現代化采礦工藝技術在采礦工程中的應用

佟曉勇

摘? 要：現代工業水平的快速提升為我國的傳統制造行業和工業生產行業帶來了巨大的技術變革。我國具有豐富的礦藏資源，煤礦儲量位居世界前列。而在長期的采礦施工技術發展進程中，越來越多的先進技術及設備逐漸投入應用。不僅提升了采礦工程的效率，也為井下施工作業提供了安全保障。該文結合采礦工程所采用的采礦工藝及相關技術的應用現狀進行深入地分析。結合現代采礦工藝的常見形式及方法展開論述，并對相關技術的發展前景和空間進行展望。希望以此為我國采礦工程技術的發展提供新的動力。

關鍵詞：采礦工程;采礦工藝;綜合應用;技術發展

中圖分類號：TD80? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

改革開放40年來，我國的煤礦開采行業已從傳統的人工開挖逐漸轉變為機械化、自動化和智能化的煤礦開采方式。隨著市場經濟的日漸活躍，采礦業為我國的整體經濟發展和綜合國力的提升做出了重要貢獻。采礦業技術的發展和相關設備的研制也成為近年來國家能源工程建設的發展重點。作為現階段的社會經濟支柱型產業，采礦業的工程技術先進性和施工作業過程的安全性將直接決定煤礦行業和煤礦企業所能獲得的經濟效益和社會效益。除此之外，對于礦區生產的安全和環保等問題也逐漸被公眾所關注。

1 采礦工程中工藝技術存在的問題

1.1 采礦技術層面的問題

采礦技術的先進性和整體水平會直接反映在井下施工及煤礦開采過程中。開采的效率和安全都會受到不同程度的影響，甚至直接影響采礦行業的發展。目前實際的采礦工程項目中所使用的采礦工藝普遍存在著一定技術問題。這些問題如得不到及時解決，在長期的一線應用中極易造成施工風險的累積，對井下施工人員的生命財產安全造成嚴重威脅。在煤礦資源的儲量探測和定位方面，現階段所應用的技術先進性不足，覆蓋面不夠廣泛，探測效率低且誤差較為嚴重。實際探測獲得的數據應用價值和參考意義都不夠理想。這不僅造成了一定程度的資源浪費，還對后續的煤礦開采工作帶來了一定干擾。同時，井下開采作業中機械化程度不高也是較為常見的現象，部分偏遠地區的小型煤礦仍采取人工作業為主的開挖方式。相應的管理模式也不夠嚴謹，這與現代化采礦工業技術的發展要求背道而馳。除此之外，技術層面的其他問題，象廢棄礦坑無法進行二次開采等也會造成可利用的煤礦資源大量被閑置的問題。

1.2 采礦安全層面的問題

安全生產是各行業發展的重中之重，在采礦行業中井下的施工本身就具備高度的風險性。對安全生產的重視程度也能夠充分體現出煤礦企業在管理層面和技術發展追求上的水平。采礦工程中的安全問題主要涉及井下作業環境的不穩定性。由于采礦作業通常在百米深的井下進行，且煤礦施工區域內部的頻繁運輸都要依靠相對獨立的通道而進行。一旦因操作不當或自然氣候條件變化而引發礦井滲水和坍塌等事故，必然會對井下施工人員造成極大的安全威脅。此外，處于空氣流通不暢，狹小的空間中也極易引發瓦斯爆炸，透水等意外和安全事故。

2 現代化采礦工藝技術在采礦工程中的應用

在長期的實踐和經驗總結過程中，采礦工藝也在隨著科技水平的發展而不斷提升。先進的技術和采礦工藝也被逐步普及應用，有效提升了煤礦開采的效率和施工安全性。

2.1 露天采礦工藝技術

露天采礦技術是近年來得到了較廣泛使用和推廣的礦山開采方式之一。相關數據表明，過去幾年中，我國通過露天開采方式完成的礦山開采總量為地下礦山開采量的6倍以上。在同一時期內，露天開采礦石量與地下傳統方式的開采礦石量占比分別為85%和15%。這種現象的成因很大程度上是由于地下的傳統煤礦開采容易受到技術限制，且施工環境較為惡劣。相比之下，露天的煤礦開采則避免了地下空間的局限性和氧氣不足等條件的限制。但與此同時，大量的露天礦石開采也對地表和淺表層的礦石資源造成了嚴重的消耗。從長期能源發展的角度看，必須均衡地進行露天礦山和地下礦山的開采，實現資源的均衡分配與利用。

