現(xiàn)代化煤礦工藝技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用分析

＊閆夢鑫

（山西科興云泉煤業(yè)有限公司 山西 048400）

前言

礦山行業(yè)一直是我國國民經(jīng)濟體系中的關(guān)鍵行業(yè)，在經(jīng)濟社會中有著不可撼動的地位，尤其是對于煤礦行業(yè)而言，其生產(chǎn)的煤炭資源被應(yīng)用在很多方面，創(chuàng)造了巨大的效益。但因為煤礦采礦工程實施中所面臨環(huán)境的惡劣性，使得在開展工程項目時，要加大現(xiàn)代化煤礦工藝技術(shù)的應(yīng)用，以發(fā)揮現(xiàn)代化工藝技術(shù)的突出優(yōu)勢。很多采礦工程在現(xiàn)代化煤礦工藝技術(shù)應(yīng)用中都取得了明顯的發(fā)展成效，但隨著行業(yè)的不斷進步，未來的行業(yè)發(fā)展中，現(xiàn)代化煤礦工藝技術(shù)尚存在巨大的發(fā)展空間。

1.現(xiàn)代化采礦工藝方法的特征

(1)更好滿足不同的采礦條件

我國礦山行業(yè)的發(fā)展歷史悠久，因為礦產(chǎn)資源為不可再生性資源，在長時間的開發(fā)過程中，一些地區(qū)的資源枯竭問題嚴(yán)重，給區(qū)域發(fā)展造成了巨大的阻礙。礦產(chǎn)資源可給很多行業(yè)的發(fā)展提供充足的資源，帶動行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因為礦山行業(yè)中所面臨的工藝技術(shù)落后、資源枯竭情況，使得當(dāng)下的采礦工程實施中，人們越來越重視煤礦開采工藝技術(shù)的創(chuàng)新，以通過現(xiàn)代化工藝技術(shù)的應(yīng)用，來促進采礦工程的高效實施。因此，現(xiàn)代化煤礦工藝技術(shù)的應(yīng)用，可滿足不同條件下的采礦需求，使得采礦工藝克服傳統(tǒng)的技術(shù)限制，在減少資源消耗的同時實現(xiàn)環(huán)境的保護[1]。

(2)按照礦產(chǎn)布局狀況展開采礦

就我國礦產(chǎn)資源的種類來看，煤、油等為主要的礦產(chǎn)資源，這類型礦產(chǎn)資源的分布環(huán)境復(fù)雜，給開發(fā)造成了一定的難題。而礦產(chǎn)資源的這一分布特點在很大程度上又對工業(yè)發(fā)展有著一定的影響，在現(xiàn)代化煤礦工藝技術(shù)出現(xiàn)以后，采礦工程中可根據(jù)礦產(chǎn)布局情況來開展有針對性的開采作業(yè)。部分煤礦資源面臨著深地層的開發(fā)條件，找到和開發(fā)都十分困難，針對這種開采條件，傳統(tǒng)的工藝技術(shù)下很難實現(xiàn)開采，而現(xiàn)代化煤礦工藝技術(shù)下，經(jīng)由現(xiàn)代化探測工具和設(shè)備等的應(yīng)用，可給后續(xù)的開發(fā)提供技術(shù)、設(shè)備保障。

2.現(xiàn)代化煤礦工藝技術(shù)在采礦工程中的重要性

(1)可以有效提高采礦效率

采礦行業(yè)在我國國民經(jīng)濟體系中有著重要的作用，其每年都為很多行業(yè)提供了豐富的礦產(chǎn)資源，但因為礦產(chǎn)資源分布環(huán)境的特殊性，使得采礦工程的實施難度大，流程繁多且常常會遇到各種的不確定性因素，增大了開采的安全風(fēng)險。伴隨著礦山行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，市場上出現(xiàn)了越來越多的現(xiàn)代化煤礦工藝技術(shù)，這些現(xiàn)代化煤礦工藝技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用，有效提升了整體的采礦效率，克服了傳統(tǒng)采礦工藝技術(shù)的巨大限制。

因為在傳統(tǒng)的工藝條件下，采礦工程中多以人工作業(yè)為主，礦山企業(yè)需投入大量的資源來完成開采任務(wù)，技術(shù)的滯后性導(dǎo)致開采中的效率低下，開采過程中極易出現(xiàn)各種的問題[2]。礦產(chǎn)資源分布現(xiàn)場的地質(zhì)條件下，決定了在人工開采過程中常常會遇到各方面的問題，開發(fā)難度較大，伴隨著工藝技術(shù)的日漸進步，采礦工程中實現(xiàn)了現(xiàn)代化煤礦工藝技術(shù)的應(yīng)用，大大提升了采礦效率，適應(yīng)了礦山行業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展步伐。

