煤礦采礦工程中的采煤工藝與技術(shù)

王貴才

摘要：二十一世紀(jì)以來，我國各行各業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營模式發(fā)生了翻天覆地的變化，生產(chǎn)技術(shù)也得到了全面提高。隨著采煤技術(shù)的不斷優(yōu)化，煤礦開采的整體效率和安全性都得到了大幅提升，但新型采煤工藝技術(shù)在實(shí)踐過程中仍存在一些問題和不足，相關(guān)工作人員必須對(duì)采煤工藝技術(shù)進(jìn)行持續(xù)性優(yōu)化，進(jìn)而提高煤礦開采工作效率。為此，本文主要分析采煤工藝技術(shù)應(yīng)用中存在的問題，提出有針對(duì)性的優(yōu)化策略，旨在為煤礦安全生產(chǎn)工作的持續(xù)進(jìn)行奠定良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：煤礦開采；采煤工藝；技術(shù)

我國的煤礦資源較豐富，在多年發(fā)展歷程中，采煤工藝技術(shù)水平得到了提升，煤礦開采事業(yè)的安全性和工藝效率也得到了顯著增強(qiáng)。同時(shí)，相應(yīng)的煤礦開采技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不斷創(chuàng)新，但當(dāng)前在實(shí)踐過程中仍存在一些問題和不足，主要體現(xiàn)在環(huán)境污染和生產(chǎn)過程中的安全方面，亟需相關(guān)人員完善和解決。因此，對(duì)于煤炭開采過程中的各類問題而言，要不斷規(guī)劃采煤工藝技術(shù)優(yōu)化方法，提高采煤工藝技術(shù)應(yīng)用的整體效率。

一、當(dāng)前煤工藝技術(shù)應(yīng)用中存在的不足和缺陷

（一）采煤礦區(qū)周圍土地資源受到污染

采礦工程施工工作的開展不可避免地會(huì)影響周邊的自然環(huán)境，在持續(xù)開采的過程中，還會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物以及垃圾，囤積在礦山資源開采區(qū)域會(huì)阻礙開采工作的有序開展，降低開采效率。為此，人員往往會(huì)將廢棄料堆砌在礦山外圍，長此以往，其中的有害物質(zhì)滲入地底結(jié)構(gòu)，影響地面土壤中的植被和水資源，誘發(fā)土地沙化等生態(tài)環(huán)境問題。除此之外，采礦工程施工工作在持續(xù)破壞土地自然環(huán)境的過程中，如果發(fā)生雨水沖刷等，也會(huì)造成二次損傷，引發(fā)資源開采區(qū)域的嚴(yán)重水土流失，影響周邊區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，甚至危害到礦山周邊區(qū)域人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

（二）采煤礦區(qū)周圍水資源污染

在開采礦山資源的過程中，井下開挖深度較大，不同類別的礦山開采工程、地面挖掘深度以及資源開采強(qiáng)度也存在一些區(qū)別，但大部分的開采施工工作都會(huì)破壞地下巖層以及土壤的松散層，污染地下水資源，甚至造成周邊地區(qū)的地下水平面下降。同時(shí)，如果該區(qū)域的采礦工程挖掘強(qiáng)度不斷增加，地下水資源的具體流向就會(huì)改變，產(chǎn)生礦山開采區(qū)地下水資源稀缺的問題，從而影響地面植被的生長以及周邊居住人們的日常生活。

（三）采煤礦區(qū)周圍大氣環(huán)境的污染

沿用傳統(tǒng)的采礦工程開采技術(shù)，往往會(huì)應(yīng)用大量的機(jī)械設(shè)備和開采器械，將該種設(shè)備應(yīng)用在實(shí)際礦山資源開采過程中，礦井內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生污染廢氣，會(huì)污染大氣環(huán)境，影響周邊空氣環(huán)境質(zhì)量，危害人們的身體健康。除此之外，礦井內(nèi)部通常存在較多的有機(jī)毒氣，如果任由這類有機(jī)毒氣排放至大氣，會(huì)加重環(huán)境污染。

