試論井下采礦技術(shù)及井下采礦的發(fā)展趨勢(shì)

摘要：現(xiàn)如今，伴隨經(jīng)濟(jì)全球化與現(xiàn)代人生活水平的提升，其對(duì)礦產(chǎn)資源的需求也在不斷增加，然而地球資源有限，人類需求無(wú)限，要想確保人類的長(zhǎng)期生存與有序發(fā)展，科學(xué)開(kāi)采并利用礦產(chǎn)資源就顯得很有必要了。文章從分析井下采礦技術(shù)入手，對(duì)其當(dāng)前的應(yīng)用與今后發(fā)展趨勢(shì)展開(kāi)相應(yīng)分析。

關(guān)鍵詞：井下采礦技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)；填充技術(shù)；礦產(chǎn)資源；煤礦開(kāi)采 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD823 文章編號(hào)：1009-2374（2015）11-0158-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.11.078

從某種意義上來(lái)說(shuō)，我國(guó)可謂是一個(gè)煤炭資源強(qiáng)國(guó)，全國(guó)多處儲(chǔ)存著豐富的煤炭資源，被看成是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)資源。而關(guān)于煤礦資源的開(kāi)采，早在古代就已經(jīng)開(kāi)展，并于長(zhǎng)期實(shí)踐中形成了眾多采礦技術(shù)。然而，因井下采礦本身就有著極為復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境，大大加大了采礦的難度，基于此，目前我國(guó)雖已形成了一些比較完善的開(kāi)采技術(shù)與工藝，但仍需在實(shí)際開(kāi)采情況的基礎(chǔ)上，不斷對(duì)其技術(shù)進(jìn)行革新完善，以確保井下作業(yè)的安全與有效。

1 井下采礦技術(shù)的特點(diǎn)

因井下采礦需面臨特殊作業(yè)環(huán)境，故不同作業(yè)中均有著各自所特有的開(kāi)采技術(shù)。比如，長(zhǎng)壁開(kāi)采技術(shù)，雖然屬于一種適用性比較廣泛的技術(shù)類型，且有著較好的安全性，但其卻無(wú)法應(yīng)用于金屬礦層開(kāi)采作業(yè)，而更多地應(yīng)用于煤炭資源開(kāi)采中，效率更高，因金屬礦同煤炭礦層相比，其厚度、存儲(chǔ)量與分布的深度均有所不同，故可以說(shuō)，該項(xiàng)技術(shù)其實(shí)也有著專項(xiàng)性的特征。

同時(shí)，井下開(kāi)采作業(yè)在安全性方面也有著極高的要求，故實(shí)際開(kāi)采中需投入大量的人力、財(cái)力與物力，以確保人員的安全。比如在進(jìn)入礦井之前，采礦人員必須做好充足準(zhǔn)備，并配套好相關(guān)防護(hù)設(shè)備，而后在正式作業(yè)之前，還需由相關(guān)人員進(jìn)井對(duì)其各項(xiàng)施工設(shè)施進(jìn)行檢查，以此來(lái)確保開(kāi)采的有序進(jìn)行，最大限度避免安全事故的發(fā)生。此外，同露天開(kāi)采相比較，井下開(kāi)采，其所涉及的因素更多，也更復(fù)雜，安全系數(shù)也更低，故為獲得有力的安全保障與高額經(jīng)濟(jì)效益，必須對(duì)其開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行不斷革新與完善，通過(guò)技術(shù)的不斷創(chuàng)新與人才的積極引進(jìn)，來(lái)從整體上為企業(yè)占據(jù)有利市場(chǎng)地位奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 井下采礦技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

2.1 井下填充技術(shù)

在井下開(kāi)采作業(yè)中，先后出現(xiàn)并應(yīng)用了“干式填充技術(shù)、分級(jí)尾砂膠結(jié)技術(shù)與砂石水泥膠結(jié)技術(shù)”等，然而伴隨時(shí)代的進(jìn)步與發(fā)展，上述這些開(kāi)采技術(shù)儼然已經(jīng)無(wú)法迎合當(dāng)前，乃至今后井下開(kāi)采作業(yè)的發(fā)展規(guī)模與需求，基于此，眾多先進(jìn)開(kāi)采技術(shù)陸續(xù)出現(xiàn)，并被廣泛應(yīng)用于實(shí)際開(kāi)采作業(yè)中。比如“泵壓輸送充填采礦技術(shù)、膏體泵送充填技術(shù)”等充填井下采礦技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，就使得充填采礦法日漸成為今后采礦作業(yè)中最為多見(jiàn)且技術(shù)比較成熟的一種采礦技術(shù)。

從1970年英國(guó)研發(fā)出“高水固結(jié)重填井下采礦技術(shù)”以來(lái)，該技術(shù)就被廣泛應(yīng)用于世界各角落，其研究者們紛紛對(duì)其展開(kāi)更深入的研究，并取得了一定成果，然而，在該技術(shù)的價(jià)格與所用材料性能兩方面仍存在著一些爭(zhēng)議，從而為該技術(shù)的進(jìn)一步普及發(fā)展造成一定影響。但是，現(xiàn)如今，緊隨時(shí)代腳步，傳統(tǒng)填充技術(shù)儼然已經(jīng)朝著走向了高濃度與高尾砂，以此來(lái)最大限度減少膠結(jié)材料的投入使用，而這些，無(wú)論是在改善井下作業(yè)環(huán)境方面，還是在降低生產(chǎn)的成本方面，都發(fā)揮著極大的作用，特別是實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境破壞與污染的最低化，并引領(lǐng)著填充技術(shù)朝著更加大型化與機(jī)械化的方向發(fā)展。同時(shí)，就膠結(jié)填充技術(shù)而言，其已從分級(jí)砂尾式填充方式發(fā)展成為了高濃度與全砂尾式且無(wú)需脫水與濃縮的填充開(kāi)采技術(shù)，而就回采技術(shù)而言，也已經(jīng)從提高分層高度轉(zhuǎn)變成了大孔落礦，并且實(shí)現(xiàn)了礦場(chǎng)在結(jié)構(gòu)參數(shù)上的優(yōu)化設(shè)計(jì)，基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化開(kāi)采，甚至是在一些比較大型的礦場(chǎng)中，更是對(duì)填充系統(tǒng)實(shí)施了升級(jí)處理，使之同現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，進(jìn)而逐步實(shí)現(xiàn)由半自動(dòng)動(dòng)化朝著全自動(dòng)化的進(jìn)一步轉(zhuǎn)變發(fā)展。