(2)提高了采礦過程的安全性

采礦工程中的安全風(fēng)險非常大，常常會出現(xiàn)很多的安全事故，而根據(jù)采礦工程中的安全事故發(fā)生原因，工藝技術(shù)是引發(fā)事故的關(guān)鍵性原因。而在當(dāng)下的技術(shù)發(fā)展條件下，現(xiàn)代化煤礦工藝技術(shù)逐步出現(xiàn)，這些新型工藝和技術(shù)的應(yīng)用，不僅提升了采礦工程效率和效益，更提高了采礦作業(yè)的安全性，減少了煤礦安全事故的發(fā)生，使得煤礦企業(yè)不會因為安全事故而出現(xiàn)巨大的經(jīng)濟和社會損失[3]。各個煤礦企業(yè)要有效發(fā)揮現(xiàn)代化煤礦工藝技術(shù)在采礦工程中的技術(shù)優(yōu)勢，各個煤礦企業(yè)都要結(jié)合自身的具體情況，來進行現(xiàn)代化煤礦開采技術(shù)的應(yīng)用，并做好工藝流程中的安全管理和控制。

3.當(dāng)前我國采礦工程中采礦工藝技術(shù)的不足

(1)技術(shù)方面存在不足

隨著我國礦產(chǎn)資源開發(fā)力度的增大，很多礦產(chǎn)資源都開始了深層開采，開采深度的增大使得在作業(yè)現(xiàn)場常會遇到更為復(fù)雜的問題，只有保障了采礦工藝技術(shù)的先進性，才可在礦產(chǎn)資源的開發(fā)過程中，保障開采的高效性與安全性，為礦山企業(yè)創(chuàng)造更高的效益。但因為我國礦山行業(yè)中的采礦企業(yè)眾多，不同企業(yè)之間的發(fā)展水平參差不齊，一些中小型采礦企業(yè)，在長期發(fā)展的過程中沒有足夠的資金來進行工藝技術(shù)的革新，即使知道工藝技術(shù)更新的重要性，也無法拿出更多的資金來進行技術(shù)更新，在這種情況下，這些企業(yè)在開展采礦工程中，常常存在著技術(shù)滯后性的情況。比如，礦產(chǎn)資源儲量探測技術(shù)、定位技術(shù)相對落后，無法利用這些技術(shù)來指導(dǎo)后續(xù)的采礦作業(yè)；采礦過程中依舊以人工開采為主，機械化水平偏低。

(2)安全方面存在缺陷

因為采礦工程的實施中常會遇到很多方面的安全隱患，這些安全隱患可能是環(huán)境方面的、工藝技術(shù)方面的，也有可能是設(shè)備、人員方面的，因此，對任何的采礦工程而言，都需要在工藝技術(shù)的應(yīng)用中，做好安全管理方面的工作，通過全過程、全方位的安全管理，來妥善應(yīng)對現(xiàn)場的各種安全挑戰(zhàn)。

但顯然，很多礦山企業(yè)在采礦工程的工藝技術(shù)應(yīng)用中，并未重視安全工作，更為關(guān)注在采礦工程實施中的產(chǎn)能提高和效益提升，思想上對安全工作的重視不夠，導(dǎo)致企業(yè)內(nèi)部并未依據(jù)采礦行業(yè)的安全規(guī)定，在采礦工藝技術(shù)的實施中，制定安全管理規(guī)范并執(zhí)行、設(shè)置安全管理機構(gòu)、分配安全責(zé)任人，未在采礦項目實施時，形成全員參與安全管理工作的氛圍，安全管理存在疏漏。

