煤礦采礦工程中的采煤工藝與技術(shù)質(zhì)量探索

鄭永亮

摘 要 社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，加快了科學(xué)技術(shù)與設(shè)備的更新速度。與此同時(shí)，社會(huì)發(fā)展對(duì)能源的需求不斷增大，進(jìn)一步地促進(jìn)了煤礦采礦技術(shù)的發(fā)展。煤礦業(yè)為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，煤礦開(kāi)采的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率，同時(shí)在不破壞環(huán)境的基礎(chǔ)上，合理地開(kāi)采煤礦資源。但是在實(shí)際的煤礦開(kāi)采作業(yè)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)安全事故，同時(shí)我國(guó)的煤礦資源也在日益減少，為了保證煤礦采礦的質(zhì)量與效率，就要不斷地革新采礦技術(shù)，以滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展需求。本文針對(duì)煤礦采礦過(guò)程中的采煤工藝與技術(shù)展開(kāi)了探索，并提出優(yōu)化煤礦采礦工程中的采煤工藝與技術(shù)的措施，以期能夠?yàn)榇龠M(jìn)我國(guó)煤礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供裨益。

關(guān)鍵詞 煤礦采礦工程 采煤工藝 充填式采礦 VR技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD82 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2022）03-0077-03

經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展加大了對(duì)資源的需求，煤礦采礦過(guò)程中具有較高的風(fēng)險(xiǎn)，在開(kāi)采煤礦時(shí)，如果選用的技術(shù)不合理，操作不規(guī)范，則有可能引發(fā)各種安全事故，對(duì)采礦人員的人身安全造成威脅，同時(shí)也對(duì)采礦質(zhì)量產(chǎn)生影響。為了促進(jìn)煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，需要不斷地創(chuàng)新采礦工藝與采礦設(shè)備，根據(jù)工藝特點(diǎn)、技術(shù)類(lèi)型優(yōu)化采礦技術(shù)，提升采礦的質(zhì)量與安全性。

1 煤礦采礦工程中采煤工藝與技術(shù)的現(xiàn)狀與重要性

在能源體系中，煤炭屬于不可再生資源，因?yàn)殚L(zhǎng)期埋藏在地下，所以會(huì)產(chǎn)生大量的煤層氣，為采礦人員的日常開(kāi)采工作帶來(lái)了一定的安全威脅。從煤礦企業(yè)角度來(lái)看，為了提高煤礦生產(chǎn)的安全性，實(shí)現(xiàn)最大化的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，就必須要結(jié)合煤礦開(kāi)采的實(shí)際情況，不斷優(yōu)化采煤工藝和技術(shù)[1]。這樣才能夠提高煤礦開(kāi)采的質(zhì)量和效率，從而提高資源利用率，避免出現(xiàn)資源浪費(fèi)的問(wèn)題。但是在實(shí)際煤礦開(kāi)采過(guò)程中，很多中小型煤礦企業(yè)所采用的安全保護(hù)措施都無(wú)法充分保障采礦工作人員的生命安全，存在很多不穩(wěn)定因素。所以，應(yīng)用先進(jìn)的采煤工藝和技術(shù)，才是推動(dòng)煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。現(xiàn)階段煤礦開(kāi)采中主要存在以下幾方面的問(wèn)題。

首先，開(kāi)采效率不高。煤礦開(kāi)采是一項(xiàng)特殊工程，覆蓋面較廣，并且系統(tǒng)性較強(qiáng)，因此必須要使用機(jī)械化與自動(dòng)化技術(shù)，以提升煤礦開(kāi)采的效率與質(zhì)量。由于技術(shù)的局限性，在煤礦開(kāi)采時(shí)一味地使用傳統(tǒng)的方式不僅無(wú)法提升開(kāi)采效率，還會(huì)浪費(fèi)大量的資源，同時(shí)在煤礦開(kāi)采時(shí)伴隨著一定的風(fēng)險(xiǎn)。

其次，煤炭開(kāi)采對(duì)環(huán)境的污染破壞程度較大，在某些開(kāi)采區(qū)域中，長(zhǎng)期使用長(zhǎng)壁采煤技術(shù)，若不及時(shí)的升級(jí)開(kāi)采工業(yè)，則會(huì)加大對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的破壞，生態(tài)環(huán)境被破壞則無(wú)法修復(fù)[2]。同時(shí)使用深挖開(kāi)采方式，會(huì)嚴(yán)重的污染地下水資源。

