煤炭開采技術(shù)發(fā)展方向探討

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（山西蘭花集團莒山煤礦有限公司 山西 048002）

引言

煤礦是我國經(jīng)濟發(fā)展非常重要的動力來源，煤礦工業(yè)也有力的推動了我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展。為了適應(yīng)不斷變化的市場形勢和我國國民經(jīng)濟的發(fā)展變化，我國的煤炭開采企業(yè)在長期的發(fā)展中也在不斷提高自己的生產(chǎn)技術(shù)和完善相關(guān)的管理水平。近年來，隨著科技力量的不斷發(fā)展，我國的煤礦開采技術(shù)也在不斷創(chuàng)新改革，為企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益的提高做出了重大貢獻。

1.當(dāng)前我國煤礦開采技術(shù)中存在的問題

(1)造成的環(huán)境污染嚴(yán)重

近年來，我國的科技力量在不斷的發(fā)展創(chuàng)新，使得煤礦的開采技術(shù)也在不斷改進，企業(yè)生產(chǎn)效率的持續(xù)提升也同樣帶來了環(huán)境污染問題的日益加劇。在煤礦開采過程中，需要將煤礦礦井里面的水不斷往外排出，這種情況直接導(dǎo)致了當(dāng)?shù)氐牡叵滤怀掷m(xù)下降，在這個過程中礦井的承載能力也會持續(xù)下降，導(dǎo)致了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重的破壞。而且還有很多的小煤窯在開采的進程中，為了能夠有效降低成本并沒有采取預(yù)留煤柱的預(yù)防對策，導(dǎo)致風(fēng)險發(fā)生的可能性大大增加；部分小煤窯在開采和挖掘生產(chǎn)中并沒有進行合理的規(guī)劃，甚至對我國國有的煤礦預(yù)留煤柱進行肆意采挖，造成了煤礦的嚴(yán)重破壞，而且還造成了底層錯動，地表嚴(yán)重下沉，對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成了比較嚴(yán)重的破壞。

(2)煤礦開采技術(shù)發(fā)展中的安全問題

在我國煤礦企業(yè)的發(fā)展中，安全問題是煤礦企業(yè)在生產(chǎn)發(fā)展中面臨的最為嚴(yán)峻的問題。安全事故不僅嚴(yán)重威脅著工人的生命，而且對企業(yè)的發(fā)展也造成了很大的影響。雖然煤礦企業(yè)的開采技術(shù)在持續(xù)改進，但是近年來由于管理不到位以及生產(chǎn)技術(shù)的落后等各種問題，導(dǎo)致了煤礦生產(chǎn)中安全事故頻發(fā)。造成這個問題的原因是多方面的：企業(yè)在生產(chǎn)中過分追求經(jīng)濟利益而忽視了安全管理問題；施工人員的素質(zhì)低下，對安全問題沒有清楚的認(rèn)識，安全防范不到位，而企業(yè)也缺乏相應(yīng)的監(jiān)管；生產(chǎn)技術(shù)落后，企業(yè)為了降低成本并沒有引進先進的技術(shù)，仍然使用落后的生產(chǎn)技術(shù)等。以上這些問題都有可能造成煤礦企業(yè)在生產(chǎn)中發(fā)生安全事故。因此企業(yè)在生產(chǎn)發(fā)展中一定要從管理和技術(shù)兩個方面不斷加強對企業(yè)的改進，確保企業(yè)的生產(chǎn)安全能夠再上一個臺階。

(3)過度開采造成的資源枯竭

在煤礦企業(yè)的發(fā)展中，經(jīng)濟利益的驅(qū)動使得我國很多的煤礦開采企業(yè)在發(fā)展中毫無計劃的進行大量的開采，甚至是掠奪式的大量開采，導(dǎo)致我國有限的煤炭礦產(chǎn)資源面臨即將枯竭的局面。煤炭資源屬于不可再生資源，我國的人口數(shù)量也在持續(xù)增加，當(dāng)前現(xiàn)有的煤礦資源無法滿足我國龐大的人口對于資源的需求，如果這樣的情況持續(xù)惡化的話就會造成我國礦產(chǎn)資源的提前枯竭，對子孫后代造成的傷害是非常嚴(yán)重的。

