煤礦采煤技術的優化應用措施分析

劉朋

冀中能源峰峰集團邯鄲寶峰礦業有限公司九龍礦 河北 邯鄲 056200

引言

煤礦工程開采和實施離不開充足資金、機械設備和先進技術的支持。科學應用煤礦采煤技術，不僅能夠確保煤礦開采工作的有序推進，還能切實提高工程效率。煤礦行業本身較為復雜，安全防護難度相比于其他行業來說更高，因此在具體工作中常常面臨著諸多問題，如資源消耗量大、巖層擾動問題較為顯著、機械設備磨損嚴重等，這些都會對煤礦開采效率構成不利影響。為此，煤礦企業只有合理應用現代化機械設備、提高資源利用率、采用先進技術，才能更好地維護開采工作的有效性和科學性。

1 煤礦開采過程中需要嚴格遵循的工作原則

1.1 安全性

在煤礦開采工作開展期間，相關企業應當制定相應的工作原則，對開采全過程進行合理規劃，以確保最終的工作效率。煤礦開采相比于其他工作來說具有較高的危險性，因此只有保障開采作業全過程的安全性，才能降低安全事故的發生率。在此期間，煤礦開采容易受到山體內部、自然災害、瓦斯含量等多種因素的影響。設備運行效率、工作人員的專業素養等，均會影響工作安全。因此為保障開采作業全過程的安全性，應當切實加大對施工現場的管理力度，并對煤礦開采技術進行優化創新，以最大限度地提高過程中的安全性[1]。

1.2 經濟性

煤礦開采技術實施效果與企業的各項效益息息相關，如若技術水平過低，將會對企業的最終收益構成不利影響，因此有必要對該項技術進行適當優化，提高工程效率和開采質量，以降低設備故障問題和浪費問題對企業的影響。

1.3 資源利用

一方面，針對不同地區的煤礦資源分布情況進行勘察，并結合資源分布特點制定針對性較強的開采方案，以確保工程實施效率得到有效提升；另一方面，保證施工現場的各項資源得到合理應用，同時維護開采全過程的安全系數。

2 煤礦采煤技術應用實施期間面臨的困境

2.1 資源消耗量大

在煤礦開采期間，隨著開采層數的不斷疊加，采煤技術無法在短時間內實現多次應用，這就導致大量殘渣被遺留在“空洞”中（采空區），尤其是在煤層變化速度較快的情況下。“空洞”區域中遺留的殘渣無法實現二次利用，而導致這一問題發生的原因主要是由以下因素構成的：一是由于采煤設備層高不足；二是由于采煤設備的開采高度并未得到及時調整，使得頂層中的熱量元素無法被充分釋放出來。同時在采煤工作推進時難以避免會遺留一定量的三角煤。在企業生產中，由于成本因素的影響和限制，煤礦企業難以充分回收三角煤，因此造成了極為嚴重的浪費問題。此時地質結構認知不到位，也會造成一定量的損耗。有關數據顯示，目前厚煤層的工藝應用有效率在85%左右，也就是說，仍舊存在著較為明顯的浪費問題。

2.2 巖層擾動問題較為顯著

當前在采煤工作中，大多數企業往往選用的是較為傳統的方法（全放頂法），因此在很大程度上加大了對巖層的影響和擾動。如若地層干擾問題較為嚴重，其表面就會出現下陷、坍塌等問題。隨著城市化建設范圍的不斷擴大，采煤區逐漸靠近社會大眾的生存和活動范圍，給大家的生產生活帶來了一定的不利影響。同時，巖層擾動問題還會對地下水構成影響，導致其呈現出不斷下降的趨勢，進而對社會生產生活構成嚴重影響。

2.3 機械設備磨損嚴重

機械設備磨損是煤礦開采過程中一個較為突出的問題。目前，大多數機械設備在實際應用過程中都是針對一定強度的煤層展開的，但在生產實踐中難以避免會遇到更厚的巖層，進而導致設備磨損問題加劇[2]。在此期間，盡管企業能夠切除50cm左右的保護層，但無法實現對保護層厚度的精準測定。就此來看，機械設備切割到厚巖層和硬巖層的可能性仍舊非常大，這也是導致機械設備操作成本不斷加大的主要原因。

