煤礦井下采礦生產技術及采礦方法解析

楊 彪，劉朋朋

（山東東山王樓煤礦有限公司，山東 濟寧 272063）

近些年，我國逐漸實現了采煤機械化，在開采過程中開始廣泛應用各種新型設備和新型工藝，提高了煤炭量，且事故發生率也不斷降低，逐漸增加開采深度之后，也逐漸提高了開采技術的要求，煤礦企業需要加強研究煤礦井下采礦的各種功能的新型生產技術和采礦方法，不僅要提高生產量，同時不能在實際工作中出現任何安全問題，從而保障煤礦生產的綜合效益。

1 煤礦井下采礦概述

1.1 當前井下采礦的現狀

我國不斷提高工業發展速度，因此增加了礦物資源需求量，煤礦企業需要規范性地開采礦物資源。但是在實際采煤的時候還存在一些問題。因為需要在地下完成采礦工作，要求開采人員具備充足的理論基礎，同時需要具備豐富的工作經驗，這樣才可以結合實際工作情況合理選擇工作方法[1]。例如選用空場采礦法，如果受力缺乏均勻性或者改變了著力點，將會引發地表沉陷。

在煤礦開采過程中，一些危險問題對開采人員的安全性造成威脅。在開采過程中需要實現煤礦提煉，因此要選擇優質的煤塊，否則將會產生大量的廢料，不僅會對環境造成污染，同時還會影響到工作人員的身體健康。因此，在正式開采之前，不僅需要制定安全管理方案，還需要合理處理產生的廢料，避免因為安全問題增加經濟損失。

1.2 煤礦井下采礦的特點

因為很多煤炭在地下埋藏，因此需要利用井下開采方式，在井下開采過程中需要挖掘井巷，因為地下條件非常復雜，在采礦過程中需要做好通風工作，同時還面臨著煤塵和瓦斯以及火災等危險事故。工作人員在地下工作時，上層空氣直接到下層，并且向不同的工作場所中流通，甚至會攜帶各種氣體。因為地熱的影響，將會逐漸提高井下溫度和濕度，因此需要開展通風工作。此外，在開采煤炭的時候，當瓦斯達到特定條件將會引發爆炸事故，而采礦人員吸入過多的礦塵，將會引發矽肺病等。此外，在井下作業過程中也會面臨水災和火災的威脅，工作效率大大降低，損失也加大了，需要引起采礦企業的重視。

1.3 井下采礦技術選擇的影響因素

為確保煤礦生產效率和安全性，采礦人員需根據實際情況選擇合適采礦生產技術。這需要采礦人員具備豐富的技術知識和實踐經驗，根據礦山實際情況和開采需求，選擇最適合的采礦方法和技術。而在選擇技術的過程中需要綜合考慮以下三個因素：

1.地質因素：為深入了解煤礦頂煤冒放性，進行大量調查和資料分析。結果顯示，開采深度是影響頂煤冒放性的重要因素。在實際煤礦生產過程中需進行理論計算，結合實際生產經驗，深入研究頂煤冒放性與開采深度的關系。通過分析發現，隨開采深度增加，頂煤冒放性會發生變化。要求根據不同開采深度，選擇合適采礦技術。對于較淺開采深度，采用常規采礦技術；對較深開采深度需采用先進采礦技術，應對更大地壓和更復雜頂煤狀態[2]。此外，在選擇采礦技術的時候也要考慮煤層強度，因為煤層強度直接關系到抗壓強度。在技術選擇過程中還需要考慮是否會影響到煤層結構，如果檢測發現煤層中存在巖石，對于頂煤的冒放性和降落等都會產生影響。

2.技術水平：生產設備、裝備水平影響煤礦的技術水平，不斷優化采煤工藝性能，可以高效地完成采煤工作，因此在選擇采礦生產技術的過程中需要考慮其技術水平。

3.經濟因素：采礦企業在選擇采礦技術的時候，需要考慮煤礦企業的采礦裝備，選擇現代化的采礦設備，一定要有資金的投入，因此在采礦方法選擇階段，需要對投入和產出的關系進行綜合分析，合理節省資金投入量。

2 煤礦井下采礦生產技術

2.1 巷道布置開采技術

為了高效完成井下開采工作，合理節省投資，應選擇最合適的開采技術，保障巷道布置的合理性。在實際工作中，以切眼部位為基礎開挖巷道，形成聯絡巷。在設計斷面時運用機軌合一法，選用的金屬框架要具備可伸縮性特征，這樣才可以保障支護效果[3]。布置巷道的時候，要對兩個開采面發揮出支撐作用，提高回采工作的效率。

巷道布置需要分析煤層賦存條件和瓦斯含量等因素，位置選擇瓦斯量低的地方，避免發生爆炸事故。設置采區通風口的時候，需要結合采掘工作面的實際情況，保障該位置風道的穩定性。開采殘煤階段，布置巷道運用相關條件，可以在槽煤中布置公用型巷道。因為殘煤數量相對較少，可以利用巖巷形式，可以節省整體投資。此外，在布置巷道的時候，需要堅持可回收理念，結合原有的巷道構造和部位等因素，在最大程度上合理減少資金投入量。

采礦人員選擇采煤機方法，煤層平、緩，合適雙向割煤法，清理以人工為主，對刮板輸送機上的浮煤進行清理。割煤前做好準備，將采煤機的冷卻水打開維持5 min 之后，如果發現問題，需要立即采取措施處理[4]。在割煤過程中，對滾筒升降幅度進行科學、調整，保證割頂部位的潔凈度。如果煤層的傾角逐漸擴大，適合利用單向割煤方式，要沿著尾巷向頭巷的方向完成采煤工作，在采煤機運行過程中前滾筒對頂煤進行割除，后滾筒對底煤進行割除，同時完成裝煤工作。減少溜頭下竄運用分組移架法。煤層傾角大，采用遷移分組方法合理調整采煤工作面，設計為傾斜工作面更加適合采煤。