（四）采礦工程安全風(fēng)險(xiǎn)較大

近年來，大力開展清潔能源的應(yīng)用工作，不斷開創(chuàng)了各類新型能源應(yīng)用路徑，但煤炭資源仍是較為重要的資源。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的推動(dòng)下，煤炭開采行業(yè)的綜合技術(shù)得到了發(fā)展和創(chuàng)新，各類煤炭資源的利用效率也得到了提高，但實(shí)際工作中仍存在諸多隱患和缺陷，各種類型的煤礦生產(chǎn)事故屢見不鮮，需要工作人員及時(shí)應(yīng)對(duì)。一直以來，我國煤炭開采領(lǐng)域始終秉承粗放利用和粗放監(jiān)管的開采策略，煤炭資源的整體利用效率較低，應(yīng)用的開采技術(shù)以及開采設(shè)備有待改進(jìn)?；诖?，煤炭資源開采行業(yè)要不斷引進(jìn)和創(chuàng)新更先進(jìn)的開采技術(shù)和開采設(shè)備，完善設(shè)備的保養(yǎng)維護(hù)工作，拓寬設(shè)備的應(yīng)用功能，建立優(yōu)秀開采技術(shù)人員儲(chǔ)備機(jī)制，促使我國煤炭資源開采事業(yè)的不斷進(jìn)步與發(fā)展。

（五）采煤工藝技術(shù)水平仍需優(yōu)化

通常情況下，煤炭資源開采規(guī)模相對(duì)較大，開采時(shí)間較長，開采環(huán)境也較復(fù)雜和惡劣，所以煤炭開采工作風(fēng)險(xiǎn)較高，挑戰(zhàn)較大，應(yīng)用的機(jī)械設(shè)備類型以及工作人員的綜合技術(shù)水平必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，這就需要煤炭開采企業(yè)不斷引進(jìn)先進(jìn)的開采技術(shù)方法，采購先進(jìn)的開采設(shè)備，進(jìn)一步提升工作人員的綜合技術(shù)水平，豐富工作人員的開采經(jīng)驗(yàn)，鼓勵(lì)員工積極參與先進(jìn)技術(shù)的學(xué)習(xí)活動(dòng)，以此更好地開采煤炭資源。當(dāng)前，煤炭開采工作仍受制于技術(shù)劣勢(shì)、設(shè)備條件不足等影響，導(dǎo)致實(shí)際開采工作不夠完善、技術(shù)人員水平無法達(dá)標(biāo)，影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)發(fā)展。

二、采煤工藝技術(shù)的具體內(nèi)容

（一）刨煤機(jī)開采工藝

選用各類機(jī)械設(shè)備開展煤層開采工作，尤其是刨煤機(jī)可以提高開采效率，尤其是煤炭資源的采集效率，真正實(shí)現(xiàn)全面化的開采成效。實(shí)際上，刨煤機(jī)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)較簡單，運(yùn)行模式較基礎(chǔ)，主要借助無極繩進(jìn)行部分工作，從而按照既定導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動(dòng)，有效分割煤層。刨煤機(jī)設(shè)備屬于機(jī)械化運(yùn)作，不需要人員參與其中，整體經(jīng)濟(jì)成本投入較少，能為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。除此之外，將現(xiàn)代信息化技術(shù)以及計(jì)算機(jī)設(shè)備應(yīng)用其中，實(shí)現(xiàn)刨煤機(jī)設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)化處理，提前設(shè)定參數(shù)，促使設(shè)備自動(dòng)完成各類生產(chǎn)活動(dòng)，提高生產(chǎn)工作的整體效率，減少工作人員的數(shù)量，保障一線工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，讓煤炭資源開采工作更具安全性和穩(wěn)定性，從不同方面合理把控煤炭資源開采工作成本。