4.現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用

(1)空場采礦

在采礦工程領(lǐng)域，空場采礦技術(shù)是現(xiàn)代化煤礦工藝技術(shù)中的一種，具體的應(yīng)用中，就是以礦區(qū)實際情況作為前提，將現(xiàn)場礦塊依據(jù)特定的標(biāo)準(zhǔn)劃分為多個的礦房、礦柱，隨后根據(jù)劃分以后礦房、礦柱的特點，有針對性的選取相應(yīng)的開采工藝。針對礦房回采作業(yè)，為提高開采作業(yè)安全性，確保采礦工作的高效實施，現(xiàn)場人員要加強對采礦區(qū)礦石、圍巖等的圍護。根據(jù)采礦工程中的工藝技術(shù)應(yīng)用情況，房柱法、階段法和分段法的應(yīng)用非常多，從工藝技術(shù)特點、優(yōu)勢等多個角度來分析，這些工藝技術(shù)的優(yōu)勢突出，且在未來的礦山行業(yè)，將有著巨大的推廣應(yīng)用價值?？請霾傻V工藝應(yīng)用中，技術(shù)人員首先對現(xiàn)場中礦房資源加以開發(fā)，隨后利用礦柱來對礦房起到重要的支撐作用，保障結(jié)構(gòu)安全性，但在空場采礦工藝應(yīng)用時，關(guān)鍵要進行地下環(huán)境和條件的適當(dāng)優(yōu)化，以實現(xiàn)現(xiàn)場空間環(huán)境的利用，擴大開采范圍，使得礦產(chǎn)資源可得到最為有效的開發(fā)和利用。當(dāng)?shù)V房廠區(qū)開采工作全面結(jié)束以后，就要立即進入礦柱區(qū)域的開采任務(wù)?？傊诳請霾傻V工藝下，尤其是要加強對現(xiàn)場環(huán)境的有效管理和控制，以避免開采過程中過多干擾性因素的存在。

(2)填充采礦工藝

采礦工程領(lǐng)域中，填充采礦工藝也有著十分廣泛的應(yīng)用，這一工藝技術(shù)也表現(xiàn)出現(xiàn)代化的特征，經(jīng)由這一工藝技術(shù)的應(yīng)用，可有效使得回采前期的工作可達(dá)到最佳的效果。為在開采工程中規(guī)范化使用填充采礦工藝，提高工藝技術(shù)應(yīng)用水平，需在特定的采空區(qū)中放置所需的填充材料，以通過填充材料的使用，來提高采空區(qū)的支撐強度，給后續(xù)的采礦作業(yè)提供相對安全的作業(yè)環(huán)境。

此外，采礦工程實施中的環(huán)境條件十分復(fù)雜，為使得采礦區(qū)圍巖支撐強度大大提升，作業(yè)人員要加強對現(xiàn)場環(huán)境的全面分析，在此基礎(chǔ)上進行填充支架和材料的選擇。填充采礦工藝應(yīng)用中，為提高整體的作業(yè)效果，作業(yè)人員需重視向下分層填充方法的科學(xué)應(yīng)用，以通過這一方式，來提升整體的作業(yè)效率，降低安全事故的發(fā)生幾率，使得煤礦企業(yè)能夠在這一工藝的應(yīng)用中，可獲得最大的經(jīng)濟和社會效益[4]。因為采礦工程現(xiàn)場存在著很多的不確定性因素，為使得填充采礦工藝可得到最好的應(yīng)用效果，作業(yè)人員在工藝技術(shù)應(yīng)用之前，需做好現(xiàn)場的全面調(diào)查，以避免后續(xù)工藝應(yīng)用不當(dāng)?shù)那闆r。

(3)崩落采礦工藝技術(shù)

崩落采礦工藝在當(dāng)下的很多采礦工程中也取得了良好的工藝應(yīng)用效果，表現(xiàn)出了一定的技術(shù)優(yōu)勢，在這一技術(shù)的具體應(yīng)用過程中，需在正式的開采作業(yè)實施中，根據(jù)現(xiàn)場所掌握到的不同情況，對一些圍巖危險系數(shù)較高的部分加以科學(xué)分析，利用崩落采礦技術(shù)來加以科學(xué)處理，從根本上減小圍巖危險系數(shù)，實現(xiàn)對現(xiàn)場安全風(fēng)險的有效預(yù)防和控制。通過對圍巖的科學(xué)處理，可大大提高開采作業(yè)的安全性，使得采礦工程可高效實施。

就我國當(dāng)下礦山行業(yè)的采礦工程而言，崩落采煤工藝的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下方面：

①有底柱分段崩落處理方式，在這一方式應(yīng)用時，相關(guān)作業(yè)人員要加強對階梯高度、橫截面尺寸、底柱高度、礦石穩(wěn)定性等的全面關(guān)注。②無底柱分段崩落處理方式，為使得這一方式可在采礦工程中得到最為有效的利用，需結(jié)合現(xiàn)場條件，進行礦塊的科學(xué)分段，在分段進路上進行出礦、落礦等一系列處理，整體的作業(yè)便捷性相對較高[5]。

(4)溶浸采礦

溶浸采礦工藝雖然也是現(xiàn)代化煤礦工藝技術(shù)中的一種，但這一工藝技術(shù)的應(yīng)用中，需考慮的因素非常多，作業(yè)人員在采礦工程實施中，需首先進行礦體化學(xué)物質(zhì)性質(zhì)的綜合分析，將適量的工作劑注入于礦堆或者礦層中，隨后在質(zhì)量傳遞、化學(xué)浸出水動力等一系列作用的影響下，實現(xiàn)礦體形態(tài)的有效轉(zhuǎn)化。

