煤礦采礦工程中的采煤工藝與技術質量探索

鄭永亮

（永城煤電控股集團有限公司 新橋煤礦，河南 商丘 476600）

經濟社會的發展加大了對資源的需求，煤礦采礦過程中具有較高的風險，在開采煤礦時，如果選用的技術不合理，操作不規范，則有可能引發各種安全事故，對采礦人員的人身安全造成威脅，同時也對采礦質量產生影響。為了促進煤礦企業的可持續發展，需要不斷地創新采礦工藝與采礦設備，根據工藝特點、技術類型優化采礦技術，提升采礦的質量與安全性。

1 煤礦采礦工程中采煤工藝與技術的現狀與重要性

在能源體系中，煤炭屬于不可再生資源，因為長期埋藏在地下，所以會產生大量的煤層氣，為采礦人員的日常開采工作帶來了一定的安全威脅。從煤礦企業角度來看，為了提高煤礦生產的安全性，實現最大化的經濟效益和社會效益，就必須要結合煤礦開采的實際情況，不斷優化采煤工藝和技術[1]。這樣才能夠提高煤礦開采的質量和效率，從而提高資源利用率，避免出現資源浪費的問題。但是在實際煤礦開采過程中，很多中小型煤礦企業所采用的安全保護措施都無法充分保障采礦工作人員的生命安全，存在很多不穩定因素。所以，應用先進的采煤工藝和技術，才是推動煤礦企業實現可持續發展的重要保障。現階段煤礦開采中主要存在以下幾方面的問題。

首先，開采效率不高。煤礦開采是一項特殊工程，覆蓋面較廣，并且系統性較強，因此必須要使用機械化與自動化技術，以提升煤礦開采的效率與質量。由于技術的局限性，在煤礦開采時一味地使用傳統的方式不僅無法提升開采效率，還會浪費大量的資源，同時在煤礦開采時伴隨著一定的風險。

其次，煤炭開采對環境的污染破壞程度較大，在某些開采區域中，長期使用長壁采煤技術，若不及時的升級開采工業，則會加大對生態環境造成的破壞，生態環境被破壞則無法修復[2]。同時使用深挖開采方式，會嚴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，煤礦資源長期埋藏在地下，存在著大量的有害氣體，因此在開采煤礦時會伴隨著一定的風險。對于煤礦企業來說，想要提升采礦的安全性與質量，就要不斷地優化采礦技術，提升煤炭資源的開采效率與質量，提升資源的利用率，避免資源浪費。

在開采煤礦時，大部分的小企業制定的安全措施，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結構復雜的地區，存在著較多的不確定因素。若是煤礦開采人員按照傳統的作業方式展開煤礦開采，不但無法提升開采效率，還可能因為防護措施不到位，增加開采過程中的危險性[3]。對于復雜礦井或是不穩定煤層，開采人員要根據采掘要求與安全標準對開采環境進行全方位的分析，科學合理地選用采礦工藝與采礦技術，提升煤炭開采的質量與效率。

2 煤礦采礦工程中的采煤工藝與技術特征

2.1 針對性

煤礦開采的技術與工藝已經較為成熟，并可以結合以往的煤礦采礦經驗，根據礦區特點選擇最合理最安全的開采工藝。

2.2 復雜性

煤礦采礦受到環境因素的影響，對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采人員的人身安全，這增加了采礦技術的復雜性。

2.3 風險性

在煤礦開采中開采工藝與開采技術的使用，在不同的環境與條件下，都伴隨著一定的風險。若是采礦人員選用的開采技術與礦區特點不匹配或是技術操作不規范，則有可能引發安全事故。

2.4 精細化

伴隨著經濟市場的迅猛發展，當前各行各業都在朝著精細化的方向發展，行業與領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化、智能化、自動化的方向發展，以滿足行業發展的精細化要求。

3 煤礦采礦工程中的采煤工藝技術類型

3.1 炮采放頂采煤

炮采放頂采煤是一種常見的采煤工藝，通過滑移支架的形式進行放頂采煤，頂梁與支柱支撐著滑移頂梁，在開采過程中要保證前端與后梁連接的緊密度，同時制作液壓單體柱。除此之外，開采人員要根據礦區特點合理的搭配支架數量。

3.2 機械化采礦

機械化采礦是常用的煤礦開采技術之一。煤礦采礦主要有露天開采與地下開采兩類，在露天開采中要及時地清理掉礦體表面存在的泥土或巖石，選用合適的機器，按照從上至下的順序開采。使用機械化采礦技術能夠顯著地提升煤礦開采的效率，并降低對生態環境造成的破壞。伴隨著科學技術的發展，機械化開采工具也在不斷的創新，應用機械化綜合技術能夠實現采煤的自動化、集中化控制，通過計算機與監控設備能夠控制煤礦開采的全過程。

