井下礦井開采技術(shù)及采礦工藝的選擇研究

王守波

（呼倫貝爾蒙西煤業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021000）

礦井開采是一項相對復雜、技術(shù)性較強的任務。開采時，首先必須要保證安全，才能實現(xiàn)增產(chǎn)增效開采技術(shù)的好壞直接影響著礦產(chǎn)的生產(chǎn)和安全，只有增強整體技術(shù)能力，才能保證開采質(zhì)量。如果該技術(shù)操作不合理，存在著巨大的安全風險，一般情況下導致采礦故障，不可能順利進行開采，如果重則會造成礦井坍塌事故，危及工人生命。隨著礦產(chǎn)資源需求的增加，現(xiàn)代礦井的開采規(guī)模也隨之增加，一些礦產(chǎn)企業(yè)需要采用良好的技術(shù)格式，進行科學開采，為經(jīng)濟建設提供更好的服務，以確保安全和質(zhì)量，大量的礦場魯莽開采、過度開采等，生產(chǎn)過程中造成許多安全隱患。礦井開采生產(chǎn)技術(shù)和開采方法必須根據(jù)實際情況進行選擇，才能最大限度地實現(xiàn)安全高效的生產(chǎn)目標。以下主要圍繞著我國礦業(yè)開采之中存在的問題展開簡單分析與探討。

1 目前國內(nèi)礦業(yè)開采現(xiàn)狀以及存在的問題

1.1 我國礦產(chǎn)開采業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

中國目前的礦產(chǎn)開發(fā)技術(shù)還比較前衛(wèi)，但目前地下采礦問題，仍需要對現(xiàn)狀進行綜合分析，據(jù)此找到解決方案。盡管大型設備生產(chǎn)過程已經(jīng)投入開采，并且開采速度不斷提高，但供需矛盾仍然存在。我國目前礦產(chǎn)資源整合的程度還不是很高，礦產(chǎn)資源利用率需要不斷提高，才能有效地在節(jié)省資源的情況下，謀取最大利益[1]。

1.2 我國礦業(yè)開采存在的問題

礦產(chǎn)品開采過程中，由于我國整體機械化程度不高，導致礦產(chǎn)品生產(chǎn)和運輸存在一些問題。井下工作是一個尤其危險的職業(yè)，是高度集中的開采，由于恐懼或者疾病而導致井下工人無法正常施工，甚至發(fā)生危險。這也是中小企業(yè)急需解決的事情。由于非法操作而導致安全生產(chǎn)的問題，這也是中小企業(yè)的詬病[2]。

2 現(xiàn)有礦井開采技術(shù)

2.1 傳統(tǒng)開采技術(shù)

傳統(tǒng)的采礦將簡單的機械運輸和大量的勞動結(jié)合起來?；谶@一點，企業(yè)已被證明能夠降低成本并追求最大的利益。簡單的機械化在一定程度上縮短了開采時間，但仍然需要進行大量勞動，勞動的消耗也是傳統(tǒng)采礦技術(shù)的一大特點。

2.1.1 連續(xù)開采技術(shù)和爆破開采技術(shù)

連續(xù)開采技術(shù)對地下礦山有著非常嚴格的要求。連續(xù)開采技術(shù)在常規(guī)開采與現(xiàn)代綜合機械化開采的過渡時期得到了廣泛的應用。它也廣泛用于現(xiàn)代小作坊和小企業(yè)，因為此類礦業(yè)具有低成本，高收益的特點。連續(xù)開采過程中，需要穿梭車和運輸機來運輸?shù)V產(chǎn)資源，在地下使用叉車來組織地表工作。整個生產(chǎn)過程都是機械化生產(chǎn)，但仍然存在著明顯的缺陷。費力，收益卻不高，整個生產(chǎn)過程中存在不平衡，回報率低，安全性低，費力大；爆破技術(shù)是指在生產(chǎn)過程中進行爆破作業(yè)，運輸過程采用半機械半人工的方式進行。這種生產(chǎn)方法相對簡單、暴力，但由于其獨立性高，可以在工作面復雜的情況下使用爆破方法，但一定要注意使用的安全性，這種爆破威力大，極大地增加了礦井塌落的風險[3]。

2.1.2 機械化開采技術(shù)

