礦井工程施工中的井下采礦工藝選擇研究

張 衛

（山東東山新驛煤礦有限公司，山東 濟寧 272100）

隨著現代經濟、工業的發展以及農業和第三產業的進步，導致其需求也得到了增長。長期以來，礦產資源一直是我國能源結構中的主導地位[1]。作為我國能源的主要來源，礦產資源工業的發展對中國經濟的發展有著重要的作用，我國礦產工業在需求激勵、經濟發展和社會快速進步的推動下實現了快速發展，礦產行業當中很多的礦產企業也通過這一系列影響實現了快速發展和增長，對于礦產企業來說，挑選適合自身的井下開采技術，能夠高效地提升礦井開采效率和經營效益，同時也提升了礦井開采的成效[2]。獲取合適的采礦技術，增大采礦技術的研發，也是提升核心企業競爭力的重要途徑。

1 我國井下采礦技術及工藝發展現狀

隨著我國礦產行業的進步，我們國家井下采礦工藝也取得了長足的進步，在如今的井下采礦的狀態來講，包括礦產開采技術，特別是綜合開采、一般開采，連續開采和爆破開采。隨著地質結構和經濟收益的制約，礦產單位必須在不一樣的采礦作業中選擇不一樣的開采技術，以提升自身的效益以及競爭力[3]。

隨著我國礦產領域的進步，礦產資源井下開采的技術手段逐步實現機械化、智能化，由傳統的人工開采向現代機械化采礦轉變，一些礦產企業引進了先進的智能化開采方法，有效地提高了開采效率和開采質量，同時也提高了地下開采的安穩性[4]。不同地質條件下礦產企業聯合開采對不同地質構造的人才支持不足，然而，先進的采礦技術并不能有效地應用于礦井開采，而且，從我國礦產工業地下開采技術應用的總體情況看，礦產工業的發展起步較晚，使其沒有國外先進公司成熟，地下開采的環保技術也與國際的先進水平相比較低。

2 井下采礦技術與工藝概述

即使我國地下開采的歷史悠久，但在地下開采方面還存在一定的不足。需要適應科學技術的飛速發展，讓礦產開采向著集約化、機械化、智能化方向進步，礦井工藝與采礦技術是礦產工業的主要研究內容，礦井開采的效率決定了全部礦場資源領域的高效合理進步[5]。

2.1 綜合機械化采礦技術

綜合性的機械化采礦工藝，又叫做綜采，是指在礦井下開采過程中使用機械設備，包括采礦面分割、頂板支護、運礦和采空區處理等。在我們國家礦產領域的總體發展來看，綜合開采技術是未來礦井下開采技術最重要的應用[6]。

割礦。割礦的步驟包括礦井開采和礦產資源裝載。一般是采礦機與滾筒采礦機這兩種，完成碳切割過程：滾筒切割機又可以分成單浪尖與雙滾筒礦井開采機。為了滿足采高的改變與礦層的項底板起伏，雙滾筒剪的可調高度一般用于調節間隙高度的變化和流量的波動，隨便無論是上下，一般都是取前滾筒實施上割礦，后滾筒實施下割礦，滾筒式采礦機通過滾筒的旋轉葉片和滾筒的驅動的作用將礦產資源直接裝載到刮板輸送機中。采礦機有兩種割礦的方法：單向和雙向割礦。切割可能性適用于頂板穩定性低、俯沖角大的綜合開采爆破面，雙面截割主要用于礦層穩定、俯仰角較軟的綜合開采工作面在與滾筒割礦相比，具有結構簡單、設備成本低、維護管理方便等優點，簡單的自我控制和無人操作的工作流程切。直的而耕作在薄礦種機械化開采中占有重要地位，但其生產效率低，地質條件適用幅度差，設備穩定性差，如果抽氣高度大。僅限于礦層穩定、結構簡單的軟礦層，還有不存在堅硬的架桿，頂板穩固，礦層厚度小于2m 的礦層。

運輸礦。通過采礦機切下的礦產資源被裝載到刮板輸送機上，運輸過程中有橋式轉載機和伸縮帶式輸送機，從工作面運輸刮板輸送機的能力必須與采礦機的生產能力相適應。在一般來說，輸送機的支持能力是比采礦機還大的。

工作面的支護與采空區的治理。工作面的液壓支架使用是把高壓的液體當作動力，主動做到對工作面的項板的護幫、前移、切頂、擋桿、推移、支撐刮板輸送機與采空區治理等步驟。工作面的支護模式有及時支護與滯后支護這兩個模式，滯后支護這一模式可以滿足周期壓力大和直接頂安穩性好的頂板，關于直接頂安穩性不好的頂板效果不太好。采空區有很多種處理方式，但大部分運用輕易安穩、費用不高地整體垮落法治理采空區。

綜合開采技術能夠有效地增強礦井下開采的機械化和自動化水平。在地下開采中的礦產資源開采主要是破礦和礦產資源裝載。礦井開采的多用設備是采礦機與刨礦機。礦產資源運輸的主要目的是在破礦以后通過帶式輸送機將礦產資源運送到外面。另外，處理采空區的應力有很多方法，但礦產企業在開采礦層和高位采空區區時，必須特別注意采空區的應力處理重點。總結可以說，礦產企業在綜合開采技術的同時，有實效地減小了企業的開采經費。同時綜合開采技術的運用全機械化的工作方式，工作效率高，工作可靠性高，能有效減少工作員工的井下作業強度。

