煤礦采煤技術(shù)的優(yōu)化應(yīng)用措施分析

劉朋

冀中能源峰峰集團(tuán)邯鄲寶峰礦業(yè)有限公司九龍礦 河北 邯鄲 056200

引言

煤礦工程開(kāi)采和實(shí)施離不開(kāi)充足資金、機(jī)械設(shè)備和先進(jìn)技術(shù)的支持?？茖W(xué)應(yīng)用煤礦采煤技術(shù)，不僅能夠確保煤礦開(kāi)采工作的有序推進(jìn)，還能切實(shí)提高工程效率。煤礦行業(yè)本身較為復(fù)雜，安全防護(hù)難度相比于其他行業(yè)來(lái)說(shuō)更高，因此在具體工作中常常面臨著諸多問(wèn)題，如資源消耗量大、巖層擾動(dòng)問(wèn)題較為顯著、機(jī)械設(shè)備磨損嚴(yán)重等，這些都會(huì)對(duì)煤礦開(kāi)采效率構(gòu)成不利影響。為此，煤礦企業(yè)只有合理應(yīng)用現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備、提高資源利用率、采用先進(jìn)技術(shù)，才能更好地維護(hù)開(kāi)采工作的有效性和科學(xué)性。

1 煤礦開(kāi)采過(guò)程中需要嚴(yán)格遵循的工作原則

1.1 安全性

在煤礦開(kāi)采工作開(kāi)展期間，相關(guān)企業(yè)應(yīng)當(dāng)制定相應(yīng)的工作原則，對(duì)開(kāi)采全過(guò)程進(jìn)行合理規(guī)劃，以確保最終的工作效率。煤礦開(kāi)采相比于其他工作來(lái)說(shuō)具有較高的危險(xiǎn)性，因此只有保障開(kāi)采作業(yè)全過(guò)程的安全性，才能降低安全事故的發(fā)生率。在此期間，煤礦開(kāi)采容易受到山體內(nèi)部、自然災(zāi)害、瓦斯含量等多種因素的影響。設(shè)備運(yùn)行效率、工作人員的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)等，均會(huì)影響工作安全。因此為保障開(kāi)采作業(yè)全過(guò)程的安全性，應(yīng)當(dāng)切實(shí)加大對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的管理力度，并對(duì)煤礦開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，以最大限度地提高過(guò)程中的安全性[1]。

1.2 經(jīng)濟(jì)性

煤礦開(kāi)采技術(shù)實(shí)施效果與企業(yè)的各項(xiàng)效益息息相關(guān)，如若技術(shù)水平過(guò)低，將會(huì)對(duì)企業(yè)的最終收益構(gòu)成不利影響，因此有必要對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化，提高工程效率和開(kāi)采質(zhì)量，以降低設(shè)備故障問(wèn)題和浪費(fèi)問(wèn)題對(duì)企業(yè)的影響。

1.3 資源利用

一方面，針對(duì)不同地區(qū)的煤礦資源分布情況進(jìn)行勘察，并結(jié)合資源分布特點(diǎn)制定針對(duì)性較強(qiáng)的開(kāi)采方案，以確保工程實(shí)施效率得到有效提升；另一方面，保證施工現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)資源得到合理應(yīng)用，同時(shí)維護(hù)開(kāi)采全過(guò)程的安全系數(shù)。

2 煤礦采煤技術(shù)應(yīng)用實(shí)施期間面臨的困境

2.1 資源消耗量大

在煤礦開(kāi)采期間，隨著開(kāi)采層數(shù)的不斷疊加，采煤技術(shù)無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)多次應(yīng)用，這就導(dǎo)致大量殘?jiān)贿z留在“空洞”中（采空區(qū)），尤其是在煤層變化速度較快的情況下?！翱斩础眳^(qū)域中遺留的殘?jiān)鼰o(wú)法實(shí)現(xiàn)二次利用，而導(dǎo)致這一問(wèn)題發(fā)生的原因主要是由以下因素構(gòu)成的：一是由于采煤設(shè)備層高不足；二是由于采煤設(shè)備的開(kāi)采高度并未得到及時(shí)調(diào)整，使得頂層中的熱量元素?zé)o法被充分釋放出來(lái)。同時(shí)在采煤工作推進(jìn)時(shí)難以避免會(huì)遺留一定量的三角煤。在企業(yè)生產(chǎn)中，由于成本因素的影響和限制，煤礦企業(yè)難以充分回收三角煤，因此造成了極為嚴(yán)重的浪費(fèi)問(wèn)題。此時(shí)地質(zhì)結(jié)構(gòu)認(rèn)知不到位，也會(huì)造成一定量的損耗。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，目前厚煤層的工藝應(yīng)用有效率在85%左右，也就是說(shuō)，仍舊存在著較為明顯的浪費(fèi)問(wèn)題。

