淺談井下采礦技術(shù)與方法的選擇

宋開航

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，采礦工程也隨著科學(xué)研究和技術(shù)水平的提高而逐漸得到更大的發(fā)展，越來越多的先進技術(shù)逐漸被用于井下采礦當(dāng)中。在采礦領(lǐng)域，技術(shù)和工藝的不斷發(fā)展和進步是引領(lǐng)采礦工業(yè)發(fā)展的重要動力。本文通過分析我國當(dāng)前的采礦技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀，闡述了當(dāng)前井下采礦的技術(shù)與方法，對我國井下采礦技術(shù)的未來發(fā)展具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：井下采礦；采礦技術(shù)；采礦方法

中圖分類號：TD823 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0241-02

1 引 言

隨著我國的采礦工藝不斷發(fā)展與進步，采礦技術(shù)也從傳統(tǒng)的人工開采發(fā)展到現(xiàn)在的機械化開采。傳統(tǒng)的普通機械化的開采裝備也逐漸得到了發(fā)展替換，如采用無鏈牽引雙滾筒采煤機，雙速、側(cè)卸、封底式刮板輸送機以及型長鋼梁支護頂板等更為先進的機械化設(shè)備?？梢园l(fā)現(xiàn)，我國采礦工程越來越向著綜合性、高效性和先進性發(fā)展，由此可見，井下采礦技術(shù)將得到更為廣闊的發(fā)展。

2 采礦方法和工藝

2.1 開發(fā)煤礦高效集約化生產(chǎn)技術(shù)

為了實現(xiàn)礦井開采過程中的更為高效、更為可靠的目標(biāo)，需要提高開采過程中的工作效率的集中生產(chǎn)的集約化程度。在進行集約化生產(chǎn)技術(shù)中，應(yīng)該把握生產(chǎn)的效率和產(chǎn)生的經(jīng)濟效益，并且對于各種開采條件的適用性要更為可靠，不斷開發(fā)更為簡單、高效、可靠的開采技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備，同時結(jié)合嚴(yán)密的管理和監(jiān)控技術(shù)，使得各種開采條件下的開采效率得到提高，質(zhì)量也得到保證。進一步推廣先進工藝及設(shè)備，提高開采技術(shù)水平。

2.2 傾斜薄層礦開采

對于特殊情況下的開采需要結(jié)合現(xiàn)場情況，研發(fā)更為體積小、功率大并且高可靠性的開采設(shè)備，如采礦機、刨礦機，同時研發(fā)配套的支撐設(shè)備和總體開采技術(shù)，為采礦工程提供可靠的保證。

2.3 傾斜厚層礦開采

為了實現(xiàn)更為可靠的深厚礦產(chǎn)的開采，需要更大程度上完善開采結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性能，以防出現(xiàn)在開采過程中的倒塌、傾覆、滑移等情況。同時要嚴(yán)格控制好開采中的支架體系的變形，防止對設(shè)備出現(xiàn)損害。

2.4 開發(fā)綜合開采保障系統(tǒng)

為了確保井下采礦的高效生產(chǎn)和設(shè)備安全，就要研發(fā)更為可靠的保障系統(tǒng)。對于采礦中用到的“支撐-圍巖”體系，需要進行密切的監(jiān)控，確保開采中的安全性能。具體可以采用先進的電液伺服控制系統(tǒng)，通過開采過程中的液壓信息、支撐狀態(tài)、位移狀態(tài)進行綜合的分析和控制，以確保開采系統(tǒng)在作業(yè)中的正常運行和開采安全，為整個開采過程提供可靠的保證。

3 開采技術(shù)

3.1 深礦井開采技術(shù)

在進行深礦井開采時，需要明確開采中的關(guān)鍵技術(shù)，保證開采的高效和可靠，如在開采過程中的礦壓控制、沖擊地壓防治、瓦斯和熱害治理及深井通風(fēng)、井巷布置等。為了實現(xiàn)深礦井的開采技術(shù)，需要研究深礦井周圍的環(huán)境因素和應(yīng)力分布情況，在開采中工作環(huán)境發(fā)生的變化，開挖的快速掘進和支護體系及設(shè)備和相關(guān)的監(jiān)控與災(zāi)害治理體系等。

3.2 “三下”開采技術(shù)

在“三下”條件下，進行礦產(chǎn)的開采是采礦人員十分關(guān)心的問題，為了保證“三下”采煤技術(shù)的實際應(yīng)用，需要進行可靠的分析，包括利用數(shù)值模擬進行開采過程的計算，利用相似材料進行模型試驗等。在這些研究中，最為重要的問題就是井下采礦帶來的地面沉降和地層運動，從而帶來的隱藏的地質(zhì)災(zāi)害。因此研發(fā)采礦關(guān)鍵控制技術(shù)和周邊環(huán)境保護和加固技術(shù)顯得尤為重要，在新技術(shù)的開發(fā)中，離不開各種地層填充技術(shù)和組合填充技術(shù)。此外在進行沉降分析和預(yù)測方面的參數(shù)選取，也要根據(jù)工程具體情況進行優(yōu)化。