(4)生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)更新速度慢

當(dāng)前我國煤礦開采行業(yè)使用的大多都是機械設(shè)備，機械設(shè)備的技術(shù)水平?jīng)Q定著煤礦開采的安全性和質(zhì)量。在當(dāng)前我國的很多煤礦企業(yè)中，為了能夠不斷壓縮成本，企業(yè)在生產(chǎn)中并不重視對先進技術(shù)的引進。仍然使用老舊的設(shè)備進行生產(chǎn)，一方面生產(chǎn)效率低下，另外一方面由于設(shè)備落后，對開采過程中的地下施工環(huán)境無法做到有效監(jiān)測，而且設(shè)備的自動化程度不高，人員在操作時很有可能失誤導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。還有落后的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備在使用中容易發(fā)生故障，而且企業(yè)在管理中也缺乏對設(shè)備的保養(yǎng)和維護，這也為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)埋下了巨大的隱患。

2.煤炭開采技術(shù)發(fā)展方向

(1)煤礦開采技術(shù)與工藝的選定

煤炭行業(yè)的發(fā)展和進步需要從采煤的方法和工藝上進行改善。采煤工藝流程的提升能夠在很大程度上改善煤礦開采的整個行業(yè)的發(fā)展。當(dāng)前時期的煤礦開采的工藝更加偏向于朝著高效、高質(zhì)量的方向發(fā)展，在生產(chǎn)中將傳統(tǒng)的采煤技術(shù)和先進的采煤技術(shù)進行有機結(jié)合，通過采煤設(shè)備和生產(chǎn)過程中使用的監(jiān)控系統(tǒng)的改進，保證采煤的可靠性與高效性，不斷改善采煤的流程工藝。進行采煤工藝創(chuàng)新的同時還需要開發(fā)煤礦的高度集約技術(shù)，使得煤礦開采生產(chǎn)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高度集中。

(2)深礦井開采技術(shù)

在煤礦開采作業(yè)中，對于施工過程中圍巖應(yīng)力過高的情況，需要通過強化支護進行處理；針對煤礦開采的過程中發(fā)生的突水的問題，利用傳統(tǒng)的方式就可以實施處理，在這個過程中預(yù)防措施也是非常重要的，而且還要配合現(xiàn)代化技術(shù)進行優(yōu)化和改進。在實施深礦井煤炭的開采作業(yè)中需要注意：對開采區(qū)域中的礦壓進行有效的調(diào)整，對沖擊低壓的問題實施有效的防范，同時還需要保障礦井中能夠有良好的通風(fēng)，根據(jù)實際情況對礦井中的布局進行有效的調(diào)整；在整個過程中需要克服的重點和難點是礦井中的應(yīng)力場的分布情況以及圍巖的狀態(tài)；在煤礦開采的過程中，采煤作業(yè)現(xiàn)場的工作環(huán)境發(fā)生變化；礦井中能夠?qū)崿F(xiàn)高效率開采的相關(guān)技術(shù)和手段等。

(3)“三下”的開采技術(shù)

對煤礦開采中的上覆巖運動和地表的沉陷的規(guī)律進行深入研究，研究在開采中設(shè)置的系統(tǒng)參數(shù)與優(yōu)化方案，能夠最大限度滿足建筑物與地下水資源保護的需求；對進水體的開采設(shè)備和設(shè)計進行深入研究等。在研究中實現(xiàn)對關(guān)鍵技術(shù)的持續(xù)優(yōu)化，包括對煤礦開采過程中沉陷問題的控制以及土地破壞的修復(fù)；研究生產(chǎn)中不同種類的組合技術(shù)和填充技術(shù)，有效利用填充技術(shù)將矸石等填充材料填充到礦井中，能夠有效的防止矸石被排放出來造成的生態(tài)環(huán)境的破壞。在作業(yè)過程中有效控制巖層的轉(zhuǎn)移，防止地面塌陷造成的生產(chǎn)中安全事故的發(fā)生以及對土地造成的破壞。另外，在對技術(shù)的改進中還包括對礦區(qū)周圍村莊的加固和保護等技術(shù)，確保煤礦的開采不會影響到周圍村莊人們的正常生活。

