三、采礦工程技術(shù)的發(fā)展趨勢

1.采礦工程中中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)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(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)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(shù)是一種集合了信息科學(xué)、人文科學(xué)的高新技術(shù)，并且隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的快速發(fā)展，逐漸的被應(yīng)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(shù)作為一種新興技術(shù)，想要將其推廣和應(yīng)用在采礦工程中，應(yīng)該做好試驗性應(yīng)用，在試驗應(yīng)用的過程中總結(jié)經(jīng)驗；其次，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，對采礦現(xiàn)場的現(xiàn)狀進(jìn)行模擬，模擬采礦現(xiàn)場可能存在的危險因素，為應(yīng)急預(yù)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(jìn)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(shù)在采礦工程中的應(yīng)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(jìn)而保證采礦工程能夠安全、有序的進(jìn)行。

2.采礦工程中綠色開采技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展

在開采的過程中，如果不重視環(huán)境保護(hù)，將會嚴(yán)重破壞土地資源、水資源，同時還會造成嚴(yán)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(yīng)該廣泛推廣和應(yīng)用綠色采礦技術(shù)，具體包括以下幾個方面：

2.1保水開采技術(shù)

保水開采技術(shù)是一種新型、綠色的采礦功臣技術(shù)，在采礦生產(chǎn)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(jìn)而影響地下水，甚至嚴(yán)重破壞地下水和環(huán)境。保水開采技術(shù)的應(yīng)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(shù)被廣泛的推廣和應(yīng)用。

2.2瓦斯和煤炭共采技術(shù)

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(yīng)，如果在礦井中大量囤積，還會造成嚴(yán)重的安全事故。因此，瓦斯和煤炭共采技術(shù)的的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)瓦斯的資源化。瓦斯和煤炭共采技術(shù)的應(yīng)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(shù)，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(dāng)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(jī)，一邊抽采瓦斯，一邊布置鉆孔，這樣既不影響開采進(jìn)程，又能夠抽取瓦斯，保證煤炭開采安全、高效的進(jìn)行；再者，廢棄的礦井中也會散發(fā)大量的瓦斯，當(dāng)?shù)V井開采施工完成后，應(yīng)該根據(jù)礦井巖體裂隙場的實際狀況，應(yīng)用抽采技術(shù)將瓦器氣體抽出。

2.3礦產(chǎn)資源的綜合高效開采

在煤礦開采過程中，不僅應(yīng)該開采煤炭資源，還應(yīng)該重視其他礦產(chǎn)資源的開采，由于技術(shù)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(yīng)該重視其他礦產(chǎn)資源的開采，提高資源利用率。

2.4地下礦山無廢開采技術(shù)

根據(jù)采礦實踐經(jīng)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(yīng)該重點關(guān)注廢石問題，在不影響工程安全和進(jìn)度的情況下，應(yīng)該優(yōu)化布置采切工程，對于不用的廢石應(yīng)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(yīng)該綜合考慮各種因素，合理選擇開采技術(shù)和工藝方式，從技術(shù)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(biāo)。

3.采礦工程中可視化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展

采礦工程作業(yè)場所環(huán)境復(fù)雜，生產(chǎn)環(huán)節(jié)眾多，工序復(fù)雜，并且許多生產(chǎn)過程都是在地下進(jìn)行，地下巷道空間狹小，并且呈現(xiàn)復(fù)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(jīng)驗判斷巷道的位置。可視化技術(shù)在采礦工程張的應(yīng)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(shù)包括兩種：其一，基于數(shù)值模擬的可視化技術(shù)，數(shù)值模擬技術(shù)能夠?qū)ΦV井巷道分布、礦山壓力變化狀況、巷道支護(hù)損壞以及巷道變形等狀況進(jìn)行模擬，清晰顯示礦山的壓力變化狀況，并且通過應(yīng)力計算，能夠獲得應(yīng)力分布狀況，巖石礦山整體結(jié)構(gòu)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(yīng)該及時的采取措施進(jìn)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(jī)輔助設(shè)計的可視化技術(shù)，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(jié)構(gòu)，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(chǎn)能夠安全、高效的進(jìn)行。

4.采礦工程中爆破技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展

傳統(tǒng)的爆破技術(shù)安全性較低，并且不能夠?qū)崿F(xiàn)定向爆破，影響采礦生產(chǎn)的安全性和效率性。隨著爆破技術(shù)的快速發(fā)展，光纖起爆技術(shù)、激光起爆技術(shù)、定向爆炸炸藥、低引燃性炸藥以及等離子爆破技術(shù)的應(yīng)用，既能夠保證爆破施工的安全性，又能夠?qū)崿F(xiàn)定向爆破。爆破技術(shù)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(shù)效果不理想，安全性較差，激光引爆技術(shù)、定向爆破技術(shù)已經(jīng)成為爆破技術(shù)未來發(fā)展的重要方向。爆破技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效解決掘進(jìn)設(shè)備、破碎設(shè)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(jìn)程。

四、結(jié)束語

總而言之，在新時期，應(yīng)該認(rèn)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(shù)現(xiàn)狀，廣泛推廣和應(yīng)用現(xiàn)代化、綠色化采礦工程技術(shù)，不斷的提高采礦工藝水平，提高采礦質(zhì)量、效率和安全性，進(jìn)而推動整個采礦行業(yè)更快、更好的發(fā)展。

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