采礦工程技術的發展及實踐探討

＊羅瑞鵬

（山西省長治經坊煤業有限公司 山西 047100）

在新時期環境下，煤礦產業的發展要在采礦工程的技術創新方面展開持續的探索，加大投入力度，提高采礦工程技術應用的安全性、有效性。利用新型采煤技術手段，對煤礦開采生產過程進行優化，要結合刨煤機采煤技術炮采放頂煤技術、小階段爆破落煤技術、崩落采礦技術、充填采礦技術等類型，實現技術升級，明確采礦工程技術未來的發展趨勢，提高生產效益。

1.煤礦開采技術現狀

自我國進入到了改革開放的新時期以來，煤礦產業作為國民支柱性產業，進入到了嶄新的發展時期，步入全新的發展階段后，在礦井開采活動中引進新技術、新工藝、新方法，已經成為了煤礦開采活動必然的轉型和發展方向。煤礦開采的技術應用效果有所增強，提高煤礦開采的技術應用水平，實現煤礦開采技術的可持續發展目標，以保證生產安全為落腳點，旨在創造更高的生產效益、安全效益。

目前根據煤礦安全生產標準化和煤礦安全規程的有關政策和標準要求，煤礦生產中需要對煤礦的開采情況加強分析，掌握地質賦層的具體情況，對煤層開采技術和裝備加強合理利用，提高煤礦生產的機械化水平，保證企業的生產安全，提高生產質量和生產效益。利用新工藝、新技術、新設備，煤礦企業目前已經向著高效生產、安全生產的方向轉型，以實現節能、環保、高效生產的目標[1]。

2.采礦工程技術類型

(1)刨煤機采煤技術

刨煤機采煤技術是煤礦生產和開采活動中的一種新技術方法，利用刨煤機采煤技術，采煤生產的質量和效率較高，節約了大量的時間成本，煤礦開采的速度快、效率高，節約了大量的人力資源和物力資源的成本投入。在刨煤機采煤技術應用中，刨煤深度為0.25m，刨力大，在淺層煤礦中層煤礦的開采活動中，該技術適用性較強。和過去的刨煤機采煤相比，現階段現代化的拋煤機采煤技術應用體現出了明顯的功能優勢，有著全新的功能特點，其智能化水平更高，機械化水平有所提升。

采礦人員不需要親自尋找刨煤的平面，可以利用刨煤機自身的功能，選擇合適的平面進行刨煤生產，因此刨煤機采煤技術的應用下，大量的人力和物力資源得到了節約，增強了刨煤生產的安全性、可靠性，營造了安全生產的環境。目前在我國的煤礦開采活動中，刨煤機采煤技術已經得到了愈發廣泛的運用，并且向著智能化、機械化的方向不斷發展，以實現拋煤機采煤技術升級和創新為目標，未來煤礦開采中的技術應用要以拋煤機采煤技術作為主流技術手段，逐步的探索和前行[2]。

(2)炮采放頂煤技術

炮采放頂煤技術應用在超過5m厚度的煤層中具有一定的應用優勢，炮采放頂煤技術是由兩大技術部分共同構成的，分別是頂梁技術和支柱技術，與其他類型的采礦工程技術類型相比，炮采放頂煤技術的安全性和可靠性更強。采煤技術應用具有顯著優勢，因為其中應用到的支架有著簡單的結構，穩固性強，生產過程安全，并且支架具有移動性，使用過程便捷、靈活。在制作支柱和制作頂梁方面，投入的成本較小，因此炮采放頂煤技術的經濟成本較低，在中小型的煤礦開采活動中，該技術已經成為了首選的采煤技術手段，提高了采礦工程的技術應用經濟性和綜合效益。

(3)小階段爆破落煤技術

小階段爆破落煤技術應用于5m左右厚度的煤層中，適用性較強，并且煤層傾斜角度不低于40%時，利用該技術可以充分體現出技術優勢。利用小階段爆破落煤技術進行采煤生產活動的過程中，首先需要進行煤區段的劃分，再分段進行小段的爆破采煤生產活動。該技術應用的采煤效率較高，但是由于技術要求較高，并且完成爆破之后，煤礦回采率水平較低，因此增加了資源浪費的風險，這與煤礦資源的可持續開發利用的理念相互背離，具有一定的技術局限性。