3 煤礦采煤技術實際應用類型和優化措施探究

3.1 離層注漿技術優化措施

離層注漿是煤礦行業中提出的新型技術，將漿液注入至不同離層位置中，能夠有效降低塌陷問題和下沉問題的發生概率，整體應用效果也隨之取得了較為理想的成績。此項技術能夠有效維護含水層的穩定性，降低滲水問題的發生概率，同時提高礦井的負荷力，這對于保障煤礦開采安全有著極其重要的現實意義。塌陷和沉降等問題都會對施工作業人員的生命健康安全構成極大影響、威脅。為確保作業安全性，我國自20世紀中后期就開始對煤礦地區的沉降問題展開了一系列研究，旨在降低沉降問題的發生率，同時維護地下開采工作的有序推進。為此，技術研究人員應當對離層注漿技術進行適當優化，并通過注漿填充的方式來緩解煤礦開采現場的沉降壓力，以確保整體工程的安全系數。為確保離層注漿成效得到充分保障，首先，技術人員應當對目前的離層空間進行計算，明確其中的注漿填充量，進而維護地面結構的穩定性。沉降問題一直以來都是影響煤礦采煤技術應用效果的主要原因。將離層注漿技術應用到彎曲帶中，能夠逐步產生離層，并在關鍵時期內完成注漿。此時技術人員需要將不同物質（水泥與煤石粉末等）進行充分混合，而后將混合后的液體注入至關鍵層中，以切實提高注漿質量與效率，從而維護整體結構的安全穩定性[3]。其次在注漿工作結束后，為避免巖層在漿液的影響下出現變形等情況，就要對施工作業中的影響因素加以合理控制，如注漿壓力、速度、位置等，以保證整體工程安全性，提高技術應用成效，同時維護開采效率。

3.2 地面管理技術優化措施

地面管理技術能夠實現對煤礦開采現場和周圍環境的安全管理，避免施工作業過程中出現沉降或坍塌問題。煤礦資源大多都深埋于地下，經過長時間的開發和挖掘后，將會出現“空洞”區，這一區域缺乏負荷力，難以承擔上層結構的傾向問題，在發生劇烈搖晃時極易引發更大范圍的坍塌問題，進而對整體工程的開發效率構成不利影響。因此必須對煤礦采煤技術加以合理優化，以確保施工現場的安全系數。一般情況下，在煤礦開采作業中，管理人員需要對開采過程中造成的影響和破壞進行分析。這是因為不同破壞造成的影響不同，因此需要實施針對性較強的管理方案。煤礦開采需要不斷深入和推進，其對巖層造成的影響和破壞是不可逆的，破壞系數在0.1以內時，巖層能夠始終保持穩定狀態，內部結構也不會出現過多裂縫；破壞系數在0.2左右時，巖層中會出現少量的裂縫，并且不同巖層之間會存在較為明顯的隔開情況；破壞系數在0.4左右時，巖層內部的開裂問題不斷加劇，但并不會引發嚴重的層間分離問題；破壞系數在0.8左右時，巖層會出現較為明顯的斷裂情況，但整體層次性相對完整，裂縫之間存在關聯性。基于此，技術人員應當根據巖層具體情況，給出適宜的保護措施，以降低沉降問題對開采工作造成的不利影響。而在具體優化中，一方面，企業應當加強對巖層地面的合理管控，以確保沉降問題發生概率降至最低。另一方面，加強對施工作業區域的管理。煤礦開采區域內存在部分建筑物，出現“空洞”區后，將會對建筑結構的穩定性構成較大影響，使其發生開裂或坍塌等問題，此時不僅會對建筑質量構成嚴重影響，還會威脅當地居民的生命財產安全，因此有必要提高對底層管理技術的重視程度。同時針對地面管理技術加以合理優化，完善現有的地面保護機制，以確保煤礦作業全過程更加安全。