2.2 充填采礦工藝技術

為了加快煤礦采空區的恢復作業進度所采用的充填式采礦工藝，能夠有效緩解煤礦采空區周圍的地質條件變化。通過在回采工作面，利用充填材料逐一進行空缺位置的填充，保證采礦區域的圍巖整體支撐強度不變，同時能夠加強鄰近區域的煤礦開采作業安全系數。在一些具有特殊地質條件和施工環境要求的煤礦開采區域中，為了能進一步提升周圍圍巖的整體強度，避免圍巖脫落對施工人員造成安全隱患，可在充填材料的選擇上有所側重。可有針對性的選用強度更高，充填效果更好的材料，配合支架進行圍巖加固。以向下分層填充等方式對采空區域進行回填，這種工藝和技術的應用能夠有效提升煤礦回采的施工效率，并最大程度地保證煤礦開采區域的地質結構穩定性，保障施工人員的安全。

2.3 巖體加固技術

在采礦進行過程中，受到地質條件、氣候變化、機械設備運轉產生的振動以及人員操作方式等因素的影響，經常會遇到礦區巷道中圍巖體不穩定的情況。為了避免巖石崩落對施工人員和設備造成損傷，必須事先通過專用錨索對采礦區的頂板、圍巖等部位進行有效地支護和加固。巖體加固技術在實際操作過程中，常選取充填法和空場法或多種方法的綜合運用。為了進一步保證采礦工作區域的安全和穩定，在巖體加固過程中還可使用注漿法及錨索固定支護法進行加固，使設備與巖體緊密固定。防止破碎的巖體和流砂等不穩定因素對施工造成影響。

2.4 崩落采礦工藝技術

在煤礦作業開始的前期準備階段，需要對礦洞中存在的各類安全隱患進行徹底排查和排除。對具有崩落隱患的巖石進行妥善處理，包括具有松動跡象和可能產生崩落的圍巖需統一進行底柱分段崩落處理和無底柱分段崩落處理。底柱分段崩落需考慮橫斷面的詳細尺寸，并設定分段高度，底柱高度和漏斗間距等。無底柱分段崩落則通常采取效率更高，全機械化的操作方式，有效節省人工成本并提供更高的施工安全保障。

3 采礦工藝技術發展前景展望

鑒于目前的地下采礦作業極易誘發各類安全問題，為了更加有效地保證礦區的生產作業安全性，需設立功能完備的警報系統。在近年來的實際應用中，3s技術在井下煤礦開采報警系統中的應用取得了較為理想的效果。憑借其較高的靈敏度以及能夠結合各類環境感應器對地表和井下環境中的各類參數指標的數據進行實時收集與分析的功能，將檢測數據導入監控系統。在礦難發生前提前發出警報，避免生產安全事故造成直接的人身財產損失。同時，異常數據指標也能為煤礦企業提供更加明確的開采工藝和技術優化方向信息。

另一方面，為了提升煤礦開采中的資源利用率，針對傳統開采產生的大量廢石，應制定更為合理有效的處理方式。在保證煤礦開采效率和產出速度的基礎上，優化工程布置方式，盡量減少廢石的產出量，實現更低人力物力成本的環保化煤礦開采。

4 結語

通過該文的分析可知，煤礦資源的開采過程通常由于各種施工技術的局限性和施工安全問題，造成開采效率低，安全性差等問題。為了在保證開采效率的同時有效提升煤礦開采的質量及作業安全性，就需要進一步強化采礦工藝和技術的先進性和應用效率，應加大技術創新力度并結合實際應用中采礦技術的應用形式分析和總結，善于發現技術和工藝中的不足與局限性。從而有針對性地提出相應的解決和改善對策。為我國的采礦工程發展和采礦技術的進步創造更大的空間。

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