煤礦井下采礦技術存在問題及優化措施探討

王建芳

(陜西澄合合陽煤炭開發有限公司，陜西　715300)

煤礦井下采礦技術存在問題及優化措施探討

王建芳

(陜西澄合合陽煤炭開發有限公司，陜西715300)

【摘要】煤礦礦產資源屬于自然資源的一類，也是推動全球社會經濟快速發展的重要性物質保障。在科技飛速發展的21世紀，對煤炭質量要求不斷提高，這就要求煤礦企業在確保自身利益的基礎上，實現安全與高效的結合，并認真分析現今井下采礦技術所存問題，針對問題找出可行的優化措施。本研究指出，影響井下采礦技術主要包括地質因素(一是受煤層強度影響；二是受煤層結構影響；三是受煤層強度影響)、技術水平因素和經濟因素。現行煤礦井下開采技術雖然越來越先進，推動了煤礦業的全面發展，但是井下采礦技術的應用也帶來了一系列問題，主要包括：瓦斯事故和煤礦井下自燃發火。為此應采取以下煤礦井下采礦技術優化措施：第一，強化礦井開采地熱控制；第二，優化巷道布置；第三，掌握煤礦井下開采注意事項；第四，科學選擇采礦技術。

【關鍵詞】井下采礦技術；問題；優化措施

中圖分類號：X21

文獻標識碼：碼：A

文章編號：號：1673-288X(2015)05-0110-03

Abstract：Coal mine belongs to a kind of natural resources，mineral resources and promote the importance of global social economy rapid development so as to ensure the material. In the rapid development of science and technology in the 21st century，the coal quality requirement enhances unceasingly，which requires，on the basis of coal mining enterprises to ensure their own interests，to realize the combination of safe and efficient，and carefully analyze deposit today's underground mining technology，in view of the problem to find a feasible optimization measures. This study points out that factors influencing the underground mining technology mainly includes the geological factors and economic factors，technical level. The current coal mine mining technology is more and more advanced，promote the comprehensive development of coal industry，but the application of the underground mining technology also brings a series of problems，mainly including：gas accident and coal mine spontaneous combustion. For the coal mine mining technology optimization measures of the following should be taken：First，strengthening mine mining geothermal control；Second，optimize roadway layout；Third，to master the coal mine mining considerations；Fourth，the scientific selection of mining technology.

Keywords：underground mining technology；Problem；Optimization measures

作者簡介：王福偉，工程師，學士學位，從事環境監測質量管理方面的工作

改革開放后，我國井下采礦技術得到了快速發展，與過去采礦相比，效率有所提升，產品質量也不斷提高，推動了煤礦業的快速發展。但在煤礦開采中，影響煤礦技術運行的因素較多，井下開采作為煤礦資源開采方式之一，技術要求較高。為了確保煤礦井下開采工作高質量、高效率完成，還應將設備與技術結合，并提高煤礦資源勘查水平，確保煤礦安全生產，進而推動國家經濟發展。本文基于影響井下采礦技術的因素，分析現今煤礦井下采礦技術存在的問題，并針對相應的問題研究提出可行的優化措施。

1井下采礦技術

1.1　深礦井開采技術

隨著現代煤礦開采技術的快速發展，深部開采已經較常見，不少煤礦開采深度已達1000m，深井開采技術與一般采煤技術相比，要求更高，技術更嚴格，但因深井開采情況較復雜，在煤礦開采過程中，缺乏較統一的、完整的技術方法，要提高煤礦井下開采的高效性與安全性，還應綜合分析礦井周圍地質結構存在的差異性。井下煤礦開采時，需結合礦井本身產生的壓強與地壓產生沖擊等因素，在礦井的通風、降溫方面，需對通風系統進行科學改造，不斷擴大深礦井內部風量，以達到內部降溫的目的。若要進一步預防瓦斯爆炸，不僅要增大風量，還可在井下煤礦開采過程中向煤層注入一定量水分，適量采掘內部解放層，破壞掉瓦斯本有的性質，確保其應力處于安全范圍中[1]。目前，我國深礦井開采技術還有一定缺陷，需不斷完善，并在煤礦開采時，不斷摸索出的、發現的地質原理、地質結構等，為今后深礦井開采提出更多理論依據，更利于技術的研發與改進，可確保深礦井資源的進一步開發。