2.2 普通機械化采礦技術

普通機械化采礦技術也是一種通用的采礦技術，在地下開采將采取人工作業和機械化作業相結合的方式，礦產企業采用常規開采技術的主要原因是礦層穩定，頂板良好，是同步的考慮了礦井的儲量和使用期限，以降低地下礦井的安裝成本，以便節約。因此企業應根據自身的發展情況決定是否引進一種通用的采用技術。以往的采礦技術要求井下作業更加復雜，這將在一定程度上減少礦產資源企業的人力資源浪費。傳統采礦技術主要承擔著裝載和采礦的機械化作業。根據目前的情況，我們應該選擇減少體力勞動的采礦方法和技術，提高開采水平，促進我國礦產資源快速穩定的進步，同時加強安全生產和環境保護工作，發展長久性的生產。

2.3 連續采礦技術

連采的全稱是連續開采礦技術，國際合作先進的礦產資源開采企業一般采用連續開采的方法，進行開采礦生產。連續開采技術主要利用完整的采礦設備礦井開采來完成。機械設備結構較為復雜，對井下采礦工作面結構和工作環境要求高，我國礦產資源企業規模不大，連續采用開采技術，只有在一些大型礦產資源企業中才能持續使用。同時用于地下連續采礦作業，通過一套完整的采礦機械設備，使用限制了連續采礦技術的發展勞動力成本，但技術和資本要求很高。此外，與全機械化開采和常規開采相比，連續開采可以恢復回收采空區中剩余的礦井，有效規避浪費資源的現象。

2.4 爆破采礦技術

礦產資源的爆破技術可以簡稱為炮采，特別是在工作面支護、裝礦、采空區加工等方面工作。爆炸開采首先必須通過爆炸裝置完成礦層的開采作業，爆炸物應在保證圍巖安全策略的基礎上，準確計算輻射所需的輻射設備和預期的效果，繼而達到目的。此外，爆炸后，應確保有效地進行了礦產資源裝載，并將礦產資源運出礦井。在輻射技術的應用，特別是人工裝礦和采空區處理仍在應用，最終做到的支持工作的完成，爆破采礦技術應用環境需要較高，在地下開采中運用的較少。

首先，它是爆破落礦，礦產資源應嚴格、精確地壓碎，以確保頂板、支架和其他設備不受損壞，同時工作表面應光滑，以允許爆炸和局部結構變化，會導致地域崩潰，使用炸藥應該是適當合理的，不是多了就能起到更好的效果。需要一些精確的炮擊點，在炸點的選擇上要準確，炸藥的使用要嚴格控制，操作人員必須提前做好準備并事先了解礦層的位置，了解礦層的厚度和硬度、頂板的儲存能力等相關因素，再進行鉆孔，以實現精確鉆孔，因為炮孔是爆炸技術的核心，也是爆炸源的爆炸點，如果炸點方向不對，全體的爆炸狀況機會遭到影響。

其次，在裝卸礦體的情況下，不是所有的礦體都可以在爆炸后拋到輸送機上，剩下的卸礦必須由人力完成；下一步是支撐工作面并處理采空區。金屬的摩擦支柱與單一的液壓支架往往能很好地完成開采礦出的支護，實施清理采空區，減輕頂板漏失面積，確保采礦場安全，能夠試著運用垮落法。

3 井下采礦技術的選擇與應用

地下開采礦企業是不是選擇了正確的開采工藝，直接影響到企業的資源回收率和生產效率。為了完成它的優質進步，礦產資源單位在地下開采中，必須挑選與自身開采技術相符的施工工藝，科學正確地采用開采技術，提升開采效率和開采質量，繼而提升單位本身的經濟收益。

3.1 綜合開采技術的應用

綜合開采技術完成了全機械化的井下綜合開采施工，使綜合開采技術達到了高效、低開采成本、高產的帽子。另外，綜合開采技術不需要不部分的采礦工人實施井下的工作實踐，機械化作業程度高，安全系數高，有效降低井下作業人員的作業強度，減少事故的發生，但是，綜合開采技術的運用需要很多的機械化設施，礦產企業的機械化設施成本很高：因此，鑒于礦井開采技術在礦產企業應用的現狀，一些公司在早期考慮設備的固定成本和折舊成本，就像在應用全機械化開采技術的早期階段一樣，礦產企業處于虧損狀態，但將逐漸轉為盈利轉過來，進去綜合開采技術一般也可用于大傾角開采的地質條件，如果礦層爬升角小于55°，綜合開采技術可用于礦產生產。

3.2 一般開采技術的應用

與綜合開采技術相比，一般開采技術運用了人工與機械化相結合的模式。不過由于應用成本低，對地下開采環境要求低，即使開采效率低于綜合開采采礦技術，但在我國礦井下也得到了廣泛的應用，另外，常規采礦設備對礦區適應性較強，一般采礦設備的操作也十分簡單，就算是中小型的礦產公司，也可以板穩固，礦產常規開采技術實施礦井開采作業。

3.3 連采技術的應用

盡管因為技術的制約，連續開采技術在我國地下礦井開采中沒有得到廣泛應用，但仍進行了試點。試驗數據表明，連續開采技術在應用實踐中最主要的問題是礦井當中的通風問題。但連續開采礦生產效率高，礦產質量較好，礦產企業必須加強對礦井開采技術的管理研發，連續性的應用采礦技術。因此，連續開采技術適合用在地質結構不復雜的礦產，礦層傾角應不大于15°，更好的地下工作環境。

3.4 炮采技術應用

爆破開采是一種不太需要固定成本的傳統井下作業，因此在小型礦中得到了大范圍的運用。可是，爆破技術存在諸多不可控因素，爆破技術安全水平較低，這將導致礦產資源出現浪費的現象。

4 結語

隨著社會經濟的長久進步，礦產工業和單位在實施地下開采的實踐中，必須使礦井開采技術適應自身的進步實況。同時需要具備采礦機械化和智能化水平提高、減小礦井開采的耗費，提升礦井開采的成效，才能高效提升單位本身的經濟收益與市場上的競爭能力。