井下采礦生產(chǎn)技術及采礦方法的選擇探討

劉會龍 楊壯 李志偉 王志鵬 索曉明

摘 要：本文分析了影響井下采礦生產(chǎn)技術及采礦方法選擇的因素，研究了井下采礦生產(chǎn)技術及采礦方法的相關問題，希望對提高井下采礦生產(chǎn)技術及采礦方法有所幫助。

關鍵詞：煤礦生產(chǎn);井下采礦;生產(chǎn)技術;采礦方法

中圖分類號：TD80 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）13-0116-02

0 引言

現(xiàn)階段，隨著煤礦開采規(guī)模的擴大與開采數(shù)量的增加，井下采礦深度不斷加深，采礦難度不斷提高，這在很大程度上就決定了對井下采礦生產(chǎn)技術及采礦方法的選擇要科學合理，慎之又慎，在保證安全生產(chǎn)的前提下，提高井下采礦的經(jīng)濟效益，只要這樣才能有效實現(xiàn)資源的合理利用與促進經(jīng)濟社會的快速發(fā)展。

1影響井下采礦生產(chǎn)技術及采礦方法選擇的因素

1.1 采礦方法選擇的地質(zhì)情況因素

（1）煤炭的開采深度。在對煤炭的開采深度進行井下采礦生產(chǎn)技術及采礦方法的選擇時，應首要對待開采煤礦頂煤的冒放性進行計算考量，然后確定好開采深度與之的關系，再進行最終所用井下采礦生產(chǎn)技術與采礦方法的確認。（2）煤層的強度。煤層的強度直接關系到煤層抗壓性與內(nèi)外裂隙發(fā)育情況，對井下采礦生產(chǎn)技術與采礦方法的確認有直接影響，一旦井下采礦生產(chǎn)技術與采礦方法的選擇與煤層本身的強度出現(xiàn)不匹配情況，很有可能引發(fā)安全生產(chǎn)事故。（3）煤層的結構特點。硬煤層、淺埋深、硬頂板等都屬于煤層的結構特點，不同的煤層結構特點能夠應用的井下采礦生產(chǎn)技術及采礦方法有所不同，比如在井下對薄煤層進行開采時，應做好圍巖的支護加固，利用大功率、小體積的機械設備進行作業(yè)。而在應對含有堅硬巖石的煤層時，為不影響頂煤的冒放性及降落，應合理選擇井下采礦生產(chǎn)技術及采礦方法。

1.2 采礦方法選擇的技術成熟度因素

無論是針對何種地質(zhì)情況進行井下采礦生產(chǎn)技術及采礦方法的選擇，技術與方法本身的成熟度都應該是第一位就要考慮的因素。考量一項技術與方法是否達到成熟狀態(tài)，基礎設施水平、裝備技術水平與應用實際情況等都是重要的考量內(nèi)容。一項井下采礦生產(chǎn)技術及采礦方法的成熟度越高，就證明這項技術與方法的適用性更好，安全性更高，能夠最大程度保證煤礦井下開采的安全高效。

1.3 采礦方法選擇的物質(zhì)基礎因素

井下采礦生產(chǎn)技術及采礦方法的使用離不開機械設備，對于機械設備的引入使用是一項耗資巨大的項目，需要有良好的物質(zhì)基礎作為保障。為保證機械設備引入的經(jīng)濟性，需要綜合考量投入與產(chǎn)出的關系，進行系統(tǒng)的分析判斷，在實際物質(zhì)基礎之上選擇性價比最優(yōu)的機械設備投入到井下采礦當中，以保證選用的井下采礦生產(chǎn)技術及采礦方法能夠最大程度發(fā)揮作用。