煤礦資源屬于能源體系中的不可再生資源，煤礦資源長(zhǎng)期埋藏在地下，存在著大量的有害氣體，因此在開(kāi)采煤礦時(shí)會(huì)伴隨著一定的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于煤礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，想要提升采礦的安全性與質(zhì)量，就要不斷地優(yōu)化采礦技術(shù)，提升煤炭資源的開(kāi)采效率與質(zhì)量，提升資源的利用率，避免資源浪費(fèi)。

在開(kāi)采煤礦時(shí)，大部分的小企業(yè)制定的安全措施，很難保證采礦人員的人身安全，尤其是煤層變化程度較大或地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的地區(qū)，存在著較多的不確定因素。若是煤礦開(kāi)采人員按照傳統(tǒng)的作業(yè)方式展開(kāi)煤礦開(kāi)采，不但無(wú)法提升開(kāi)采效率，還可能因?yàn)榉雷o(hù)措施不到位，增加開(kāi)采過(guò)程中的危險(xiǎn)性[3]。對(duì)于復(fù)雜礦井或是不穩(wěn)定煤層，開(kāi)采人員要根據(jù)采掘要求與安全標(biāo)準(zhǔn)對(duì)開(kāi)采環(huán)境進(jìn)行全方位的分析，科學(xué)合理地選用采礦工藝與采礦技術(shù)，提升煤炭開(kāi)采的質(zhì)量與效率。

2 煤礦采礦工程中的采煤工藝與技術(shù)特征

2.1 針對(duì)性

煤礦開(kāi)采的技術(shù)與工藝已經(jīng)較為成熟，并可以結(jié)合以往的煤礦采礦經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)礦區(qū)特點(diǎn)選擇最合理最安全的開(kāi)采工藝。

2.2 復(fù)雜性

煤礦采礦受到環(huán)境因素的影響，對(duì)采礦工藝有著較多的要求，煤礦采礦工程中施工安全是首要前提，提升采礦效率的前提是保障煤礦開(kāi)采人員的人身安全，這增加了采礦技術(shù)的復(fù)雜性。

2.3 風(fēng)險(xiǎn)性

在煤礦開(kāi)采中開(kāi)采工藝與開(kāi)采技術(shù)的使用，在不同的環(huán)境與條件下，都伴隨著一定的風(fēng)險(xiǎn)。若是采礦人員選用的開(kāi)采技術(shù)與礦區(qū)特點(diǎn)不匹配或是技術(shù)操作不規(guī)范，則有可能引發(fā)安全事故。

2.4 精細(xì)化

伴隨著經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，當(dāng)前各行各業(yè)都在朝著精細(xì)化的方向發(fā)展，行業(yè)與領(lǐng)域之間的分工愈加明顯[4]。在煤礦采礦工程中，采煤工藝也要朝著精細(xì)化、智能化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，以滿(mǎn)足行業(yè)發(fā)展的精細(xì)化要求。

3 煤礦采礦工程中的采煤工藝技術(shù)類(lèi)型

3.1 炮采放頂采煤

炮采放頂采煤是一種常見(jiàn)的采煤工藝，通過(guò)滑移支架的形式進(jìn)行放頂采煤，頂梁與支柱支撐著滑移頂梁，在開(kāi)采過(guò)程中要保證前端與后梁連接的緊密度，同時(shí)制作液壓?jiǎn)误w柱。除此之外，開(kāi)采人員要根據(jù)礦區(qū)特點(diǎn)合理的搭配支架數(shù)量。

3.2 機(jī)械化采礦

機(jī)械化采礦是常用的煤礦開(kāi)采技術(shù)之一。煤礦采礦主要有露天開(kāi)采與地下開(kāi)采兩類(lèi)，在露天開(kāi)采中要及時(shí)地清理掉礦體表面存在的泥土或巖石，選用合適的機(jī)器，按照從上至下的順序開(kāi)采。使用機(jī)械化采礦技術(shù)能夠顯著地提升煤礦開(kāi)采的效率，并降低對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的破壞。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械化開(kāi)采工具也在不斷的創(chuàng)新，應(yīng)用機(jī)械化綜合技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)采煤的自動(dòng)化、集中化控制，通過(guò)計(jì)算機(jī)與監(jiān)控設(shè)備能夠控制煤礦開(kāi)采的全過(guò)程。