（二）炮采煤礦開采工藝

在當(dāng)前煤炭資源開采領(lǐng)域中，炮采煤礦開采工藝應(yīng)用較常見，通常應(yīng)用在長壁工作面上，技術(shù)人員也要同步完成支護(hù)設(shè)備的安裝工作。在炮采工藝技術(shù)流程中，按照爆破、裝卸、運(yùn)輸、支護(hù)與放頂進(jìn)行操作，只需要較簡單的配置就能實(shí)現(xiàn)更理想的資源開采效果，工作人員需要應(yīng)用煤電鉆進(jìn)行鉆眼，而資源的運(yùn)輸需要應(yīng)用輕型刮板運(yùn)輸機(jī)，支護(hù)結(jié)構(gòu)會(huì)應(yīng)用到坑木。煤炭資源炮采工藝技術(shù)具備諸多優(yōu)勢(shì)，整體操作靈活，能適應(yīng)多種開采環(huán)境，企業(yè)不需要投入大量的資源便能獲得更優(yōu)質(zhì)的煤炭資源。在工作面設(shè)計(jì)和布置的過程中，支護(hù)回柱的設(shè)定也較靈活。而分析炮采工藝技術(shù)劣勢(shì)可以發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用過程中的頂板管控工作難度較高，會(huì)導(dǎo)致施工事故，例如，易發(fā)生頂板坍塌以及瓦斯爆炸等嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。

為了提升開采工作的質(zhì)量水平，技術(shù)人員要從以下方面進(jìn)行優(yōu)化和把控：第一，在爆破材料填充的過程中，工作人員要合理增加炮眼數(shù)量，把控爆破時(shí)間，有效提升爆破工作效率，在爆破落煤后，有效把控煤壁的平直效果，尤其是頂板和支柱必須保持完整性，不得出現(xiàn)任何損壞。第二，合理把控工作人員的具體勞動(dòng)強(qiáng)度，應(yīng)用機(jī)械設(shè)備完成煤炭資源的裝卸工作。第三，提前完成超前支護(hù)的設(shè)置，完成不同類型的設(shè)備以及支付設(shè)施的構(gòu)建工作，為后續(xù)開采工作的全面開展奠定基礎(chǔ)。第四，采取一炮三檢的管理策略，豐富炮眼的過程中應(yīng)用水泥泡，借助粘土炮泥完成剩下的炮眼封堵工作。除此之外，合理控制炮藥的安裝順序，炮藥安裝流程科學(xué)與否直接關(guān)系爆破的成功性，技術(shù)人員經(jīng)過專業(yè)化的培訓(xùn)，時(shí)刻保持較謹(jǐn)慎的工作態(tài)度，讓安全監(jiān)管工作常態(tài)化，并對(duì)技術(shù)人員強(qiáng)化培訓(xùn)，確保施工作業(yè)流程的規(guī)范和完整。

（三）綜合開采技術(shù)工藝

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的推動(dòng)下，傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式逐步邁向自動(dòng)化發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)的適用范圍也在進(jìn)一步擴(kuò)寬。在現(xiàn)代化的煤層開采事業(yè)中，技術(shù)人員可應(yīng)用綜合開采技術(shù)工藝，將各個(gè)施工工序融合應(yīng)用，全面發(fā)揮各項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并借助機(jī)械化開展自動(dòng)化采集工作。為適用煤層頂板較堅(jiān)硬的開采環(huán)境，工作人員也要采取長壁的開采模式。相比之下，綜合開采技術(shù)工藝的優(yōu)勢(shì)包括開采過程更安全，資源開采效率更高，可以降低人力工作壓力和強(qiáng)度，機(jī)械化水平更先進(jìn)。但該項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用也存在一些不足，企業(yè)要提前投入大量的成本，由于先進(jìn)機(jī)械設(shè)備的需求度較大、工作面回撤難度更高，企業(yè)需具備更先進(jìn)的工作面推進(jìn)水平。

