采煤工程的采礦技術(shù)與施工安全的研究與探討

蘇利文

（西山煤電臨汾古縣圪堆煤業(yè)有限公司，山西 臨汾 042400）

隨著近年來我國工業(yè)化發(fā)展的持續(xù)進行，全國能源消耗量也大幅提升，在這樣的情況下煤炭的消耗速率自然也明顯增加，為了進一步滿足煤炭資源使用需求，各企業(yè)開始進行下一階段的煤炭開采作業(yè)，而我國煤炭資源分布不均勻，很多煤礦所處地理位置以及地質(zhì)情況對開采工作產(chǎn)生一定阻礙，而隨著煤炭的持續(xù)開采，這種情況已經(jīng)成為常態(tài)。為了更好地滿足煤炭開采需求，針對不同煤礦資源研究了不同的開采技術(shù)?？茖W(xué)的開采方式與嚴(yán)格的安全管理相結(jié)合才能保障煤炭開采工作的整體水平。當(dāng)前采煤工程、采礦技術(shù)類型較多，且施工過程中的安全注意事項也比較多，本文將針對采礦技術(shù)和采煤施工安全注意事項進行研究。

1 采煤工程的采礦技術(shù)

（1）露天開采技術(shù)。露天開采簡而言之就是在確認有煤礦資源的區(qū)域直接進行開挖，除去非煤礦資源的土方巖石后獲取煤礦的一種開采方式。這是一種非常傳統(tǒng)的開采方式，相較于其他井下作業(yè)模式，露天開采的優(yōu)勢是非常明顯的，首先其安全系數(shù)比較高，由于采取直接開挖的方式進行采煤因此人員和設(shè)備并不需要進入工作井并在巷道工作面進行作業(yè)。而且其對于整體開采技術(shù)的要求也并不高，整體投入適中，而且露天開采能夠有效充分提升礦產(chǎn)資源的產(chǎn)出率而且回采率相對比較高。另外，露天開采生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境相較于井下作業(yè)更好，不用過度擔(dān)心有害氣體以及粉塵在巷道內(nèi)濃度過高，對作業(yè)人員造成健康威脅甚至誘發(fā)爆炸的問題。但是其劣勢也比較明顯，由于露天作業(yè)所以受天氣影響相對比較大，而且大型機械以及運輸車輛需求量比較大，另外由于在開采過程中有大量巖石以及土方產(chǎn)生，因此容易對周邊生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。況且隨著煤炭資源的不斷使用，處于地表淺層的煤礦資源越來越少，因此露天開采應(yīng)用率會逐漸下降[1]。

（2）井下開采技術(shù)。井下開采是相較于露天開采的一種采煤技術(shù)，由于當(dāng)前多數(shù)煤炭資源深埋地下，露天開采的相應(yīng)技術(shù)參數(shù)難以對此類煤炭進行開采，因此需要采取掘進建立巷道然后機械采煤的方式來進行開采。數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，從煤炭總儲量上來看，我國一半左右的煤礦需要進行井下開采，而隨著淺層煤礦的不斷開采利用，井下開采逐漸成為了主要采煤技術(shù)。井下采煤需要較多專業(yè)化設(shè)備，包括采煤機、輸送機、頂板等，在進行相應(yīng)的巷道建設(shè)過程中，不僅要考慮邊掘進邊支護而且要重點認識到隨著開采的進行，必須逐漸完善通風(fēng)系統(tǒng)保障巷道空氣環(huán)境同時避免粉塵濃度超限。井下采煤同時也包括許多不同的分支類型，例如填充采礦、崩落采礦、長壁開采等，其中填充采礦主要應(yīng)用于一些開采過程中采空區(qū)塌陷風(fēng)險逐漸升高的礦床。而崩落采礦是一種傳統(tǒng)的落煤方式，計算好位置后利用人工炮孔進行爆破落煤，但是爆破落煤的方式受多重因素影響，目前已經(jīng)不再是主要開采手段。長壁開采是利用采煤機、輸送機以及頂板支架三部分設(shè)備來構(gòu)成采送工作面，完成連續(xù)采煤和向外運輸?shù)囊环N采煤方式[2]。

（3）緩傾斜層開采技術(shù)。井下開采作業(yè)過程中，根據(jù)開采傾角劃分不同的煤層，煤層位置以及地質(zhì)情況差異都會影響開采傾角，而所謂緩傾斜層即為開采區(qū)傾角在8°～25°的煤層，依照開采傾角煤層還可分為急傾斜層和近水平層。就我國煤礦資源整體情況來看，緩傾斜層居多，因此緩傾斜層開采技術(shù)自然是重要的開采技術(shù)。不同情況下的緩傾斜層煤礦在開采方式上也不同，舉例來講，勘探表明該煤層周邊巖體力學(xué)穩(wěn)定向相對較高而且煤層厚度介乎于薄層及中厚層之間，一般可采用房柱采礦法進行開采。這是一種機械化程度比較高，而且整體人力投入相對比較小的現(xiàn)代化采煤方式，在開采過程中能夠展現(xiàn)出比較好的回填效率，不僅具備較高的開采效率而且也能夠很好地保障分層開采安全，近年來符合相應(yīng)要求的煤礦越來越多地采用了這種方式進行開采。