3.3 地下開(kāi)采

通常在深層煤礦中使用地下開(kāi)采工藝，距離地表較遠(yuǎn)，采礦人員要合理地選用采礦工藝開(kāi)采地底，獲取更多的煤炭資源。在實(shí)際開(kāi)采中使用地下開(kāi)采工藝要科學(xué)劃分煤層，使用探測(cè)儀器全方位地分析礦層地質(zhì)，保證能夠順利地進(jìn)行采煤作業(yè)，并提升煤礦采礦的安全性。

3.4 崩落采礦

崩落采礦工藝主要在巖層剝落或礦層坍塌區(qū)域使用，可以選擇性地進(jìn)行回采。在進(jìn)行崩落采礦之前，要分析煤礦的巖層應(yīng)力，明確崩落點(diǎn)位，控制崩落力度。崩落采礦技術(shù)能夠有效地控制開(kāi)采過(guò)程，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。但受到地質(zhì)的影響若是事前分析不全面，則很容易引發(fā)安全事故[5]。

3.5 充填式采礦

充填式采礦技術(shù)的主要作用是人工支護(hù)，在礦塊與礦房中開(kāi)采人員根據(jù)工作面回采的推進(jìn)進(jìn)度，將充填材料運(yùn)輸至采空區(qū)，控制地表的松動(dòng)程度，在保護(hù)充填體的基礎(chǔ)上，展開(kāi)回采工作。（如圖1）在實(shí)際的煤礦采礦過(guò)程中，開(kāi)采人員要仔細(xì)地辨別礦體，若是存在貴重或稀缺的礦石時(shí)，可以使用充填式采礦工藝來(lái)進(jìn)行采礦。

充填式采礦技術(shù)能夠保護(hù)地表，提升煤礦開(kāi)采過(guò)程中的安全性，同時(shí)也能夠充分的利用廢料，提升回采率與適應(yīng)性。但充填式采礦技術(shù)也存在著一定的缺陷，例如開(kāi)采成本高、投入的人工較多，并且生產(chǎn)效率也不高。

4 優(yōu)化煤礦采礦工程中的采煤工藝與技術(shù)的措施

4.1 塌陷預(yù)警

煤礦開(kāi)采伴隨著一定的風(fēng)險(xiǎn)，若是一味地使用傳統(tǒng)的開(kāi)采工藝，則會(huì)進(jìn)一步地提升煤礦開(kāi)采的危險(xiǎn)性。近幾年來(lái)伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，大部分的煤礦企業(yè)為了提升煤礦開(kāi)采的安全性，不斷地優(yōu)化塌陷預(yù)警體系。在開(kāi)采過(guò)程中使用遙感圖像，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)塌陷區(qū)域的全面監(jiān)控，對(duì)塌陷區(qū)域進(jìn)行合理的分析與判斷，同時(shí)也有助于對(duì)開(kāi)采人員的管理，為監(jiān)測(cè)與記錄提供有效支持。

4.2 加大采礦技術(shù)研究

煤礦采礦是我國(guó)的重要能源產(chǎn)業(yè)，因此要不斷地優(yōu)化與創(chuàng)新采礦技術(shù)，技術(shù)創(chuàng)新需要科學(xué)研究，有關(guān)部門(mén)要加大對(duì)煤礦采礦政策與資金的支持力度，鼓勵(lì)企業(yè)開(kāi)展科研創(chuàng)新，可以設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)研發(fā)經(jīng)費(fèi)，優(yōu)化貸款政策，使煤礦企業(yè)能夠集中精力與時(shí)間研發(fā)煤礦采礦技術(shù)與工藝[6]。煤礦采礦企業(yè)也要注重采煤工藝與技術(shù)的研發(fā)，堅(jiān)持創(chuàng)新理念，提升采煤安全。