2.2 深部開(kāi)采技術(shù)

眾所周知，隨著人們對(duì)礦產(chǎn)資源需求的日益增加與開(kāi)采力度的加大，資源儲(chǔ)量必將越來(lái)越少，而這時(shí)，深部開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，在滿足人們對(duì)礦產(chǎn)資源日益增長(zhǎng)的需求上，還需為企業(yè)帶來(lái)更多經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)礦產(chǎn)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展與轉(zhuǎn)型。然而，現(xiàn)階段，我國(guó)在深部開(kāi)采技術(shù)方面，仍處在發(fā)展初期，加之該技術(shù)本身所具備的不確定性、復(fù)雜性與特殊性，更是使得實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中極易出現(xiàn)這樣或那些的問(wèn)題。比如，在深井開(kāi)采作業(yè)中，極易受到礦震或是地壓的強(qiáng)大沖擊，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)爆炸等安全事故。面對(duì)如此形勢(shì)，在今后礦井開(kāi)采發(fā)展中，必須加大對(duì)深部開(kāi)采技術(shù)的大力重視與革新研究，以此來(lái)推動(dòng)我國(guó)礦產(chǎn)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)企業(yè)的整體升級(jí)。

2.3 深海采礦技術(shù)

就深海采礦技術(shù)而言，其多在深海金屬礦開(kāi)采中被廣泛應(yīng)用，即將大量金屬資源自海底深部提取并運(yùn)往海面，并實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶動(dòng)力的有效定位與各環(huán)境的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，故該技術(shù)的應(yīng)用核心就是形成一套滿足海底開(kāi)采作業(yè)的智能化采礦設(shè)備與技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)采礦作業(yè)的高效安全發(fā)展。現(xiàn)如今，深海采礦技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，為我國(guó)金屬礦業(yè)的發(fā)展奠定了有力的基礎(chǔ)，但是，在實(shí)際應(yīng)用中，該技術(shù)仍存在一些缺陷，需要技術(shù)人員進(jìn)一步更新突破。

3 井下采礦事業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 設(shè)備大型化

就井下采礦的設(shè)備而言，為迎合當(dāng)前我國(guó)采礦行業(yè)中井下作業(yè)規(guī)模化的發(fā)展需求，今后采礦設(shè)備必將朝著更加大型化的方向發(fā)展。比如，目前在作業(yè)穿孔爆破中使用的設(shè)備，應(yīng)該以逐步提升其工作效率為其發(fā)展目標(biāo)，而鉆進(jìn)機(jī)械設(shè)施應(yīng)以逐步實(shí)現(xiàn)規(guī)模化為其發(fā)展目標(biāo)等，因?yàn)橹挥羞@樣，才能在各設(shè)備的綜合利用基礎(chǔ)上迎合今后井下采礦作業(yè)對(duì)設(shè)備在自動(dòng)化與高效化等方面的要求。

3.2 技術(shù)智能化

在采礦技術(shù)方面，伴隨現(xiàn)階段智能化技術(shù)的逐步發(fā)展，必須逐漸強(qiáng)化井下定位技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)以及信息通訊技術(shù)與其的有機(jī)結(jié)合，從而通過(guò)實(shí)現(xiàn)調(diào)度優(yōu)化技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)與數(shù)據(jù)通訊技術(shù)同采礦調(diào)度系統(tǒng)間的有機(jī)聯(lián)合，來(lái)更好地推動(dòng)井下采礦作業(yè)朝著無(wú)人化方向發(fā)展。

3.3 工藝綠色化

緊隨低碳化與綠色化采礦工作的發(fā)展與應(yīng)用，今后我國(guó)井下采礦作業(yè)必將朝著更加高效、綠色與環(huán)保的方向發(fā)展，進(jìn)而從整體上提升采礦技術(shù)水平，優(yōu)化采礦工藝程序。比如，在今后的井下采礦作業(yè)中，在綜合應(yīng)用煤炭地下氣化與煤瓦斯共采等技術(shù)的基礎(chǔ)上，最大限度減少采礦作業(yè)的貧化率水平，從整體上確保采礦作業(yè)的安全有效性。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，井下開(kāi)采作業(yè)，屬于一項(xiàng)極具系統(tǒng)性與復(fù)雜性的工程類型，在追求高產(chǎn)高效益的同時(shí)，還要求相關(guān)企業(yè)能夠具體結(jié)合開(kāi)采區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)與礦區(qū)的條件，來(lái)靈活選用相應(yīng)的開(kāi)采技術(shù)，同時(shí)秉著技術(shù)、效益與成本與設(shè)計(jì)優(yōu)化配置的原則，引領(lǐng)開(kāi)采技術(shù)朝著更加機(jī)械化、自動(dòng)化與安全化的方向發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：劉建國(guó)（1972-），男，云南富源人，麒麟?yún)^(qū)煤炭工業(yè)局獨(dú)木煤管所工程師，研究方向：采礦工程。

（責(zé)任編輯：蔣建華）