采礦工程技術發展與應用探討

唐義

【摘要】傳統的粗放型采礦方式，不僅對環境造成嚴重的破壞，采礦效率較低，還造成了嚴重的資源和能源浪費，背離了環境友好型、可持續發展、綠色環保理念。因此，應該加強現代采礦工程技術應用研究，并探索實現采礦工程和環境保護的采礦工程技術。文章分析了我國采礦工程技術及應用現狀，探析了采礦工程技術的發展趨勢，旨在為采礦工程技術人員提供一定的參考。

【關鍵詞】采礦工程技術；發展；應用

一、前言

煤炭資源是一種重要的能源資源，在社會生活和生產中發揮著至關重要的作用，并且隨著社會的快速發展，對煤炭資源的需求量不斷提高，對煤炭開采技術提出了 更高的要求。我國現階段采用的采礦工程技術良莠不齊，并且由于開采工程本身會對地貌、地表以及當地環境造成污染和破壞，如何實現采礦工程和環境的友好、可持續發展已經成為困擾眾多采礦工程企業的難題。因此，文章針對采礦工程技術發展和應用的研究具有非常重要的現實意義。

二、我國采礦工程技術及應用

1.填充采礦技術及其應用

填充采礦技術指的是在鐵路公路、水源以及建筑物下面進行開采，該種技術在開采的過程中需要用其他材料將采過的煤炭空缺區域填充，以此緩解與改善作業面的稱壓力，既能夠保證開采安全，又能夠提高開采率，加快開采進程。在應用該種采礦技術時，應該對開采上覆巖層以及地表下陷規律進行深入研究，保證地下水資源、建筑物、地表等保護滿足開采系統的要求。在實踐應用的過程中應該對以下關鍵技術進行深入研究和優化：煤炭城市和煤炭開采和諧統一的礦井水資源、土地復墾、村莊下壓煤、開采沉陷控制等關鍵技術；設備以及工藝參數的改進和優化；各種填充技術以及組合技術的研究與應用等。

2.崩落采礦技術及其應用

崩落采礦技術指的是以崩落圍巖來實現地壓管理的采礦技術，即自然崩落或者強制崩落的圍巖填充采礦場，以達到管理與控制地壓的目的。目前，采礦工程中采用的崩落采礦技術主要包括分段崩落技術、階段崩落技術、單層崩落技術、分層崩落技術等，該種采礦技術在我國煤炭開采中具有非常廣泛的應用，并且其采礦總量比重還在呈現上升趨勢。

3.小階段爆破落煤技術及其應用

當煤層厚度在5m左右，并且每層傾斜度超過40%時，應該采用小階段爆破落煤技術。在實際應用的過程中，應該先把煤區劃分成不同的階段，然后分別對各個小段進行爆破。小階段爆破落煤技術的優點在于技術水平高，采煤率相對較高，缺點在于爆破完成后，回采率非常低，容易造成煤炭資源的浪費，難以實現煤炭資源的可持續開采。在實踐應用的過程中，工作人員應該保證施工的安全性，在爆破之前應該確保現場沒有工作人員以及設備等。

4.炮采放頂采煤技術及其應用

當煤層厚度超過5m時，應該采用炮采放頂采煤技術。炮采放頂采煤技術包括支柱、頂梁兩個部分，該種采礦技術和其他采礦技術相比，具有操作方便、可移動、安穩牢固、可靠以及安全等優點，并且在制作支柱與頂梁時，投訴成本相對較小，被廣泛的推廣和應用在中、小型煤礦開采中。

5.刨煤機采煤技術及其應用

刨煤機是煤礦開采最常采用的機械設備之一，刨煤機采煤技術具有采煤效率高、節省人力和物力投入、加快煤礦開采進程等眾多優點。刨煤機采礦技術通常應用在中層與淺層煤礦開采中，刨煤機的拋煤力度非常大，每次次刨煤的深度為0.3m左右。現階段，刨煤機引入了人工化、智能化技術，和傳統的刨煤機相比，在不需要采礦人員的情況進行刨煤施工，并且能夠自動尋找合適的刨煤平面進行施工，不僅刨煤工作更加安全、可靠，而且能夠顯著降低開礦人員的工作量和工作強度。隨著刨煤機采礦技術以及刨煤機的快速發展，尤其是智能化、自動化技術在刨煤機中的應用，使刨煤機采礦技術逐漸向智能化、自動化方向發展，在煤礦開采中具有非常好的應用前景。

三、采礦工程技術的發展趨勢

1.采礦工程中中虛擬現實技術的應用和發展

采礦工程具有一定的危險性，尤其是井下采礦，存在許多不可測的因素，一旦發生事故，將會造成嚴重的人員傷亡和經濟損失。虛擬現實技術在采礦工程中的應用，能夠模擬采礦工程開采的過程，能夠有效避免許多意外事故的發生。虛擬現實技術是一種集合了信息科學、人文科學的高新技術，并且隨著虛擬現實技術的快速發展，逐漸的被應用在采礦工程中，具體表現在以下幾個方面：首先，虛擬現實技術作為一種新興技術，想要將其推廣和應用在采礦工程中，應該做好試驗性應用，在試驗應用的過程中總結經驗；其次，虛擬現實技術的應用，對采礦現場的現狀進行模擬，模擬采礦現場可能存在的危險因素，為應急預案的制定提供可靠的參考，然后采取有效的安全管理措施進行處理，將危險或者不安全因素消滅在萌芽階段；再者，虛擬現實技術在采礦工程中的應用，能夠為采礦工程安全管理提供可靠的參考，為采礦工程創造安全的環境，進而保證采礦工程能夠安全、有序的進行。