（4）急傾斜層開采技術(shù)。與緩傾斜斜層開采相比急傾斜層煤在開采過程中難度更高，雖然急傾斜層煤在開采過程中煤塊會自動滑落向下簡化了裝運工作，但是從其他角度來看，此類煤層在開采過程中難度很大，包括支護難度、采空區(qū)處理以及物料向上運輸?shù)裙ぷ鞫际艿捷^大限制，而且由于其角度相對較大，已經(jīng)超過了自然安息角，因此其采空區(qū)的崩落風(fēng)險也比較高。此類煤層在開采過程中應(yīng)用比較多的包括分段空場采煤法以及后退式采煤法這兩種，其中垂直漏斗后退采煤屬于該類煤層的開采新技術(shù)，結(jié)合漏斗爆破的相關(guān)技術(shù)大大強化了急傾斜層開采能力[3]。

（5）深層井巷道支護技術(shù)。深層井巷道支護需要注意的內(nèi)容相對較多，首先，要明確巷道中不同相鄰煤層之間的間距，這直接決定了具體的支護方案。如果間距在2m以內(nèi)，那么其頂板支撐性和穩(wěn)固性都相對較弱，容易出現(xiàn)破碎坍落的問題，因此在支護過程中要注意采取結(jié)合支護的方式，不僅要采用原木支護而且也要應(yīng)用工字鋼棚來進一步增加對巖層的固定作用。如果每層建筑在2～4m 之間，那么在支護方案選擇方面則可以選擇錨桿支護加工字鋼棚支護相結(jié)合的方式。采取這樣的支護方式需要注意頂板下錨桿的布置，注意錨桿插入角度以及錨桿直徑。而工字鋼棚在架設(shè)過程中需要保障主錨桿的間距與夾角。最后，當(dāng)每層間距超過4m的情況下，由于巷道頂板的整體穩(wěn)固性相對較好，因此在支護過程中也可只應(yīng)用錨索網(wǎng)來進行支護加固。

2 施工安全注意事項

（1）優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)。通風(fēng)系統(tǒng)直接影響著煤礦開采工作的安全，同時也是采礦作業(yè)的基礎(chǔ)條件。由于井下作業(yè)過程中隨著開采的持續(xù)推進巖層中的各種氣體將會進入到采空區(qū)的各個位置，而且各種粉塵也會隨著開采的進行而持續(xù)增加，對于人員而言，空氣環(huán)境直接影響人體生命健康，對于整體安全性而言，不論是氣體濃度超限還是粉塵濃度超限都將大大增加爆炸風(fēng)險，因此必須重視通風(fēng)系統(tǒng)的建設(shè)。應(yīng)全面優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)，了解當(dāng)前井下通風(fēng)系統(tǒng)運行狀態(tài)，保障通風(fēng)系統(tǒng)能夠滿足通風(fēng)要求。尤其要注意進一步落實工作面的通風(fēng)和降塵工作，因工作面前方不能很好地進行氣體和粉塵流動，因此該處濃度超限的風(fēng)險比較高，所以該區(qū)域的通風(fēng)降塵工作也更為重要。另外，對于巷道各個區(qū)域而言，一定要保障氣體流通順暢，避免任何物體擋住通風(fēng)口，避免通風(fēng)系統(tǒng)工作受限。

（2）預(yù)防頂板事故。頂板事故往往會帶來比較嚴(yán)重的生命財產(chǎn)損失，而且近年來我國煤礦頂板事故發(fā)生率并不低，這充分凸顯了部分小煤礦安全意識差，不重視頂板安全管理工作。頂板管理工作分為工作面頂板管理、采空區(qū)頂板管理以及巷道頂板管理。巷道頂板比較容易出現(xiàn)冒頂?shù)膯栴}，所以必須在檢查過程中詳細了解其情況，最大限度保障巷道整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。而在工作面頂板管理工程中則要注意在采煤機前進過程中頂板是否出現(xiàn)了空頂?shù)膯栴}，空頂不僅容易導(dǎo)致坍塌事故而且也容易損壞采煤設(shè)備。采空區(qū)的頂板管理重點集中于上方垮落情況，正常情況下應(yīng)自然垮落，而不能自然垮落的就需要通過強制放頂?shù)姆绞絹磔o助下落避免因集中下落而導(dǎo)致的巷道應(yīng)力問題。

（3）強化前期勘探工作。對于采煤工程而言，實際施工前的勘探工作尤為重要，勘探作業(yè)不僅能夠有效了解未知區(qū)域煤層的分布情況，同時也能分析這一區(qū)域的地質(zhì)參數(shù)，包括地質(zhì)構(gòu)造、巖層情況、含水層位置及范圍等，這是選擇正確開采方式的基礎(chǔ)。更為科學(xué)細致的前期勘探工作有助于保障開采決策正確。在進行前期勘探工作時，不僅要選派經(jīng)驗豐富、技術(shù)能力強的勘探人員，而且還要結(jié)合當(dāng)前煤礦開采勘探技術(shù)，購置先進的勘探設(shè)備，軟件和硬件條件相結(jié)合才能最大限度保障勘探質(zhì)量。

3 結(jié)束語

本文針對煤礦工程采煤技術(shù)進行了深入分析，針對不同煤層的開采技術(shù)進行了研究，明確了深層巷道支護技術(shù)。在研究中，針對一系列與采煤安全相關(guān)的工作內(nèi)容進行了論述，明確了保障采煤安全的具體措施。希望本文所述相關(guān)內(nèi)容能夠為業(yè)界同仁提供有效的幫助。