2.2 巖層擾動(dòng)問(wèn)題較為顯著

當(dāng)前在采煤工作中，大多數(shù)企業(yè)往往選用的是較為傳統(tǒng)的方法（全放頂法），因此在很大程度上加大了對(duì)巖層的影響和擾動(dòng)。如若地層干擾問(wèn)題較為嚴(yán)重，其表面就會(huì)出現(xiàn)下陷、坍塌等問(wèn)題。隨著城市化建設(shè)范圍的不斷擴(kuò)大，采煤區(qū)逐漸靠近社會(huì)大眾的生存和活動(dòng)范圍，給大家的生產(chǎn)生活帶來(lái)了一定的不利影響。同時(shí)，巖層擾動(dòng)問(wèn)題還會(huì)對(duì)地下水構(gòu)成影響，導(dǎo)致其呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢(shì)，進(jìn)而對(duì)社會(huì)生產(chǎn)生活構(gòu)成嚴(yán)重影響。

2.3 機(jī)械設(shè)備磨損嚴(yán)重

機(jī)械設(shè)備磨損是煤礦開(kāi)采過(guò)程中一個(gè)較為突出的問(wèn)題。目前，大多數(shù)機(jī)械設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中都是針對(duì)一定強(qiáng)度的煤層展開(kāi)的，但在生產(chǎn)實(shí)踐中難以避免會(huì)遇到更厚的巖層，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備磨損問(wèn)題加劇[2]。在此期間，盡管企業(yè)能夠切除50cm左右的保護(hù)層，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)層厚度的精準(zhǔn)測(cè)定。就此來(lái)看，機(jī)械設(shè)備切割到厚巖層和硬巖層的可能性仍舊非常大，這也是導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備操作成本不斷加大的主要原因。

3 煤礦采煤技術(shù)實(shí)際應(yīng)用類(lèi)型和優(yōu)化措施探究

3.1 離層注漿技術(shù)優(yōu)化措施

離層注漿是煤礦行業(yè)中提出的新型技術(shù)，將漿液注入至不同離層位置中，能夠有效降低塌陷問(wèn)題和下沉問(wèn)題的發(fā)生概率，整體應(yīng)用效果也隨之取得了較為理想的成績(jī)。此項(xiàng)技術(shù)能夠有效維護(hù)含水層的穩(wěn)定性，降低滲水問(wèn)題的發(fā)生概率，同時(shí)提高礦井的負(fù)荷力，這對(duì)于保障煤礦開(kāi)采安全有著極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。塌陷和沉降等問(wèn)題都會(huì)對(duì)施工作業(yè)人員的生命健康安全構(gòu)成極大影響、威脅。為確保作業(yè)安全性，我國(guó)自20世紀(jì)中后期就開(kāi)始對(duì)煤礦地區(qū)的沉降問(wèn)題展開(kāi)了一系列研究，旨在降低沉降問(wèn)題的發(fā)生率，同時(shí)維護(hù)地下開(kāi)采工作的有序推進(jìn)。為此，技術(shù)研究人員應(yīng)當(dāng)對(duì)離層注漿技術(shù)進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化，并通過(guò)注漿填充的方式來(lái)緩解煤礦開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)的沉降壓力，以確保整體工程的安全系數(shù)。為確保離層注漿成效得到充分保障，首先，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)目前的離層空間進(jìn)行計(jì)算，明確其中的注漿填充量，進(jìn)而維護(hù)地面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。沉降問(wèn)題一直以來(lái)都是影響煤礦采煤技術(shù)應(yīng)用效果的主要原因。將離層注漿技術(shù)應(yīng)用到彎曲帶中，能夠逐步產(chǎn)生離層，并在關(guān)鍵時(shí)期內(nèi)完成注漿。此時(shí)技術(shù)人員需要將不同物質(zhì)（水泥與煤石粉末等）進(jìn)行充分混合，而后將混合后的液體注入至關(guān)鍵層中，以切實(shí)提高注漿質(zhì)量與效率，從而維護(hù)整體結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性[3]。其次在注漿工作結(jié)束后，為避免巖層在漿液的影響下出現(xiàn)變形等情況，就要對(duì)施工作業(yè)中的影響因素加以合理控制，如注漿壓力、速度、位置等，以保證整體工程安全性，提高技術(shù)應(yīng)用成效，同時(shí)維護(hù)開(kāi)采效率。