（四）充填式開采

充填采礦技術(shù)的關(guān)鍵作用是支撐人類基坑。根據(jù)工作面開采進(jìn)度，煤礦工人將充填原料運(yùn)輸至采空區(qū)，以控制地表松動(dòng)，并在不改變充填結(jié)構(gòu)的情況下進(jìn)行開采。填充煤開采和加工過程可以緩沖地表，無地表凹痕，有效提高煤炭開采作業(yè)的安全性能，廢物和其他殘留物有立足點(diǎn)，提高回收率和適應(yīng)性，降低稀釋率。填充煤開采過程中有許多困難，加工過程的成本相對(duì)較高，勞動(dòng)力較大，生產(chǎn)力受阻，開采有一定的難度。

（五）水力采煤技術(shù)

水力采煤是以高壓水槍的形式對(duì)煤巷進(jìn)行“工程爆破”，然后根據(jù)地形沿水流運(yùn)輸受損的煤炭。根據(jù)水力運(yùn)輸?shù)男问?，將破碎的煤運(yùn)輸至煤水倉，再根據(jù)煤漿泵將煤與水的混合物運(yùn)輸至路面，用于采煤。水力采煤的明顯特點(diǎn)相對(duì)簡單，比其他生產(chǎn)工藝的工序少，機(jī)械設(shè)備簡單、工作量低、安全性和效率相對(duì)較高。然而，存在煤礦開采損失較大、水力采煤電力工程費(fèi)用較高的缺點(diǎn)。

三、采煤工藝與技術(shù)優(yōu)化策略

（一）選用充填采煤模式

在煤礦開采工作持續(xù)開展的過程中，往往面臨諸多的地質(zhì)因素影響，而選用充填采煤技術(shù)方法，可以有效應(yīng)對(duì)地質(zhì)因素帶來的危害。在煤礦開采項(xiàng)目完畢后，開采單位要應(yīng)用其他物質(zhì)填補(bǔ)煤礦采空區(qū)，有效避免地面沉降問題。除此之外，選用充填法還能獲得更加豐富的利潤，滿足生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的各方面需求，必要時(shí)可采取保水性開采策略。充填材料往往存在一定的差別，需要作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在各類材料中，河沙的填充效率較高，按材料的經(jīng)濟(jì)成本投入也更大。在填充工作開展的過程中，需要大量的填充物料，必要時(shí)可選用機(jī)械設(shè)備，有效解決采空區(qū)充填工作的各種問題。與其他類型的采空區(qū)處理方法相比，材料填充工作模式更加便捷，能減少對(duì)周圍環(huán)境造成的污染。

（二）采用智能化采煤工藝

綜合性的開采模式下，會(huì)產(chǎn)生開采率較低、開采質(zhì)量不高的問題。對(duì)此，技術(shù)人員要合理運(yùn)用智能開采技術(shù)，借助智能技術(shù)自動(dòng)控制采煤機(jī)切割，運(yùn)用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)煤體的各方面動(dòng)態(tài)，真正實(shí)現(xiàn)高精準(zhǔn)度煤礦開采目標(biāo)，與此同時(shí)，布設(shè)更多的探測(cè)器，避免開采過程中地質(zhì)因素?fù)p害機(jī)械設(shè)備。智能化技術(shù)的應(yīng)用為新型采煤工藝技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新注入了活力，可以使煤炭開采過程更加高效安全。但在部分煤礦井下生產(chǎn)的過程中，會(huì)出現(xiàn)較強(qiáng)的電磁干擾，導(dǎo)致部分常規(guī)信息化設(shè)備面臨井下應(yīng)用失效的風(fēng)險(xiǎn)，這就需要開采單位提前做出地質(zhì)信息的勘探和收集工作，以此制定最終的煤礦開采工作模式。

四、結(jié)語

隨著現(xiàn)代化煤礦開采事業(yè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，傳統(tǒng)煤炭開采中存在的問題和缺陷日益凸顯，尤其是環(huán)境污染以及生產(chǎn)過程中的安全問題，影響著開采技術(shù)人員的日常工作。為此，技術(shù)人員要選取更為先進(jìn)科學(xué)的采煤工藝技術(shù)方法，系統(tǒng)分析采煤工藝技術(shù)中存在的問題和不足，為提升煤礦開采技術(shù)優(yōu)化發(fā)展提供全新的思路和方向，以此提升我國煤礦資源利用效率。

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