溶浸采礦工藝為達(dá)到預(yù)期的應(yīng)用效果，在開展施工作業(yè)的過程中，應(yīng)結(jié)合對現(xiàn)場礦體分布、結(jié)構(gòu)特點等的分析，來做好對應(yīng)的巖體加固，避免開采作業(yè)中巖體失穩(wěn)所引發(fā)的事故。因為采礦工程的現(xiàn)場面積大，在不同的采礦區(qū)域內(nèi)，自然條件也常常會存在著明顯的區(qū)別，如果開采作業(yè)處于一些地質(zhì)條件惡劣的地方，在開采的同時，機械設(shè)備可能會對地質(zhì)條件產(chǎn)生一定的不利影響，易誘發(fā)坍塌、滑坡等惡劣事故。為最大程度上提升采礦安全性，必須要結(jié)合現(xiàn)場巖體的結(jié)構(gòu)特性，來進行相應(yīng)的加固處理，尤其是對于現(xiàn)場的破碎性巖體，更是要保障巖體加固方式的科學(xué)性。

(5)巖體加固技術(shù)

一些采礦工程的實施中，礦產(chǎn)資源的分布條件比較復(fù)雜，開采作業(yè)深受地質(zhì)條件、機械設(shè)備、氣候因素的干擾，使得在采礦工程的實施中，采空區(qū)周圍巖石的穩(wěn)定性不夠。面對這種工程條件，必須要安排專業(yè)的采礦作業(yè)人員，深入到現(xiàn)場開展巖體穩(wěn)定性調(diào)查，在此基礎(chǔ)上利用錨索工具等來進行巖體的加固，在對巖體實施了加固處理后，方可繼續(xù)采礦作業(yè)。絕大多數(shù)的采礦工程中，巖體加固會直接與充填法、空場法結(jié)合起來應(yīng)用，以創(chuàng)造相對安全的作業(yè)環(huán)境。結(jié)合當(dāng)下采礦方面的巖體加固技術(shù)，主要為支護法和注漿法。

5.現(xiàn)代采礦工藝技術(shù)的未來發(fā)展與展望

(1)實現(xiàn)安全采礦

因為在礦山行業(yè)的發(fā)展中，安全是永恒的追求，未來的采礦工藝技術(shù)發(fā)展中，也需將安全放在首要地位，將采礦環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的廢石或者尾礦等充分利用起來，比如，可用于采空區(qū)的填補，經(jīng)由這一方式，可提高現(xiàn)場安全性。隨著現(xiàn)代采礦工藝技術(shù)的深入發(fā)展，相關(guān)人員也要加強對區(qū)域地理環(huán)境的分析，利用相應(yīng)的模型來預(yù)測現(xiàn)場的安全風(fēng)險，及時制定有效的處理對策。

(2)無廢開采

當(dāng)下的礦產(chǎn)行業(yè)中，對于開采中的資源浪費現(xiàn)象，也應(yīng)該引起足夠的重視，在未來的采礦工藝技術(shù)發(fā)展中，可朝著無廢開采的方向邁進。在一些采礦工程實施中，需進行爆破或者礦石搬運，雖然這些環(huán)節(jié)可給企業(yè)創(chuàng)造一定的經(jīng)濟效益，但是其效益相對較小，前期的投資較高，實施中的資源浪費嚴(yán)重。為徹底改變這一情況，需加強對廢石的利用，但不論在廢石利用方面采用的是何種技術(shù)，都需要在保障安全的前提下實施。各個礦山企業(yè)在未來的采礦工程實施中，應(yīng)將現(xiàn)代化工藝技術(shù)與采礦工藝流程有效結(jié)合起來，在企業(yè)中形成完善的礦山搬運與填充系統(tǒng)，有效實現(xiàn)廢石的利用，達(dá)到環(huán)境保護、資源利用的效果。無廢開采是一個相對理想的開采條件，為完全達(dá)到這一目標(biāo)相對困難，只能夠在采礦工程的實施中，嚴(yán)格根據(jù)現(xiàn)場情況，加強工藝技術(shù)的創(chuàng)新、流程的優(yōu)化，積極將智能化采礦技術(shù)應(yīng)用于其中，減少采礦工程實施中的資源浪費現(xiàn)象。

6.結(jié)束語

伴隨著我國礦山行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，市場上日漸出現(xiàn)了現(xiàn)代化采煤工藝和技術(shù)，這些工藝技術(shù)的應(yīng)用，可有效發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢，提升采礦工程的整體效率和效益。未來的各個采礦工程項目實施中，都要加強采礦工藝技術(shù)的創(chuàng)新。