2.采礦工程中綠色開采技術的應用和發展

在開采的過程中，如果不重視環境保護，將會嚴重破壞土地資源、水資源，同時還會造成嚴重的大氣污染。為了實現采礦工程和環境的友好和和諧發展，應該廣泛推廣和應用綠色采礦技術，具體包括以下幾個方面：

2.1保水開采技術

保水開采技術是一種新型、綠色的采礦功臣技術，在采礦生產過程中，能夠有效降低對地下水、地表環境的破壞，同時還能夠提高煤炭開采效率。某些地區采礦活動完成后，會出現“地下漏斗”現象，進而影響地下水，甚至嚴重破壞地下水和環境。保水開采技術的應用，能夠有效的防止在開采施工的過程中破壞地下水層，降低對環境造成的影響和破壞，作為一種有效的綠色開采技術被廣泛的推廣和應用。

2.2瓦斯和煤炭共采技術

瓦斯是一種溫室氣體，如果在采礦施工過程中不重視瓦斯處理，排放的空氣中會加重溫室效應，如果在礦井中大量囤積，還會造成嚴重的安全事故。因此，瓦斯和煤炭共采技術的的應用，能夠實現瓦斯的資源化。瓦斯和煤炭共采技術的應用主要包括以下幾個方面：首先，在煤炭開采之前，采用抽采技術，將煤層中的瓦斯氣體抽出，這樣能夠有效提高煤體的透氣性，避免出現瓦斯囤積的現象，保證煤炭開采過程的安全性；其次，當煤炭開采施工完成后，圍巖的壓力將會顯著降低，會在采空區釋放大量的瓦斯氣體，此時是抽取瓦斯的最佳時機，一邊抽采瓦斯，一邊布置鉆孔，這樣既不影響開采進程，又能夠抽取瓦斯，保證煤炭開采安全、高效的進行；再者，廢棄的礦井中也會散發大量的瓦斯，當礦井開采施工完成后，應該根據礦井巖體裂隙場的實際狀況，應用抽采技術將瓦器氣體抽出。

2.3礦產資源的綜合高效開采

在煤礦開采過程中，不僅應該開采煤炭資源，還應該重視其他礦產資源的開采，由于技術因素、效益因素的限制，人們往往過程重視和開采單一的資源，這樣會造成其他能源和資源的浪費。因此，基于綠色開采理念，在煤炭開采的過程中，還應該重視其他礦產資源的開采，提高資源利用率。

2.4地下礦山無廢開采技術

根據采礦實踐經驗，采礦的過程中一些爆破、搬運的活動都是沒有效益的，會增加資金和人力投入，造成極大的資源和成本浪費，并且工作效率相對較低。因此，應該重點關注廢石問題，在不影響工程安全和進度的情況下，應該優化布置采切工程，對于不用的廢石應該盡量不弄出坑口，因為這樣不僅會造成環境破壞，還會增大工作量，而是應該綜合考慮各種因素，合理選擇開采技術和工藝方式，從技術上考慮礦石回采、填充以及運輸等，合理布置開采系統、運輸系統以及搬運系統等，以此實現無廢開采的目標。

3.采礦工程中可視化技術的應用和發展

采礦工程作業場所環境復雜，生產環節眾多，工序復雜，并且許多生產過程都是在地下進行，地下巷道空間狹小，并且呈現復雜交錯的狀態，許多采礦人員只能根據自己的想象和經驗判斷巷道的位置。可視化技術在采礦工程張的應用，能夠創建礦井巷道系統三維立體模型，更加清晰、全面的展示礦井巷道的分布狀況，為采礦人員提供良好的可視效果。采礦工程中的可視化技術包括兩種：其一，基于數值模擬的可視化技術，數值模擬技術能夠對礦井巷道分布、礦山壓力變化狀況、巷道支護損壞以及巷道變形等狀況進行模擬，清晰顯示礦山的壓力變化狀況，并且通過應力計算，能夠獲得應力分布狀況，巖石礦山整體結構與空間變化狀況，一旦發現巷道變形或者壓力變化快的問題，應該及時的采取措施進行處理，防止在開采作業過程中發生坍塌事故；其二，基于計算機輔助設計的可視化技術，利用Auto軟件創建巷道的三維立體模型，采礦人員銅鼓分析礦井的三維結構，能夠清晰的了解礦井巷道的實際狀況，具有非常好的可視化效果，以此保證采礦生產能夠安全、高效的進行。

4.采礦工程中爆破技術的應用和發展

傳統的爆破技術安全性較低，并且不能夠實現定向爆破，影響采礦生產的安全性和效率性。隨著爆破技術的快速發展，光纖起爆技術、激光起爆技術、定向爆炸炸藥、低引燃性炸藥以及等離子爆破技術的應用，既能夠保證爆破施工的安全性，又能夠實現定向爆破。爆破技術的發展表現為：逐漸向激光引爆、定向爆破方向發展，傳統爆破技術效果不理想，安全性較差，激光引爆技術、定向爆破技術已經成為爆破技術未來發展的重要方向。爆破技術的應用，能夠有效解決掘進設備、破碎設備工作效率低、破碎難度高的問題，有效提高開采效率和加快開采進程。

四、結束語

總而言之，在新時期，應該認真貫徹和落實生態綠色、低碳環保、可持續發展理念，根據采礦工程技術現狀，廣泛推廣和應用現代化、綠色化采礦工程技術，不斷的提高采礦工藝水平，提高采礦質量、效率和安全性，進而推動整個采礦行業更快、更好的發展。

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