3.2 地面管理技術(shù)優(yōu)化措施

地面管理技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)煤礦開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)和周?chē)h(huán)境的安全管理，避免施工作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)沉降或坍塌問(wèn)題。煤礦資源大多都深埋于地下，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的開(kāi)發(fā)和挖掘后，將會(huì)出現(xiàn)“空洞”區(qū)，這一區(qū)域缺乏負(fù)荷力，難以承擔(dān)上層結(jié)構(gòu)的傾向問(wèn)題，在發(fā)生劇烈搖晃時(shí)極易引發(fā)更大范圍的坍塌問(wèn)題，進(jìn)而對(duì)整體工程的開(kāi)發(fā)效率構(gòu)成不利影響。因此必須對(duì)煤礦采煤技術(shù)加以合理優(yōu)化，以確保施工現(xiàn)場(chǎng)的安全系數(shù)。一般情況下，在煤礦開(kāi)采作業(yè)中，管理人員需要對(duì)開(kāi)采過(guò)程中造成的影響和破壞進(jìn)行分析。這是因?yàn)椴煌茐脑斐傻挠绊懖煌虼诵枰獙?shí)施針對(duì)性較強(qiáng)的管理方案。煤礦開(kāi)采需要不斷深入和推進(jìn)，其對(duì)巖層造成的影響和破壞是不可逆的，破壞系數(shù)在0.1以內(nèi)時(shí)，巖層能夠始終保持穩(wěn)定狀態(tài)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也不會(huì)出現(xiàn)過(guò)多裂縫；破壞系數(shù)在0.2左右時(shí)，巖層中會(huì)出現(xiàn)少量的裂縫，并且不同巖層之間會(huì)存在較為明顯的隔開(kāi)情況；破壞系數(shù)在0.4左右時(shí)，巖層內(nèi)部的開(kāi)裂問(wèn)題不斷加劇，但并不會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的層間分離問(wèn)題；破壞系數(shù)在0.8左右時(shí)，巖層會(huì)出現(xiàn)較為明顯的斷裂情況，但整體層次性相對(duì)完整，裂縫之間存在關(guān)聯(lián)性?；诖?，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)巖層具體情況，給出適宜的保護(hù)措施，以降低沉降問(wèn)題對(duì)開(kāi)采工作造成的不利影響。而在具體優(yōu)化中，一方面，企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)巖層地面的合理管控，以確保沉降問(wèn)題發(fā)生概率降至最低。另一方面，加強(qiáng)對(duì)施工作業(yè)區(qū)域的管理。煤礦開(kāi)采區(qū)域內(nèi)存在部分建筑物，出現(xiàn)“空洞”區(qū)后，將會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性構(gòu)成較大影響，使其發(fā)生開(kāi)裂或坍塌等問(wèn)題，此時(shí)不僅會(huì)對(duì)建筑質(zhì)量構(gòu)成嚴(yán)重影響，還會(huì)威脅當(dāng)?shù)鼐用竦纳?cái)產(chǎn)安全，因此有必要提高對(duì)底層管理技術(shù)的重視程度。同時(shí)針對(duì)地面管理技術(shù)加以合理優(yōu)化，完善現(xiàn)有的地面保護(hù)機(jī)制，以確保煤礦作業(yè)全過(guò)程更加安全。

3.3 開(kāi)采技術(shù)優(yōu)化措施

煤礦資源一般情況下都深埋于地下，如若能夠借助先進(jìn)的技術(shù)手段開(kāi)展工作，就能有效簡(jiǎn)化開(kāi)采流程、降低成本投入、提高工程效率。在開(kāi)采作業(yè)中需要應(yīng)用到多種技術(shù)手段，如保水法和填充法等，為確保作業(yè)效率的有效提升，應(yīng)當(dāng)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行合理優(yōu)化，以保障最終的開(kāi)采成效。一方面在借助填充法進(jìn)行煤礦開(kāi)采時(shí)，為避免底層結(jié)構(gòu)負(fù)荷力不足等問(wèn)題的發(fā)生，技術(shù)人員需要設(shè)置相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定周?chē)膸r層，同時(shí)在“空洞”區(qū)內(nèi)填充適當(dāng)材料，以確保地下結(jié)構(gòu)在后續(xù)的施工作業(yè)中能夠始終保持其安全穩(wěn)定性。此項(xiàng)技術(shù)具有較長(zhǎng)的研究歷史，隨著技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，目前在建筑行業(yè)中的適用范圍也得到了進(jìn)一步擴(kuò)大。其主要適用于地下結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定且危險(xiǎn)系數(shù)較高的施工環(huán)境中，能夠有效把控其中的風(fēng)險(xiǎn)因素，提高工程安全性[4]。另一方面在開(kāi)采技術(shù)優(yōu)化過(guò)程中，可以根據(jù)不同填充物質(zhì)，將其分為上下層填充法和先后填充法。前者在煤礦開(kāi)采中的應(yīng)用頻次相對(duì)較高，能夠按照不同區(qū)域的施工要求進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)劃分，進(jìn)而有效維護(hù)巖層穩(wěn)定性；后者則能夠保障四周巖層的穩(wěn)定性。