在利用小階段爆破落煤技術進行采煤作業的過程中，技術人員尤其要注意保證施工過程的安全性，在爆破時必須要保證爆破區域內沒有施工設備和工作人員，才能進行爆破生產，確保人員安全、財產安全。目前在分布區域較為偏遠的中小型煤礦采煤中，利用小階段爆破落煤技術較為常見。

(4)崩落采礦技術

崩落采礦技術在采礦工程中是以崩落圍巖的方式進行生產的一種采礦技術手段，將圍巖崩落實現地壓管理的過程，也就是崩落礦石過程中，用自然崩落、強制崩落圍巖的方式進行采空場填充，從而管理地壓，達到控制地壓的目的。利用崩落采礦技術時，主要采取的方法包括單層崩落法、分層崩落法、階段崩落法、分段崩落法，廣泛應用到了我國的煤礦采礦實踐活動中。在地下采礦總量中，利用該方式和技術手段進行采礦，占比達到了35%，近些年來，呈現出了持續增長的發展趨勢，崩落采礦法分類見圖1[3]。

圖1 崩落采礦法分類

(5)充填采礦技術

充填開采技術主要應用的場景是在鐵路公路下區域、建筑物下面區域以及水源底部區域位置，利用充填采礦技術的過程中，需要在被開采過的煤炭空缺區域內使用其他材料進行填充，改善作業面的承壓力，緩解過大的壓力，保證煤炭開采活動的安全性和高效性。利用充填開采技術，技術人員需要對開采上覆巖層運動規律進行總結，深入研究地表下陷的規律，針對開采系統參數進行優化，集中地表建筑物、地下水資源保護等需求，對相關參數進行優化。目前利用充填采礦技術的過程中，需要從沉降控制理念和關鍵技術應用的層面，對技術和工藝進行優化，將各種充填技術和組合充填技術有機組合，設計近水體開采技術方案，研發先進裝備，優化工藝參數，提高技術應用的效果。

3.采礦工程技術實踐方法

(1)井下采煤

煤礦井下采煤生產活動中，如果煤層傾角大于10°，此時需要采取水平開采的方法，在開采過程中，注意對開采水平工作面區段進行劃分，完成了一個工作面的生產之后，才能夠繼續投入到下一個工作面的作業中。在煤礦井下采煤生產活動中，要按照由遠及近的原則，對工作區段具體情況加強掌握，展開對周邊煤區的采煤活動。關注井下情況，注意井下采煤活動的動態變化，了解井下的水源情況，根據有水和無水的實際情況進行水下采煤和旱采作業。旱采生產最常用的采煤方式為柱式采煤法和壁式采煤法，利用該方式操作過程簡單，可以取得良好的采煤效果。

(2)急傾斜煤層采煤

在急傾斜煤層進行采煤生產的過程中，要對采礦區段進行劃分，針對回采和采礦的便捷性進行分析，合理進行區段劃分，保證采煤過程的高效性和安全性。分區段的情況和采煤效率有著密切的相關性，要確保分區段科學、合理，順利的開展煤礦采礦活動，提高生產效率，要采取有效的措施，保證采礦層垂直高度合理性，延長工作面長度，對巷道內的通風系統進行合理的布置規劃，確保采煤生產活動安全性[4]。

(3)露天采煤

露天采煤中，前期的準備階段是十分重要的，要由專人進行前期的檢測，了解自然環境、地質條件、地域特征，掌握煤層結構的特點，將井田劃分成不同的工作面。在開采中，按照由上至下的原則進行采煤作業，露天采煤的過程中要暴露煤層，首先就需要對煤層表面巖層進行松動處理，使用采掘器采集煤層向安全地帶輸送。

突破工作空間的制約，保持露天采煤中空氣暢通，不需要使用通風裝置，利用采掘設備進行生產，效率較高，節約了時間成本、人力資源成本的投入，提高了生產安全性和高效性。露天采煤技術應用方法具有較高的資源回采率，提高了對資源的充分利用效率，節約了煤礦開采活動中的成本，不過該方式需要占據較大的土地資源面積，會對周邊的環境造成污染，增加了環境污染風險。