全程機械化開采技術(shù)是現(xiàn)有大中型企業(yè)常用的開采技術(shù)，在具體的開采過程中，每個生產(chǎn)階段都采用高度集中的機械化生產(chǎn)模式，最大程度上機器對人力的替代，只需少量的動力就可以控制機器，最大程度地節(jié)省人力支出，但這種先進的節(jié)約型生產(chǎn)模式對企業(yè)的初始成本要求高，設備成本高，這對小商家、小匠人來說較難，這也是現(xiàn)代礦產(chǎn)開采的終極發(fā)展方向。機械化生產(chǎn)的一個好處就是減少了傳統(tǒng)采礦生產(chǎn)的時間和安全生產(chǎn)問題，公司根據(jù)需要不同地區(qū)可以采取不同的工藝，購買高端設備后，減少了人力。為企業(yè)的長期可持續(xù)發(fā)展，降低人力成本，增強企業(yè)實力[4]。

2.2 深井采礦技術(shù)

隨著開采率和開采速度的提高和數(shù)量的增加，兩層厚度加深，如果不進行仔細研究，隨意開采，就會造成很大的浪費。要想通過技術(shù)完全開發(fā)深層的礦產(chǎn)資源，則必須提高深部礦山開采技術(shù)，掌握技術(shù)核心要點，運用重要技術(shù)來理解核心要點。礦物壓力控制、沖擊防震、氣體對策、深井通風、井端防治等改進，每項技術(shù)都必須發(fā)揮作用。開展技術(shù)創(chuàng)新時，針對優(yōu)先問題執(zhí)行難點捕捉主題，有效實現(xiàn)技術(shù)多產(chǎn)，全面強化深部巖石狀態(tài)，應力場分布特征，車間變化，勘探軟巖鉆進，設備懸掛，沖擊監(jiān)測測量等，確保礦產(chǎn)資源的多產(chǎn)[5]。

2.2.1 三下開采技術(shù)

礦井開采主要是在地下進行的，可以說，對于復雜的地下礦層基本情況，不僅要在技術(shù)上進行改進，更重要的是要保證安全。為了保證礦山的質(zhì)量和安全，有必要對井下情況進行全面調(diào)查，進行現(xiàn)場調(diào)查，確保生產(chǎn)過程中人員設備的安全。重點研究地下礦層規(guī)則，通過兩種技術(shù)：數(shù)值模擬和相似材料模擬。通過對涂覆巖運動和地面沉降的模擬，無需實際操作，就可暴露出問題所在，并且有效地解決模擬中出現(xiàn)的問題。只有安全生產(chǎn)，才能有效地實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的把握。只有重視地表和地下條件的開采，充分保護各種資源，才能實現(xiàn)高效生產(chǎn)[6]。

2.2.2 減少排放開采技術(shù)

要從整體上提高開采技術(shù)，就必須根據(jù)實際情況進行技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)改革，并對現(xiàn)有的采礦方法和開采安排進行系統(tǒng)分析，提高開采效率，通過改進開采的技術(shù)來提高礦井的生產(chǎn)效率。提高生產(chǎn)能力的辦法是通過改善礦井地質(zhì)開挖通道，布置技術(shù)研究，確保礦井開采技術(shù)、礦層狀況各要素的正常狀態(tài)，不需要運礦井，保證技術(shù)應用與開采現(xiàn)場情況相適應，降低生產(chǎn)過程中不必要的消耗，盡量減少不必要的運輸。

3 采場圍巖控制技術(shù)

3.1 完善采場圍巖控制理論

要不斷學習理論，從理論基礎支撐采礦技術(shù)的進步?；诨娱_挖理論和圍巖控制技術(shù)，堅持理論研究、技術(shù)支撐、現(xiàn)代分析，形成新經(jīng)驗、新突破、新理論。不斷提高地質(zhì)勘探技術(shù)水平，通過理論研究、理論集成、技術(shù)支撐、現(xiàn)代分析與有機交流等理論與技術(shù)手段，全面掌握礦產(chǎn)資源礦層的整體布局。

3.2 使用高技術(shù)低成本巖層控制技術(shù)