2 井下采礦生產(chǎn)技術

2.1 針對于不同井下開采環(huán)境的井下采礦生產(chǎn)技術

（1）復雜環(huán)境狀態(tài)下的開采技術?，F(xiàn)階段，隨著煤礦資源的大量使用，良好環(huán)境狀態(tài)下煤礦資源基本被開發(fā)完成，而待開采煤礦所處環(huán)境多為復雜環(huán)境，開采的難度大幅提高，特別是礦床的地質(zhì)復雜性尤為突出。在復雜環(huán)境狀態(tài)下應用的開采技術，其技術應用要點包括巷道維護、巖層穩(wěn)固、通風排水、采空區(qū)處理等內(nèi)容?？傮w來看，現(xiàn)階段井下采礦所面臨的復雜環(huán)境狀態(tài)包括礦體破碎疏松和地下水豐沛。應對礦體破碎疏松的環(huán)境狀態(tài)，應在前期做好地質(zhì)勘查工作，判斷造成礦體破碎疏松的地質(zhì)運動情況，合理編制巷道結構、巖層加固等開采方案，保證井下開采的高效與安全[1]。（2）地下殘留礦體的開采技術。地下殘留礦體的形成是無序開采造成的不良后果，對煤礦資源造成一定的破壞與浪費。在國家提倡可持續(xù)發(fā)展，提高資源利用率的當下，加強做好地下殘留礦體的開采十分重要?，F(xiàn)階段，在對地下殘留礦體進行開采時，突出的問題包括地壓不穩(wěn)、巖層失控、巷道受損等，為解決問題，保證井下開采的效果，技術應用時應注意做到對開采現(xiàn)場的結構參數(shù)進行計算，以此提高開采技術應用的針對性，優(yōu)化開采方案，加大采空區(qū)探測力度，降低貧化損失，做好對礦體邊坡的變形監(jiān)測及預警，以確保地下殘留礦體開采技術應用時環(huán)境的穩(wěn)定。（3）深井采礦技術。目前看來，深井采礦技術在應用時具有相當?shù)膹碗s性，技術應用中所遇到的問題具有獨特性，比如地壓控制、提升運輸、深部通風排水等，這些都加劇了深井采礦技術應用的難度。針對深井采礦技術，目前我國主流的技術發(fā)展方向包括地壓監(jiān)測與預警、深井圍巖分布及優(yōu)化、熱害處理、深井巷道高效掘進與支護技術等。

2.2 不同應用形式的采礦生產(chǎn)技術

（1）機械化采礦技術。目前看來，我國機械化采礦的主要方向是智能化、自動化、液壓化、系統(tǒng)化，隨著研究的不斷深入，在機械化采礦方面取得了一定的成績，比如卡車噸數(shù)明顯提升，突出100t，無人駕駛技術得以應用，電動鏟運機向遠程控制與微型化轉(zhuǎn)變等。目前能夠成套應用機械化采礦技術的煤礦類型包括硬煤層、淺埋深、硬頂板、緩傾斜、壁層長等，隨著機械化采礦技術的成套應用，系統(tǒng)化發(fā)展趨勢愈發(fā)明顯，向著井下開采高效、高產(chǎn)、安全的目標穩(wěn)定邁進。（2）巷道布置采礦技術。巷道布置在井下采礦中是十分關鍵的工作內(nèi)容，不僅關系到井下采礦的效率和產(chǎn)量，同時也關系到井下采礦的經(jīng)濟成本。目前看來，巷道布置的方式是井下采礦技術與方法選擇的最終體現(xiàn)，科學合理的進行巷道布置，其發(fā)揮的作用能夠在矸石運輸方面得到充分體現(xiàn)，大大縮減了矸石運輸?shù)臅r間，降低了矸石運輸?shù)某杀荆彝ㄟ^良好的巷道布置能夠?qū)崿F(xiàn)掘進作業(yè)與井下開采同步進行，從而使得井下開采安全的同時，效率大幅提升。（3）圍巖控制采礦技術。圍巖的穩(wěn)定性直接關系到井下采礦人員的生命安全。對于圍巖穩(wěn)定性的控制，應在結合實際地質(zhì)狀況，通過精準測量與分析后制定控制方案，良好的圍巖控制理論，能夠確保圍巖控制采礦技術的全面應用[2]。在進行圍巖控制采礦技術的應用過程中，煤層頂板的類型是需要重點關注的內(nèi)容，一般情況下，煤層頂板的巖層類型包括堅硬與破碎兩類，傳統(tǒng)的圍巖控制采礦技術主要以施工復雜、成本較高的深孔預裂爆破處理、高壓注水等技術為主，但是隨著井下采礦環(huán)境的日趨復雜，圍巖控制的要求提高，傳統(tǒng)技術的使用受限明顯，為此對于新技術的研究十分必要。