1.2　井下采礦機械化技術

井下煤礦開采方法的改進與創新在煤礦開采中意義重大?，F代煤礦開采的主要目標是高效、高產、安全等，那么即可將現代科學技術與井下煤礦開采技術相結合，進而實現采煤技術的多樣化多層次化，建構符合我國市場的，有一定特色的煤礦開采方法與技術?，F今，我國已涉及到的井下煤礦機械化開采技術有淺埋深、硬煤層高產高效采煤成套技術、緩傾斜薄煤層長壁開采技術等。此外，要確保煤頂在一定距離跨落，即從某一程度上確保了整個煤礦開采施工中的安全性[2]。針對頂煤冒性較差的，還需利用綜放開采設備成套技術，來完成破碎頂煤開展的目的，并安全置放頂煤。

1.3　地下氣化技術

煤礦地下氣化技術主要是通過有效控制煤礦燃燒匯總過程中產生的熱化學作用，確保燃燒過程中在有控制的過程中進行，最終實現煤礦地下氣化。此技術屬于國際首創特殊性采礦技術，本身有“見效快、投資少、效率高、效益好、成本低”等特點，尤其適合地質條件差，劣質煤礦比例偏高的“三下”煤礦開采[3]。根據渭北地區煤層賦存條件，此項技術在渭北今后的煤礦開采過程中應重點推廣。

2影響井下采礦技術的主要因素

2.1　地質因素

2.1.1受煤層強度影響

不少文獻資料表明，煤礦頂煤冒放性與煤礦開采深度之間關系緊密，需根據井下煤礦開采實際經驗與相關理論進行計算，最終找出煤礦開采深度與頂煤冒放性二者之間關系，這也是煤礦企業煤礦開采過程中選擇適宜的煤礦井下生產技術與采礦方法的依據。

2.1.2受煤層結構影響

采礦時的煤層結構與采礦生產技術以及采礦方法的選擇關系緊密，也可以說煤層結構直接影響采礦生產技術與采礦方法的選擇。因為煤層內部夾雜著相當堅硬的巖石，在頂煤中發揮了骨架作用，影響著頂煤冒放性。受這些堅硬巖石的影響，增加了頂煤降落困難性。那么陜西渭南地區煤礦開采過程中采礦技術與方法的選擇時，還應綜合分析煤層結構內有無巖石，以及巖石在整個頂煤冒放性中的影響性[4]。

2.1.3受煤層強度影響

不少“井下煤礦”開采的文獻資料表明，陜西渭南地區煤礦采礦區煤層強度也直接影響了采礦生產技術與采礦方法，就整體煤層結構來看，煤層強度小，也會直接影響煤層抗壓強度，還與煤層結構與裂隙發育情況關系緊密。

2.2　技術水平

雖然我國井下煤礦開采技術與過去相比，技術、設備均較先進，提高了煤礦開采效率，但我國煤礦開采技術還存在一些缺乏，需要改進。

2.3　受經濟因素影響

采礦裝備也是影響井下煤礦開采的主要因素之一?，F代科技的發展，離不開現今的機械化設備，但設備的購買、技術改進與研究需要投入大量資金，還需深入剖析煤礦采礦投入與產出情況，并根據最終分析結果來選擇最佳開采技術與開采方法[5]。