隨著技術(shù)的進步，各種新技術(shù)和新工藝得到實際的推廣，與傳統(tǒng)深孔爆炸硬頂板技術(shù)等領域的技術(shù)相比，實際操作過程中，技術(shù)冗雜、操作難度高，實際操作應用低，應用成本也比較低，與能源淘汰和高端能源生產(chǎn)的需求不匹配，完全進行技術(shù)創(chuàng)新。能夠基于原有的技術(shù)形式，開發(fā)出新器械、新理論、新材料，充分解決礦井開采問題，保證整個開采的有效性和連貫性。

3.3 設立頂層礦井開采和支架圍巖

若想開采頂層礦井，一定要進行一系列的分析，采用軟件進行有限元處理，建立合適的力學模型，研究破碎機理、基本頂?shù)鹊V層關(guān)系，在擁有理論支撐之后，全面發(fā)揮技術(shù)手段，實現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)化，最大限度提高回收效率。

4 開采方式的選擇

對于不同的情境，不同的井下作業(yè)環(huán)境，應該采取不同的采礦技巧，以謀取最大利益。進行礦物開采要根據(jù)當前環(huán)境，做出最合理的反應，主要目的是為了最大化公司的利益。同時，企業(yè)是基于減少非理性生產(chǎn)排放的原則，提高井下的安全工作效率。采礦是必要的，同時要結(jié)合不同的情況和現(xiàn)有的生產(chǎn)條件、公司的管理水平和公司目前的設備水平，做出完整的分析決策，并做出不同的工藝選擇。由于現(xiàn)階段中國的許多礦物質(zhì)分布在復雜地質(zhì)環(huán)境中，工廠有必要進行多層次的挖掘，需要根據(jù)具體的情況，選擇不同的技術(shù)，在挖掘的過程中不斷分析具體情況，并進行改善選擇。

4.1 成本至上的選擇

傳統(tǒng)采礦技術(shù)的最大優(yōu)勢是價格領先戰(zhàn)略，低成本是主要優(yōu)勢，價格越低，公司的成本就越低。然而，這種生產(chǎn)模式的生產(chǎn)并不樂觀，總量只有四分之一用于開采，采礦量只有約三分之一水平。在整體采礦、價格競爭的策略基礎上，傳統(tǒng)的采礦技術(shù)應用于短途地表采礦生產(chǎn)，操作技術(shù)容易使用，而且可以忽略員工的培訓成本。

4.2 高難度礦層處理

爆破采礦法和重定向采礦法廣泛應用于高難度采礦層的有序掘進，當?shù)V臺不能有序開采時，這兩種工藝被大量使用，地形結(jié)構(gòu)在復原層和急傾斜地層中常采用爆破掘進法。在淺層、近水層開采時，常采用連續(xù)采礦法。然而，與其他生產(chǎn)工藝相比，勞動力的生產(chǎn)環(huán)境較差，生產(chǎn)效率低，而且這兩種生產(chǎn)工藝存在著不可避免的生產(chǎn)弊端，但爆破開采工藝操作簡單。連續(xù)收集過程最大的缺點就是連續(xù)收集過程的資源回收率低，員工工作的通風環(huán)境差。

4.3 發(fā)展歷史趨勢

綜合歷史來看，全程開采是機械化生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢，該生產(chǎn)過程具有能耗低、安全、產(chǎn)量多的特點，但對工人的要求較高。機器操作難度大，但對于傳統(tǒng)的欠發(fā)達工人來說，勞動強度大大降低，改善了工作條件，這種工藝可以促進公司整體的可持續(xù)發(fā)展，能夠有效地制定一個完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，有效地提高企業(yè)的管理運營水平，但這樣的綜合開采模式適合于簡易、資源高效的開采。

5 結(jié)語

目前，在我國采礦業(yè)的發(fā)展中，機械化開采已經(jīng)成為當今大時代下的必然趨勢，其安全程度和生產(chǎn)高效率都是其他采礦方式無法比較的，能最大限度地節(jié)約成本，解放人力。然而在現(xiàn)階段，礦物開采工作不能采用單一的生產(chǎn)模式，需要結(jié)合自身，采用綜合利用各種方法進行開采。公司必須制定發(fā)展藍圖，并考慮到企業(yè)的地位和整個行業(yè)的發(fā)展，最終實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。