3.3 地下開采

通常在深層煤礦中使用地下開采工藝，距離地表較遠，采礦人員要合理地選用采礦工藝開采地底，獲取更多的煤炭資源。在實際開采中使用地下開采工藝要科學劃分煤層，使用探測儀器全方位地分析礦層地質，保證能夠順利地進行采煤作業，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域使用，可以選擇性地進行回采。在進行崩落采礦之前，要分析煤礦的巖層應力，明確崩落點位，控制崩落力度。崩落采礦技術能夠有效地控制開采過程，并進行數據分析。但受到地質的影響若是事前分析不全面，則很容易引發安全事故[5]。

3.5 充填式采礦

充填式采礦技術的主要作用是人工支護，在礦塊與礦房中開采人員根據工作面回采的推進進度，將充填材料運輸至采空區，控制地表的松動程度，在保護充填體的基礎上，展開回采工作。（如圖1）在實際的煤礦采礦過程中，開采人員要仔細地辨別礦體，若是存在貴重或稀缺的礦石時，可以使用充填式采礦工藝來進行采礦。

圖1 充填式采礦法

充填式采礦技術能夠保護地表，提升煤礦開采過程中的安全性，同時也能夠充分的利用廢料，提升回采率與適應性。但充填式采礦技術也存在著一定的缺陷，例如開采成本高、投入的人工較多，并且生產效率也不高。

4 優化煤礦采礦工程中的采煤工藝與技術的措施

4.1 塌陷預警

煤礦開采伴隨著一定的風險，若是一味地使用傳統的開采工藝，則會進一步地提升煤礦開采的危險性。近幾年來伴隨著科學技術的不斷發展，大部分的煤礦企業為了提升煤礦開采的安全性，不斷地優化塌陷預警體系。在開采過程中使用遙感圖像，能夠實現對塌陷區域的全面監控，對塌陷區域進行合理的分析與判斷，同時也有助于對開采人員的管理，為監測與記錄提供有效支持。

4.2 加大采礦技術研究

煤礦采礦是我國的重要能源產業，因此要不斷地優化與創新采礦技術，技術創新需要科學研究，有關部門要加大對煤礦采礦政策與資金的支持力度，鼓勵企業開展科研創新，可以設立專項研發經費，優化貸款政策，使煤礦企業能夠集中精力與時間研發煤礦采礦技術與工藝[6]。煤礦采礦企業也要注重采煤工藝與技術的研發，堅持創新理念，提升采煤安全。

4.3 加強危險因素控制

環境因素嚴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人員要對礦區的環境進行詳細地分析，明確礦區存在的安全隱患，把控開采環節，實現安全作業。建立科學的安全管理機制，提升環境控制水平。對于潛在的危險因素要及時地處理，全體的開采人員要意識到開采過程中存在的客觀危險源與實際危險源，同時明確開采責任。在開采過程中要制定嚴格的煤礦開采技術管理責任機制，每一個承包單位要明確自身的職責，并且落實到具體的人員與崗位上，了解煤礦地質與環境情況，減少煤礦開采過程中的風險。除此之外要建立第一責任人制度，對煤礦開采的主要負責人進行安全管理培訓，做到權責分明，提升煤礦開采過程中的安全度。

4.4 提升人才水平

煤礦企業要加大人才的引進與培養力度，對采煤人員進行定期的培訓，強化采煤人員的專業技能。同時在培訓中要提高采煤人員的工作責任感，學習專業知識，積攢技術經驗，提升采煤人員的綜合素養。人才質量會對煤礦開采的質量起到著決定性的影響，技術人才是煤礦開采中的核心，構建學習平臺，幫助技術人員提高專業能力，積攢實踐經驗，使其能夠在煤礦開采中科學地運用理論知識提升開采效率，降低開采風險。

4.5 完善煤礦開采監督機制

想要提升煤礦開采質量，需要嚴格地控制作業標準，完善監督法規，建立責任保障制度與質量機制。對于在煤礦開采過程中出現違規或違法的煤礦企業，要提高對其的處罰力度。政府也要提高煤礦開采的準入門檻，取締不合格的煤礦企業。在煤礦采礦工程中，全體參與人員都要意識到安全開采的重要性，嚴格地落實監管制度，在實現安全開采基礎上加快開采進度，提升煤礦采礦效率。

4.6 應用現代化科學技術

在煤礦開采中，可以使用可視化計算技術，通過VR 技術能夠獲取大量有效數據以及有價值的結論，將獲取的數據通過三維圖形與可視化加工，再利用交互作用改變參數，之后分析計算結果，實現可視化計算與參數變化。基于有限元方法，能夠實現結構分析，利用VR 技術，通過顏色深淺能夠判斷物體的大小等。利用VR 交互技術能夠實現多種數據的實時修改，便于對比各項數據與方案。在煤礦結構分析、工程開采可視化設計中，能夠拆分結構動態，顯示煤礦開采線型、計算煤礦地質的結構內力與截面應力等數據。

5 結語

隨著我國社會經濟的發展，社會各界對煤礦資源的需求量不斷提高，煤礦采礦中使用科學先進的采煤技術與工具，不僅能夠提升采煤效率，同時也能夠提升煤礦開采過程中的安全系數。根據煤礦開采中針對性、復雜性、風險性、經濟化的特征，使用適當的采煤工業，優化采礦技術，提升人才水平，才能促進我國煤礦行業的可持續發展。