3.4 煤層采掘技術(shù)優(yōu)化措施

要想保證煤礦開(kāi)采區(qū)域的安全系數(shù)，單純選擇某一技術(shù)進(jìn)行開(kāi)采是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不行的，因此有必要聯(lián)合多種技術(shù)進(jìn)行施工，才能更好地保障煤炭開(kāi)采質(zhì)量。就煤礦開(kāi)采工藝來(lái)看，主要分為以下幾種類(lèi)型：一是條帶法采煤技術(shù)。這種開(kāi)采技術(shù)既有利于確保壓煤工作的順利推進(jìn)，又能合理控制地面沉降發(fā)生率。其根本應(yīng)用目的在于為煤柱預(yù)留空間，同時(shí)為后續(xù)的開(kāi)采和生產(chǎn)工作提供更多的便利條件。這項(xiàng)技術(shù)也能在很大程度上提高煤礦開(kāi)采率和回收率，因此主要適用于煤礦生產(chǎn)中。二是充填采煤技術(shù)。一般情況下，在煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，不僅能夠有效回收施工現(xiàn)場(chǎng)的原位材料，還能合理把控地面沉陷，進(jìn)而極大地提升作業(yè)率?；诠に嚮A(chǔ)特點(diǎn)，對(duì)技術(shù)優(yōu)化過(guò)程中的參數(shù)變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠大幅度提高作業(yè)的安全系數(shù)。三是采煤技術(shù)。在采煤技術(shù)優(yōu)化過(guò)程中，聯(lián)合傾斜長(zhǎng)壁進(jìn)行實(shí)踐研究，能夠更好地適應(yīng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不規(guī)則的現(xiàn)場(chǎng)。這種技術(shù)主要適用于特殊區(qū)域，能夠有效解決瓦斯泄漏問(wèn)題，因此有必要提高技術(shù)人員的重視程度，以降低地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生率[5]。

3.5 自動(dòng)化技術(shù)優(yōu)化措施

煤礦采煤技術(shù)優(yōu)化的其中一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)采煤自動(dòng)化，相比于傳統(tǒng)人工操作而言，不僅能夠有效提升作業(yè)率，還能進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)備的精度和效率。為此在自動(dòng)化技術(shù)優(yōu)化過(guò)程中，工作人員可以將機(jī)電一體化設(shè)備融入其中，以達(dá)到自動(dòng)化檢測(cè)的目標(biāo)，這也是保障采煤任務(wù)順利完成的重要舉措。借助先進(jìn)的技術(shù)手段，構(gòu)建線上監(jiān)控體系，能夠在維護(hù)煤礦開(kāi)采安全的同時(shí)，提高工程效率，進(jìn)而為相關(guān)企業(yè)的最大化經(jīng)濟(jì)利益的獲得提供有力支持與保障。同時(shí)借助網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)對(duì)煤礦開(kāi)采區(qū)域的作業(yè)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并在技術(shù)優(yōu)化過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備故障問(wèn)題的自動(dòng)化診斷和檢測(cè)，以避免安全問(wèn)題的發(fā)生[6]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，煤礦領(lǐng)域在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制改革和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占有極其重要的地位，如若煤礦采煤技術(shù)無(wú)法得到科學(xué)使用，將會(huì)造成大量的資源和資金浪費(fèi)，進(jìn)而影響相關(guān)企業(yè)的各項(xiàng)效益。為確保煤礦開(kāi)采效率與水平的不斷提升，技術(shù)人員需要根據(jù)實(shí)地現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，對(duì)煤礦采煤技術(shù)進(jìn)行深入研究與合理優(yōu)化，積極引進(jìn)新設(shè)備、新工藝、新理念，以確保采煤全過(guò)程的穩(wěn)定性和安全性，同時(shí)為行業(yè)的健康發(fā)展提供有力支持與保障。