3 井下采礦方法

3.1 回采式采礦方法

回采式采礦方法是現(xiàn)階段使用較為普遍的井下采礦方法，運用原理是將設備通過鑿巖聯(lián)絡巷運入鑿巖，并于礦體上盤部位進行鑿巖通道與回風巷的互聯(lián)互通，以此形成方便鑿巖車通過并運輸?shù)V石的通道。具體應用過程中，可選擇預留礦柱或者不留礦柱，前者是將礦柱預留在相鄰盤區(qū)之間，礦柱長度為200m～350m，間隔100m，開采范圍為100m以內(nèi)的剩余區(qū)域，具有巷道穩(wěn)定性高，開采安全性高的特點。而后者則不在相鄰盤區(qū)之間預留礦柱，只是按照100m的間隔設置開采區(qū)，并配合使用填充法由中間地段開始，完成整個區(qū)域的開采。

3.2 填充式采礦方法

填充式采礦方法在出礦、落礦與支護等方面對機械設備的使用有所要求，多為大型機械設備?，F(xiàn)階段，比較突出的填充式采礦方法為膠結式，膠結式的發(fā)展主要經(jīng)歷分級尾砂膠結填充、全尾砂高濃膠結填充和穩(wěn)定全尾砂膠結填充三個階段。以膠結式填充采礦方法為代表，我國的填充式采礦方法發(fā)展迅速，結構參數(shù)不斷優(yōu)化，已經(jīng)具備世界一流水平，在擴大開采規(guī)模與節(jié)約成本方面優(yōu)勢明顯[3]。另外，隨著時代的進步發(fā)展，填充式采礦方法已經(jīng)邁向全新領域，其核心內(nèi)容為適用于村莊保護的組合填充技術與房屋加固改造重建技術等，對于掌握上覆巖層運動、地表下陷規(guī)律，合理保護地表環(huán)境、地下水資源，實現(xiàn)沉降精準控制等方面具有重要意義。

4 結語

總之，井下采礦生產(chǎn)技術及采礦方法的選擇直接關系到煤礦生產(chǎn)的產(chǎn)量、效能與安全，為此要根據(jù)實際情況合理準確選用。隨著科學技術的不斷發(fā)展，井下采礦生產(chǎn)技術及采礦方法的先進性不斷提高，由此也為不同類型井下采礦的進行提供了更多選擇，機械化、現(xiàn)代化、自動化趨勢愈發(fā)明顯。

參考文獻

[1] 李召平.煤礦井下采礦生產(chǎn)技術及采礦方法的選擇策略研究[J].建筑工程技術與設計，2020（6）：4096.

[2] 李蘭雪.煤礦井下采礦生產(chǎn)技術及采礦方法的選擇策略研究[J].建筑工程技術與設計，2020（6）：4105.

[3] 豐建剛.煤礦采礦新技術與開采方法的探討[J].當代化工研究，

2020（2）：130-131.

Abstract：This paper analyzes the factors affecting the selection of underground mining production technology and mining method， and studies the related problems of underground mining production technology and mining method， hope to improve the underground mining production technology and mining methods.

Key words：coal mine production;underground mining;production technology;mining method

收稿日期：2020-06-08

作者簡介：劉會龍（1988—），男，河北新樂人，本科，助理工程師，研究方向：采礦工程。