4.3 加強(qiáng)危險(xiǎn)因素控制

環(huán)境因素嚴(yán)重地威脅著煤礦采礦工程的安全度，因此煤礦采礦工程中的技術(shù)人員要對(duì)礦區(qū)的環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)地分析，明確礦區(qū)存在的安全隱患，把控開(kāi)采環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)安全作業(yè)。建立科學(xué)的安全管理機(jī)制，提升環(huán)境控制水平。對(duì)于潛在的危險(xiǎn)因素要及時(shí)地處理，全體的開(kāi)采人員要意識(shí)到開(kāi)采過(guò)程中存在的客觀危險(xiǎn)源與實(shí)際危險(xiǎn)源，同時(shí)明確開(kāi)采責(zé)任。在開(kāi)采過(guò)程中要制定嚴(yán)格的煤礦開(kāi)采技術(shù)管理責(zé)任機(jī)制，每一個(gè)承包單位要明確自身的職責(zé)，并且落實(shí)到具體的人員與崗位上，了解煤礦地質(zhì)與環(huán)境情況，減少煤礦開(kāi)采過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)。除此之外要建立第一責(zé)任人制度，對(duì)煤礦開(kāi)采的主要負(fù)責(zé)人進(jìn)行安全管理培訓(xùn)，做到權(quán)責(zé)分明，提升煤礦開(kāi)采過(guò)程中的安全度。

4.4 提升人才水平

煤礦企業(yè)要加大人才的引進(jìn)與培養(yǎng)力度，對(duì)采煤人員進(jìn)行定期的培訓(xùn)，強(qiáng)化采煤人員的專(zhuān)業(yè)技能。同時(shí)在培訓(xùn)中要提高采煤人員的工作責(zé)任感，學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，積攢技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，提升采煤人員的綜合素養(yǎng)。人才質(zhì)量會(huì)對(duì)煤礦開(kāi)采的質(zhì)量起到著決定性的影響，技術(shù)人才是煤礦開(kāi)采中的核心，構(gòu)建學(xué)習(xí)平臺(tái)，幫助技術(shù)人員提高專(zhuān)業(yè)能力，積攢實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使其能夠在煤礦開(kāi)采中科學(xué)地運(yùn)用理論知識(shí)提升開(kāi)采效率，降低開(kāi)采風(fēng)險(xiǎn)。

4.5 完善煤礦開(kāi)采監(jiān)督機(jī)制

想要提升煤礦開(kāi)采質(zhì)量，需要嚴(yán)格地控制作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，完善監(jiān)督法規(guī)，建立責(zé)任保障制度與質(zhì)量機(jī)制。對(duì)于在煤礦開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)違規(guī)或違法的煤礦企業(yè)，要提高對(duì)其的處罰力度。政府也要提高煤礦開(kāi)采的準(zhǔn)入門(mén)檻，取締不合格的煤礦企業(yè)。在煤礦采礦工程中，全體參與人員都要意識(shí)到安全開(kāi)采的重要性，嚴(yán)格地落實(shí)監(jiān)管制度，在實(shí)現(xiàn)安全開(kāi)采基礎(chǔ)上加快開(kāi)采進(jìn)度，提升煤礦采礦效率。

4.6 應(yīng)用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)

在煤礦開(kāi)采中，可以使用可視化計(jì)算技術(shù)，通過(guò)VR技術(shù)能夠獲取大量有效數(shù)據(jù)以及有價(jià)值的結(jié)論，將獲取的數(shù)據(jù)通過(guò)三維圖形與可視化加工，再利用交互作用改變參數(shù)，之后分析計(jì)算結(jié)果，實(shí)現(xiàn)可視化計(jì)算與參數(shù)變化?；谟邢拊椒?，能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)分析，利用VR技術(shù)，通過(guò)顏色深淺能夠判斷物體的大小等。利用VR交互技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多種數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)修改，便于對(duì)比各項(xiàng)數(shù)據(jù)與方案。在煤礦結(jié)構(gòu)分析、工程開(kāi)采可視化設(shè)計(jì)中，能夠拆分結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)，顯示煤礦開(kāi)采線型、計(jì)算煤礦地質(zhì)的結(jié)構(gòu)內(nèi)力與截面應(yīng)力等數(shù)據(jù)。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)各界對(duì)煤礦資源的需求量不斷提高，煤礦采礦中使用科學(xué)先進(jìn)的采煤技術(shù)與工具，不僅能夠提升采煤效率，同時(shí)也能夠提升煤礦開(kāi)采過(guò)程中的安全系數(shù)。根據(jù)煤礦開(kāi)采中針對(duì)性、復(fù)雜性、風(fēng)險(xiǎn)性、經(jīng)濟(jì)化的特征，使用適當(dāng)?shù)牟擅汗I(yè)，優(yōu)化采礦技術(shù)，提升人才水平，才能促進(jìn)我國(guó)煤礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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