3.3 優(yōu)化巷道布置，減少矸石排放的開采技術(shù)

為了實現(xiàn)進一步的井下采礦技術(shù)和方法的完善，確保實現(xiàn)開采收益的最大化，需要研究開發(fā)更加先進可靠的評價系統(tǒng)，目前較為適用的是根據(jù)地質(zhì)條件和開采的工藝建立專家評價系統(tǒng)，以實現(xiàn)開采的全方位評價，從而保證開采技術(shù)和實際的工程條件相互匹配達到最佳。對于采礦巷道為單一礦層開采的情況，矸石基本不運出地面，因此在開采過程中要生產(chǎn)系統(tǒng)的集中優(yōu)化，確保開采的生產(chǎn)效率得到保證。為了實現(xiàn)更為高效的井下開采，應(yīng)當(dāng)不斷進行開挖和巷道布置的優(yōu)化，減少巷道布置，優(yōu)化開采的工作參數(shù)，開發(fā)集中回采的關(guān)鍵技術(shù)，以實現(xiàn)多開煤巷，減少出矸率，實現(xiàn)井下采礦技術(shù)的高效集中節(jié)能環(huán)保的采礦技術(shù)研發(fā)。

4 采場圍巖控制技術(shù)

4.1 完善采場圍巖控制理論

對于采礦現(xiàn)場的安全性而言，圍巖的穩(wěn)定控制是重中之重，優(yōu)化圍巖的控制技術(shù)可以控制開采過程中出現(xiàn)事故的概率。在圍巖控制理論的研究和發(fā)展中，礦山壓力的研究十分重要，從我國20世紀(jì)進行相關(guān)研究以來，科研人員和技術(shù)人員不斷從理論層面，力學(xué)層面和現(xiàn)場層面進行了綜合的分析研究，同時結(jié)合先進的計算機技術(shù)，深入的研究了井下采礦的地質(zhì)條件與圍巖破壞和力學(xué)行為之間的聯(lián)系，對各種開采情況下的壓力變化規(guī)律和破壞形式進行了研究和完善。目前在圍巖控制技術(shù)中，常用的高壓注水、深孔預(yù)裂爆破處理堅硬頂板和應(yīng)用化學(xué)加固技術(shù)存在工藝復(fù)雜、成本高的問題，因此需要更加深入的研究和開發(fā)。

4.2 巖層和支護相互作用機理

對于礦產(chǎn)資源的開發(fā)過程而言，單單進行圍巖的控制是比較片面的，無法體現(xiàn)圍巖和支護體系之間的相互平衡，因此綜合分析圍巖和支護之間的相互作用機理，對于實際的井下采礦的圍巖控制具有更為重要的意義。在進行圍巖-結(jié)構(gòu)的相互作用研究中，圍巖壓力、破壞機理、支撐關(guān)系都需要進行研究，同時可以利用相關(guān)數(shù)值計算軟件，如離散元等，可以更為明確的把握圍巖的控制技術(shù)。

4.3 支護質(zhì)量與頂板動態(tài)監(jiān)測技術(shù)

在總結(jié)緩傾斜中厚長壁工作面開展支護質(zhì)量于頂板動態(tài)監(jiān)測方面，應(yīng)進一步在堅硬頂板、破碎頂板、急傾斜、放頂煤工作面開展支護質(zhì)量與頂板動態(tài)監(jiān)測，同時應(yīng)不斷完善現(xiàn)有的監(jiān)測技術(shù)，發(fā)展智能化監(jiān)測系統(tǒng)，改進監(jiān)測儀表，使監(jiān)測儀表向直觀、輕便、小型化方向發(fā)展。

4.4 研究開發(fā)新型的支護設(shè)備

現(xiàn)有的井下采礦支護設(shè)備不能適用于地層復(fù)雜和工藝要求較高的情況，因此研發(fā)更為先進的新型支護設(shè)備尤為重要。在研發(fā)新型支護設(shè)備時，需要對圍巖的破壞機理通過計算機進行模擬研究，同時結(jié)合開發(fā)遙感測量和超前預(yù)報技術(shù)對于圍巖控制的工作也十分有效。

5 結(jié) 語

隨著目前我國采礦技術(shù)和水平的更大提高，井下采礦中應(yīng)用的技術(shù)和方法也有了很大程度上的進步。在進行井下采礦作業(yè)時，應(yīng)當(dāng)密切把握好采礦技術(shù)的選擇和優(yōu)化，同時選取合理的開挖和支護設(shè)備，確保井下采礦的安全和高效。在采礦作業(yè)中，要注重圍巖的控制，通過專家系統(tǒng)和計算機模擬進行全面的研究，同時結(jié)合可靠的監(jiān)測技術(shù)，為我國井下采礦的發(fā)展提供更為廣闊的前景。

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收稿日期：2018-9-16