(4)對巷道中的布置進行優(yōu)化，有效減少在開采中矸石的排放

對現(xiàn)有的開采方法和礦區(qū)的開采布置規(guī)劃進行優(yōu)化，使煤礦的開采能夠獲得最大的經(jīng)濟效益。針對煤礦開采地區(qū)的地質(zhì)條件以及巷道的布置和規(guī)劃，需要保障開采的布置和方法能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)配置。整個煤巷中一般布置單一的煤層開采，矸石一般情況下不能離開地面，在一定程度上對生產(chǎn)系統(tǒng)進行了簡化，使生產(chǎn)中真正實現(xiàn)了無軌膠輪和單軌吊運輸?shù)囊惑w化，通過礦井的井口直接到工作面，實現(xiàn)綜合采掘技術(shù)和綜合挖掘能夠同步進行，大大提高煤礦開采的生產(chǎn)效率。在對研究矸石應(yīng)用于井下進行直接處理以及用作填充材料的技術(shù)可以有效的減少煤礦開采中污染的來源，對開采過程中使用到的生產(chǎn)系統(tǒng)進行簡化，以便能夠不斷提高開采的效率。在對巷道布置進行優(yōu)化設(shè)計中，需要通過對巷道的內(nèi)部布置進行簡化，不斷實現(xiàn)對采礦區(qū)和工作面的參數(shù)進行優(yōu)化和調(diào)整，使得生產(chǎn)技術(shù)能夠在采礦中實現(xiàn)單一煤層集中開拓，實現(xiàn)采礦過程中回采的集中化，將巖巷的掘進率調(diào)整到最低，在實際作業(yè)中多開一些煤巷，使矸石的排出量減少。

通過以上方式的改進能夠大大提高煤礦開采的效率，而且減少在煤礦開采過程中可能對環(huán)境造成的污染，最大限度的實現(xiàn)煤礦開采行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

(5)采場圍巖的控制技術(shù)

采場圍巖的控制技術(shù)也是煤礦開采中非常重要的生產(chǎn)技術(shù)。在進行技術(shù)改進中首先要健全圍巖控制的相關(guān)理論，采取有效的開采控制技術(shù)使得煤礦開采工作能夠高效實施、順利進行。在對我國的礦山壓力的相關(guān)研究，使用不同領(lǐng)域的技術(shù)方法，結(jié)合煤礦開采中的實際情況，不同的煤層以及差異化的開采條件進行有效研究，對煤礦開采場地的圍巖控制技術(shù)進行不斷的優(yōu)化；放頂煤的開采巖層、支架-圍巖的作用機理。在技術(shù)改進中需要結(jié)合頂煤的放置規(guī)律，試著利用離散元的方法，以放頂煤優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)為原則，實現(xiàn)對頂煤的高效回收。

對于頂板動態(tài)問題以及支護質(zhì)量的監(jiān)測技術(shù)，對現(xiàn)有的檢測技術(shù)進行不斷的調(diào)整和優(yōu)化，將智能檢測設(shè)備和系統(tǒng)應(yīng)用到監(jiān)測系統(tǒng)中，使得監(jiān)測儀表的功能更加完善，同時還需要對監(jiān)測儀表實施簡化，使其能夠直接呈現(xiàn)出最終的監(jiān)測結(jié)果；對于遇到的堅硬與破碎的頂板的問題，對煤礦開采中使用的巖層的控制技術(shù)進行研究和改進，實現(xiàn)其在生產(chǎn)中的高效率生產(chǎn)以及低成本運營，在對堅硬的頂板進行處置時，使用高壓注水與化學(xué)加固相結(jié)合的方法進行技術(shù)的改進，這個過程相對比較繁瑣，而且成本也比較高。可以針對該問題進行新的生產(chǎn)技術(shù)與工藝的研究，從生產(chǎn)實際中存在的問題進行分析和改善，最終實現(xiàn)對整個技術(shù)的優(yōu)化和改進。對沖擊性礦壓顯現(xiàn)的發(fā)生機理進行技術(shù)方面的研究與分析，研制準(zhǔn)確的預(yù)報技術(shù)。

采礦圍巖的控制技術(shù)對整個煤礦開采行業(yè)的發(fā)展有重要的影響，通過技術(shù)的改進不但能夠有效提高生產(chǎn)的安全性，降低企業(yè)生產(chǎn)運營中的風(fēng)險，保障工人的施工安全。而且通過技術(shù)的改進可以在很大程度上提升企業(yè)生產(chǎn)的效率，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，促進煤礦開采行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

3.結(jié)束語

煤礦開采是我國經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分。但是安全、環(huán)境污染以及資源的過度開采問題一直都是煤礦企業(yè)在發(fā)展中面臨的嚴(yán)峻問題。這些問題的出現(xiàn)給整個行業(yè)的發(fā)展都造成了很大的阻礙，針對這些問題，需要在發(fā)展生產(chǎn)不斷追求經(jīng)濟效益的同時要實施對煤礦開采中技術(shù)的改進，通過利用先進的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)流程和工藝優(yōu)化的方式實現(xiàn)整個煤礦開采過程總體的優(yōu)化。使我國的煤礦開采企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，也使我國的自然資源得到合理的開發(fā)和利用，為人類的生產(chǎn)和發(fā)展服務(wù)。