3.3 開采技術優化措施

煤礦資源一般情況下都深埋于地下，如若能夠借助先進的技術手段開展工作，就能有效簡化開采流程、降低成本投入、提高工程效率。在開采作業中需要應用到多種技術手段，如保水法和填充法等，為確保作業效率的有效提升，應當及時對其進行合理優化，以保障最終的開采成效。一方面在借助填充法進行煤礦開采時，為避免底層結構負荷力不足等問題的發生，技術人員需要設置相應的支撐結構，穩定周圍的巖層，同時在“空洞”區內填充適當材料，以確保地下結構在后續的施工作業中能夠始終保持其安全穩定性。此項技術具有較長的研究歷史，隨著技術的不斷成熟和發展，目前在建筑行業中的適用范圍也得到了進一步擴大。其主要適用于地下結構相對穩定且危險系數較高的施工環境中，能夠有效把控其中的風險因素，提高工程安全性[4]。另一方面在開采技術優化過程中，可以根據不同填充物質，將其分為上下層填充法和先后填充法。前者在煤礦開采中的應用頻次相對較高，能夠按照不同區域的施工要求進行建筑結構劃分，進而有效維護巖層穩定性；后者則能夠保障四周巖層的穩定性。

3.4 煤層采掘技術優化措施

要想保證煤礦開采區域的安全系數，單純選擇某一技術進行開采是遠遠不行的，因此有必要聯合多種技術進行施工，才能更好地保障煤炭開采質量。就煤礦開采工藝來看，主要分為以下幾種類型：一是條帶法采煤技術。這種開采技術既有利于確保壓煤工作的順利推進，又能合理控制地面沉降發生率。其根本應用目的在于為煤柱預留空間，同時為后續的開采和生產工作提供更多的便利條件。這項技術也能在很大程度上提高煤礦開采率和回收率，因此主要適用于煤礦生產中。二是充填采煤技術。一般情況下，在煤礦生產中應用此項技術，不僅能夠有效回收施工現場的原位材料，還能合理把控地面沉陷，進而極大地提升作業率。基于工藝基礎特點，對技術優化過程中的參數變化進行實時監測，能夠大幅度提高作業的安全系數。三是采煤技術。在采煤技術優化過程中，聯合傾斜長壁進行實踐研究，能夠更好地適應結構復雜且不規則的現場。這種技術主要適用于特殊區域，能夠有效解決瓦斯泄漏問題，因此有必要提高技術人員的重視程度，以降低地質災害的發生率[5]。

3.5 自動化技術優化措施

煤礦采煤技術優化的其中一個目的是實現采煤自動化，相比于傳統人工操作而言，不僅能夠有效提升作業率，還能進一步提高機械設備的精度和效率。為此在自動化技術優化過程中，工作人員可以將機電一體化設備融入其中，以達到自動化檢測的目標，這也是保障采煤任務順利完成的重要舉措。借助先進的技術手段，構建線上監控體系，能夠在維護煤礦開采安全的同時，提高工程效率，進而為相關企業的最大化經濟利益的獲得提供有力支持與保障。同時借助網絡監控技術對煤礦開采區域的作業情況進行實時監測，并在技術優化過程中實現對機械設備故障問題的自動化診斷和檢測，以避免安全問題的發生[6]。

4 結束語

綜上所述，煤礦領域在市場經濟體制改革和國民經濟建設中占有極其重要的地位，如若煤礦采煤技術無法得到科學使用，將會造成大量的資源和資金浪費，進而影響相關企業的各項效益。為確保煤礦開采效率與水平的不斷提升，技術人員需要根據實地現場調查情況，對煤礦采煤技術進行深入研究與合理優化，積極引進新設備、新工藝、新理念，以確保采煤全過程的穩定性和安全性，同時為行業的健康發展提供有力支持與保障。