3井下采礦技術存在的問題

現今，煤礦井下開采技術越來越先進，推動了煤礦業的全面發展，也井下采礦技術的應用也帶來了一系列問題，主要包括：

3.1　瓦斯事故

在現有的煤礦災害性事故中，瓦斯事故的發生幾率較高，事故較嚴重，最典型的事故即是瓦斯爆炸，瓦斯與煤炭是共生的，主要通過吸附的形式存在于煤層中，主要成分為甲烷。若瓦斯空氣濃度在一定值時，遇明火后會爆炸，若將瓦斯直接排放至大氣，產生的溫室效應將可能是CO2的21倍，導致生態環境遭受嚴重破壞。

3.2　煤礦井下自燃發火

煤炭自燃的整個過程其實際就是煤體氧化放熱與散熱的矛盾發展過程，若發熱大于散熱，整個媒體熱量積聚，溫度持續上升，最終自燃。而媒體熱量的產生主要為煤氧復合，常溫下煤氧復合速度偏慢，而放熱強度直接測定問題一直未得到解決，使得礦井火災成為煤礦開采的主要災害。我國大大小小的煤礦中出現過自然發火危險的礦井約占47%，且事故大多出現在采空區附近。那么，進一步研究和分析井下煤礦開采中出現的自然發火規律，并采取可行措施，增強綜采工作面生產安全性，可降低綜采工作面防滅火費用，減少損失。

4井下采礦技術優化措施

4.1　強化礦井開采地熱控制

井下煤礦開采過程中，會有瓦斯或地熱出現，增加了井下煤礦開采安全隱患，還應給予礦井通風處理。礦井開采后，地熱會隨著煤礦開采溫度持續升高，簡單通風已無法讓礦井熱量下降至標準環境溫度，還應在井下采礦區安裝空調，以達到降溫的效果。井下空調安裝可分為分散與集中兩種方式，集中式空調安裝主要安裝在地面或井底車場，這樣更方便運輸人員流動。分散式空調安裝主要是采礦工作面與采礦作業區，更利于礦區開采。分散式空調雖然成本低廉，安裝簡單，但制冷溫度較低，在煤礦開采過程中若長期使用，反而會增加運行成本，在煤礦開采中的應用較少?，F今，井下煤礦開采多使用集中式空調，不僅能夠快速降低井下煤礦開采溫度，還可通過非制冷空調措施，來實現增加風量、隔絕熱源、改善通風系統等目標，以改善井下采礦時的高溫、高濕環境。

4.2　優化巷道布置

巷道布置也屬于礦井設計常見問題，提升巷道布置質量能夠增強煤礦生產效率，提高煤礦開采安全性，確保煤礦開采更集中合理。煤礦開采技術與方法的完善，對巷道布置提出了更高要求?？茖W合理的巷道布置能夠提高煤礦開采速度，但巷道的優化還應與開采方法相匹配，提高通風性能，減少巷道掘進工程量。另外，在優化巷道布置的同時，還需將煤礦綜合開采技術與綜合掘進技術相結合，最終實現煤礦高效率、高質量開采。

4.3　掌握煤礦井下開采注意事項

煤礦井下行走時，不可嬉戲打鬧。經過斜井時，還需始終堅持“行車不行人、行人不行車”原則，嚴格按照制定辦事，一切聽指揮，按順序上下，井下通過風門應注意安全，不可擠傷其它人員，關好風門。若有雙道風門，僅能開啟一道風門，不可破壞一切井下所有通風設施，已安裝的防塵設施要注意保護，嚴禁破壞。告知每一位下井人員逃險避險路線。出現機組事故后，需第一時間與現場相關人員做好協商工作，關閉溜子閉鎖，及時處理，待問題解決后在展開后續開采工作。此外，入井工作人員應隨身攜帶點火用品、安全帽、自救器，但鉆、鋸條等工具需放于工具袋中，不可穿化纖衣服，升井后自救設備需立即上交。

4.4　科學選擇采礦技術

陜西渭南地區煤礦開采過程中，還應科學選擇開采技術，并不斷優化煤礦開采技術。具體做法如下：

(1)對于破碎頂板或堅硬頂板條件下的煤礦開采過程中，因直用高壓注水、深孔預裂爆破處理堅硬頂板與應用化學加固技術在使用過程中存在著成本過高、工藝較負載等問題，最好選擇高技術低成本巖層控制技術[6]。

