井下礦井開采技術及采礦工藝的選擇研究

王守波

（呼倫貝爾蒙西煤業有限公司，內蒙古 呼倫貝爾 021000）

礦井開采是一項相對復雜、技術性較強的任務。開采時，首先必須要保證安全，才能實現增產增效開采技術的好壞直接影響著礦產的生產和安全，只有增強整體技術能力，才能保證開采質量。如果該技術操作不合理，存在著巨大的安全風險，一般情況下導致采礦故障，不可能順利進行開采，如果重則會造成礦井坍塌事故，危及工人生命。隨著礦產資源需求的增加，現代礦井的開采規模也隨之增加，一些礦產企業需要采用良好的技術格式，進行科學開采，為經濟建設提供更好的服務，以確保安全和質量，大量的礦場魯莽開采、過度開采等，生產過程中造成許多安全隱患。礦井開采生產技術和開采方法必須根據實際情況進行選擇，才能最大限度地實現安全高效的生產目標。以下主要圍繞著我國礦業開采之中存在的問題展開簡單分析與探討。

1 目前國內礦業開采現狀以及存在的問題

1.1 我國礦產開采業發展現狀

中國目前的礦產開發技術還比較前衛，但目前地下采礦問題，仍需要對現狀進行綜合分析，據此找到解決方案。盡管大型設備生產過程已經投入開采，并且開采速度不斷提高，但供需矛盾仍然存在。我國目前礦產資源整合的程度還不是很高，礦產資源利用率需要不斷提高，才能有效地在節省資源的情況下，謀取最大利益[1]。

1.2 我國礦業開采存在的問題

礦產品開采過程中，由于我國整體機械化程度不高，導致礦產品生產和運輸存在一些問題。井下工作是一個尤其危險的職業，是高度集中的開采，由于恐懼或者疾病而導致井下工人無法正常施工，甚至發生危險。這也是中小企業急需解決的事情。由于非法操作而導致安全生產的問題，這也是中小企業的詬病[2]。

2 現有礦井開采技術

2.1 傳統開采技術

傳統的采礦將簡單的機械運輸和大量的勞動結合起來。基于這一點，企業已被證明能夠降低成本并追求最大的利益。簡單的機械化在一定程度上縮短了開采時間，但仍然需要進行大量勞動，勞動的消耗也是傳統采礦技術的一大特點。

2.1.1 連續開采技術和爆破開采技術

連續開采技術對地下礦山有著非常嚴格的要求。連續開采技術在常規開采與現代綜合機械化開采的過渡時期得到了廣泛的應用。它也廣泛用于現代小作坊和小企業，因為此類礦業具有低成本，高收益的特點。連續開采過程中，需要穿梭車和運輸機來運輸礦產資源，在地下使用叉車來組織地表工作。整個生產過程都是機械化生產，但仍然存在著明顯的缺陷。費力，收益卻不高，整個生產過程中存在不平衡，回報率低，安全性低，費力大；爆破技術是指在生產過程中進行爆破作業，運輸過程采用半機械半人工的方式進行。這種生產方法相對簡單、暴力，但由于其獨立性高，可以在工作面復雜的情況下使用爆破方法，但一定要注意使用的安全性，這種爆破威力大，極大地增加了礦井塌落的風險[3]。

2.1.2 機械化開采技術

全程機械化開采技術是現有大中型企業常用的開采技術，在具體的開采過程中，每個生產階段都采用高度集中的機械化生產模式，最大程度上機器對人力的替代，只需少量的動力就可以控制機器，最大程度地節省人力支出，但這種先進的節約型生產模式對企業的初始成本要求高，設備成本高，這對小商家、小匠人來說較難，這也是現代礦產開采的終極發展方向。機械化生產的一個好處就是減少了傳統采礦生產的時間和安全生產問題，公司根據需要不同地區可以采取不同的工藝，購買高端設備后，減少了人力。為企業的長期可持續發展，降低人力成本，增強企業實力[4]。

2.2 深井采礦技術

隨著開采率和開采速度的提高和數量的增加，兩層厚度加深，如果不進行仔細研究，隨意開采，就會造成很大的浪費。要想通過技術完全開發深層的礦產資源，則必須提高深部礦山開采技術，掌握技術核心要點，運用重要技術來理解核心要點。礦物壓力控制、沖擊防震、氣體對策、深井通風、井端防治等改進，每項技術都必須發揮作用。開展技術創新時，針對優先問題執行難點捕捉主題，有效實現技術多產，全面強化深部巖石狀態，應力場分布特征，車間變化，勘探軟巖鉆進，設備懸掛，沖擊監測測量等，確保礦產資源的多產[5]。