4.采礦工程技術的發展趨勢

(1)建立起健全的采煤技術體系

在煤礦開采行業的可持續建設和發展中，未來的采礦工程技術應用要逐漸向著高效化、安全化的方向發展，明確未來的發展趨勢，建立起健全的采煤技術體系，目前我國的采煤技術應用已經逐步的升級，發展到了開挖煤層深層的時期。新形勢下的采煤施工技術應用和早期的采煤技術相比，有了更高的要求，包括煤層硬度、坍塌防護技術、滲漏防護技術、支護強度，均是在采煤施工中要考慮的要點。

新發展時期的采煤技術要提高應用水平，向著科學、高效、安全的方向發展，建立起完善的采煤技術體系，強調硬頂板、淺埋深的技術特點，構建采煤技術體系，快速處理頂板。以傾斜深孔爆破和巖層的定向水力壓力為核心，加強對頂板的快速處理，提高頂煤開采和回收效率，并在此基礎之上，保證施工人員安全，實現采煤技術的安全、高效應用目標，井田、礦田和礦區布置見圖2。

圖2 井田、礦田和礦區

(2)優化巷道布置

在我國社會經濟發展的新時期，社會生產、人們生活對煤礦開采有了更高的要求，各個行業領域均要向著綠色、環保、節能和可持續發展的方向探索，煤礦開采行業發展中，利用綠色能源開采技術，要適應新形勢，減輕污染，降低對環境的破壞。

尤其是在煤礦開采中，煤矸石污染是最普遍的污染問題，為了針對煤矸石污染風險加強防范和有效的控制，有必要強化對當地的地質構造狀況的深入研究和分析，對開采巷道展開優化設計，確保開采巷道設計的科學性、合理性，提高開采工藝的應用效果。通過對技術和工藝的優化，提高煤礦資源的開采水平，節省開采時間，提高開采效率，使巷道布置和煤礦開采活動形成良好的適應性，集中進行煤礦開采生產活動，降低碳排放等廢物的排放量，與環境相適應，提高巷道布置的科學性和合理性效果[5]。

(3)加強深井技術應用

采礦工程技術應用未來的發展要進一步向著深井技術應用方面探究，提高技術應用的水平，我國煤礦淺部資源易采資源數量有所減少，煤礦開采未來將會進一步向著深部煤礦探索、發展。煤礦深部資源的巖層溫度高，地壓大，埋藏深度大，在開采過程中，面臨的難題更多，生產形勢更加復雜，利用深井采礦技術要在煤礦提升、結構支護、地下排水和通風系統等方面，達到一定的技術標準。

對采礦工藝機械設備的適應性提出較高要求，在深井技術的開發中，技術人員需要保證采掘技術具有較強的適應性，對低能耗技術、安全高效的技術進行研發、升級，提高深井技術的開發和應用水平。對煤礦設備的綜合性能加強改善，大力發展低能耗技術、安全技術、高效技術，將更多的深井煤礦資源開發和利用起來。

(4)采煤技術智能化

21世紀是智能化的時代，也是知識經濟的時代，數字化技術、智能化技術已經成為了采煤技術現代化轉型和發展的趨勢，以計算機技術為依托，利用各種先進的技術手段進行煤礦生產活動，要將定位技術、通信技術、現代信息技術的功能優勢利用起來，提高采煤自動化、智能化水平。創新傳統的采煤生產工藝，加強采煤技術的智能化建設，在無人工作面、遙控采礦、智能礦井等智能化的采礦技術應用中，提高生產水平，強調生產安全。

智能化采礦技術的應用和推廣下，要同時開發和應用大量的智能設備以及配套的技術措施，我國在智能化采礦技術的研發和應用方面，仍舊還需要不斷的探究，借鑒發達國家的先進經驗，建立完善的智能化采礦技術體系。其中要涵蓋露天、地下礦通信技術、數字化礦山技術、定位與導航技術、過程監控技術、信息處理技術，利用智能化控制的方式，合理利用采礦設備，提高生產效率[6]。

5.結論

綜上所述，在新形勢下煤礦開采活動愈發頻繁，以提高生產質量、生產效率為目的，引進先進的采煤技術，要向著安全、環保、科學、高效的方向探究發展。通過對新型采煤技術的創新應用，提高生產質量，營造安全的生產環境，降低對環境的破壞和污染，為煤礦事業的發展夯實基礎，推動煤礦產業的可持續建設和穩定運行，提高我國的國民經濟建設水平。