(2)陜西渭南地區煤礦開采中還可利用計算機模擬研究沖擊性礦壓展現出來的機理，不斷完善沖壓性礦壓顯現監測系統，深入研究遙控測量與預報技術，進一步優化沖擊性礦壓綜合防治措施優化選擇專家系統。

(3)陜西渭南地區煤礦開采中應用到支護質量與頂板動態監測技術時，在完成緩傾斜中厚長壁工作面開展支護質量于頂板動態監測時，需進一步加強井下煤礦的急傾斜、堅硬頂板、放頂煤工作面等的支護質量監測，改進與創新現有技術，改進監測儀表。

5研究小結

改革開放后，我國井下采礦技術得到了快速發展，與過去采礦相比，效率有所提升，產品質量也不斷提高，推動了煤礦業的快速發展。但在煤礦開采中，影響煤礦技術運行的因素較多，井下開采作為煤礦資源開采方式之一，技術要求較高。為了確保煤礦井下開采工作高質量、高效率完成，還應將設備與技術結合，并提高煤礦資源勘查水平，確保煤礦安全生產，進而推動國家經濟發展。

本文基于影響煤礦技術運行的因素，分析現行煤礦井下采礦技術存在的問題，并針對相應的問題研究提出可行的優化措施。研究指出，影響井下采礦技術主要包括地質因素(一是受煤層強度影響；二是受煤層結構影響；三是受煤層強度影響)、技術水平因素和經濟因素?，F行煤礦井下開采技術雖然越來越先進，推動了煤礦業的全面發展，但是井下采礦技術的應用也帶來了一系列問題，主要包括：瓦斯事故和煤礦井下自燃發火。為此應采取以下煤礦井下采礦技術優化措施：第一，強化礦井開采地熱控制；第二，優化巷道布置；第三，掌握煤礦井下開采注意事項；第四，科學選擇采礦技術。

總之，地下煤礦開采技術作為今后煤礦開采主要發展方向，應結合現有技術不斷完善新裝備、新工藝，找出采礦技術運行時存在的各種問題，優化技術的同時，強化施工人員安全意識，減少煤礦安全事故發生率，為煤礦的開采營造良好環境，推動煤礦企業的發展。

參考文獻：

[1]Gi Young Jeong，Byoung Yoon Lee. Secondary mineralogy and microtextures of weathered sulfides and manganoan carbonates in mine waste-rock dumps，with implications for heavy-metal fixation[J].American Mineralogist，2015(8)：11-12.

[2]侯樹秋淺談井下采礦技術及井下采礦的發展趨勢[J].黑龍江科技信息，2013(18)：129-130.

[3]Gilbert Christopher C，McGraw W Scott，Delson Eric.Brief communication：Plio-Pleistocene eagle predation on fossil cercopithecids from the Humpata Plateau，southern Angola.[J].American Journal of Physical Anthropology，2009(3)：139.

[4]繆協興，張吉雄，郭廣禮.綜合機械化固體充填采煤方法與技術研究[J].煤炭學報，2010(1)：1-6.

[5]B.Zhao.Environmental assessment of Durban Navigation Colliery discard dumps in the Klip River coalfield，Kwazulu-Natal Province of South Africa[J].Environmental Earth Sciences，2012(3)：669.

[6]馬立強，李永升.煤礦井卜研石置換煤炭清潔生產技術[J].煤炭學報，2010(5)：816-819.

On Existing Problems and Optimization Measures of Mining Technology

in the Coal Mine Underground

WANG Jianfang

(Shaanxi Chenghe Heyang Coal Development Co.，LTD，Shaanxi 715300)

引用文獻格式：王福偉等.環境監測水質采樣質量管理[J].環境與可持續發展，2015，40(5)：113-114.