2.2.1 三下開采技術

礦井開采主要是在地下進行的，可以說，對于復雜的地下礦層基本情況，不僅要在技術上進行改進，更重要的是要保證安全。為了保證礦山的質量和安全，有必要對井下情況進行全面調查，進行現場調查，確保生產過程中人員設備的安全。重點研究地下礦層規則，通過兩種技術：數值模擬和相似材料模擬。通過對涂覆巖運動和地面沉降的模擬，無需實際操作，就可暴露出問題所在，并且有效地解決模擬中出現的問題。只有安全生產，才能有效地實現對生態環境的把握。只有重視地表和地下條件的開采，充分保護各種資源，才能實現高效生產[6]。

2.2.2 減少排放開采技術

要從整體上提高開采技術，就必須根據實際情況進行技術創新和技術改革，并對現有的采礦方法和開采安排進行系統分析，提高開采效率，通過改進開采的技術來提高礦井的生產效率。提高生產能力的辦法是通過改善礦井地質開挖通道，布置技術研究，確保礦井開采技術、礦層狀況各要素的正常狀態，不需要運礦井，保證技術應用與開采現場情況相適應，降低生產過程中不必要的消耗，盡量減少不必要的運輸。

3 采場圍巖控制技術

3.1 完善采場圍巖控制理論

要不斷學習理論，從理論基礎支撐采礦技術的進步?；诨娱_挖理論和圍巖控制技術，堅持理論研究、技術支撐、現代分析，形成新經驗、新突破、新理論。不斷提高地質勘探技術水平，通過理論研究、理論集成、技術支撐、現代分析與有機交流等理論與技術手段，全面掌握礦產資源礦層的整體布局。

3.2 使用高技術低成本巖層控制技術

隨著技術的進步，各種新技術和新工藝得到實際的推廣，與傳統深孔爆炸硬頂板技術等領域的技術相比，實際操作過程中，技術冗雜、操作難度高，實際操作應用低，應用成本也比較低，與能源淘汰和高端能源生產的需求不匹配，完全進行技術創新。能夠基于原有的技術形式，開發出新器械、新理論、新材料，充分解決礦井開采問題，保證整個開采的有效性和連貫性。

3.3 設立頂層礦井開采和支架圍巖

若想開采頂層礦井，一定要進行一系列的分析，采用軟件進行有限元處理，建立合適的力學模型，研究破碎機理、基本頂等礦層關系，在擁有理論支撐之后，全面發揮技術手段，實現技術轉化，最大限度提高回收效率。

4 開采方式的選擇

對于不同的情境，不同的井下作業環境，應該采取不同的采礦技巧，以謀取最大利益。進行礦物開采要根據當前環境，做出最合理的反應，主要目的是為了最大化公司的利益。同時，企業是基于減少非理性生產排放的原則，提高井下的安全工作效率。采礦是必要的，同時要結合不同的情況和現有的生產條件、公司的管理水平和公司目前的設備水平，做出完整的分析決策，并做出不同的工藝選擇。由于現階段中國的許多礦物質分布在復雜地質環境中，工廠有必要進行多層次的挖掘，需要根據具體的情況，選擇不同的技術，在挖掘的過程中不斷分析具體情況，并進行改善選擇。

4.1 成本至上的選擇

傳統采礦技術的最大優勢是價格領先戰略，低成本是主要優勢，價格越低，公司的成本就越低。然而，這種生產模式的生產并不樂觀，總量只有四分之一用于開采，采礦量只有約三分之一水平。在整體采礦、價格競爭的策略基礎上，傳統的采礦技術應用于短途地表采礦生產，操作技術容易使用，而且可以忽略員工的培訓成本。

4.2 高難度礦層處理

爆破采礦法和重定向采礦法廣泛應用于高難度采礦層的有序掘進，當礦臺不能有序開采時，這兩種工藝被大量使用，地形結構在復原層和急傾斜地層中常采用爆破掘進法。在淺層、近水層開采時，常采用連續采礦法。然而，與其他生產工藝相比，勞動力的生產環境較差，生產效率低，而且這兩種生產工藝存在著不可避免的生產弊端，但爆破開采工藝操作簡單。連續收集過程最大的缺點就是連續收集過程的資源回收率低，員工工作的通風環境差。

4.3 發展歷史趨勢

綜合歷史來看，全程開采是機械化生產發展的必然趨勢，該生產過程具有能耗低、安全、產量多的特點，但對工人的要求較高。機器操作難度大，但對于傳統的欠發達工人來說，勞動強度大大降低，改善了工作條件，這種工藝可以促進公司整體的可持續發展，能夠有效地制定一個完整的生產系統，有效地提高企業的管理運營水平，但這樣的綜合開采模式適合于簡易、資源高效的開采。

5 結語

目前，在我國采礦業的發展中，機械化開采已經成為當今大時代下的必然趨勢，其安全程度和生產高效率都是其他采礦方式無法比較的，能最大限度地節約成本，解放人力。然而在現階段，礦物開采工作不能采用單一的生產模式，需要結合自身，采用綜合利用各種方法進行開采。公司必須制定發展藍圖，并考慮到企業的地位和整個行業的發展，最終實現可持續發展。