2.2 深礦開采技術

煤礦井下開采階段，涉及淺井開采和深井開采工作，在不同的巷道中需要選用不同的開采技術。深井開采，煤炭和地面間距離至少800 m 以上，這種工作環境具有較大的地壓和地溫，同時瓦斯含量比較大。在巖體塑性較大的礦山中通常表現出較大的地壓，地溫高指的是井下巖層的溫度相對較高，地溫和井下采礦溫度之間的聯系密切，如果礦井溫度非常高，將會威脅到人們的健康。深井環境中具有較高含量的瓦斯，逐漸增加煤層埋深之后，將會隨之提高瓦斯含量。

因為礦山壓力的影響，會增加深井開采的復雜性，會改變周圍巖石的位置，嚴重破壞巷道結構。針對深井開采巷道，主要是利用巖巷形式，確保回收率減少維護次數。在設置回采巷道時，慢慢推進工作面[5]，不僅需要保障巷道布置的合理性，同時需要結合深井礦壓特點，優化設計巷道支護方式，以礦壓為基礎優化設計巷道支護方式，保障支護力符合相關標準。

當前深井巷道可以利用較多形式的支護方式，例如可以利用U 鋼可縮性支架，適合在變形情況較大和圍巖應力比較高的巷道中，有利于保障支架架設的質量，提高支架受力的科學性。此外，可以利用噴錨支護和可縮性錨桿等支護方式，提高整體支護水平。在采礦過程中，在不同程度上會引發圍巖移動，通過合理改變支護方式，并且對支護強度進行調整，有利于保障巷道綜合效益。

為發揮巷道優勢，需要優化布置巷道，避免在實際工作中發生安全問題。多巷道設置主要是針對開采量比較大的巷道，可以在內部再布置巷道，有利于提高開采效率。在采空區布置巷道的時候，要選擇開闊性的區域，可以對巷道的壓力起到分散的作用。注意合理控制地熱，因為地熱很容易影響到深井開采工作，提高安全問題的發生率，因此采礦人員需要做好通風工作，合理控制內部溫度，順利開展開采工作。

2.3 采場圍巖控制技術

在開采煤炭階段，采場圍巖控制工作發揮著重要的作用，如果不利于保障圍巖結構的穩定性，將會引發嚴重的安全問題[6]。在開采過程中，采礦人員需要綜合利用現代化技術，全面掌控地下結構特點，順利完成煤礦開采工作。

煤礦井下頂板，有破碎、堅硬巖層兩種，要求采礦人員以實際情況為基礎合理選擇控制技術，合理降低開采的成本。在處理巖層頂板的時候，使用原來的技術不僅需要投入較多的資金，而且操作難度也相對較大，為應對惡劣的巷道支護條件，需創新巖層頂板處理技術。通過利用深層采煤圍巖控制理論來實現。創新實現需經過嚴格工程試驗，充分掌握深層采煤圍巖礦壓的規律和控制方法。確保巷道支護的有效性和安全性。在修復深井巷道錨桿支護巷道時，采用一些創新思路。例如，利用原有巷道支護錨桿作為臨時支護設施。這種做法不僅可以節省成本，修復過程中對巷道起到加固作用。通過這樣的方式進一步提高巷道安全性和穩定性，確保煤礦生產的順利進行。

2.4 炮采放頂采煤技術

炮采放頂采煤技術是采煤領域中的重要技術之一，包括滑移支架放頂煤采煤技術和二層鋼梁放頂煤開采技術。滑移支架放頂煤采煤技術通過組合利用支柱和頂梁，形成特殊滑移頂梁結構。連接前后梁，使整個支架能靈活移動，方便完成相關操作。滑移支架設計中通常利用液壓單體柱作為支架支柱。液壓單體柱有較高穩定性和靈活性，能滿足滑移支架移動需求。滑移支架所需支柱數量在5 個以內，整個支架結構簡單、輕便，便于運輸和安裝。滑移支架放頂煤采煤技術在實際應用中表現高效、安全、可靠特點，為煤礦生產帶來便利。

如果煤層厚度超過了5 m，適合利用這項技術，此外可以在急傾斜煤層中利用這項技術[7]。二層鋼梁放頂煤，開采運用二型鋼，以此作為支護的體系與網絡，搭建棚中主要是利用單體液壓支柱，在開采過程中可利用放炮落煤的方式，因為煤層條件和周圍環境等會限制開采過程，開采人員應協調各個因素。

2.5 高效集約化生產技術

在開采煤炭的時候利用高度集約化開發技術，有利于保障整體工作效率。在實際工作中，通過利用高效能生產技術，可以保障整體生產效率和安全性，同時需要結合實際情況優化調整開采技術，并對其相應的開采設備和開采工藝進行合理改造，拓展技術使用范圍，提高開采工作的機械化水平。通過利用這項技術，還可以提高整體管理能力，保障生產過程的安全性，緊密聯系不同的生產環節，使整體效能得以提升。

2.6 TDS 智能選矸技術

為了提高整體產煤量，可以利用TDS智能選矸技術，可以自動分離煤矸，實現采煤工作的綠色化，避免污染周圍的環境。開采中，采用TDS 智能干選機，安裝TDS 智能選矸機系統[8]。實際工作中，無需運用水或其他的介質，有利于節省整體投資量。在利用這一設備的時候，可以自動化分離煤矸，有利于保障整體分選精度。在分選之后，可以在填充井下的時候利用分選的矸石，有利于減少矸石的產量，提高資源利用率。

2.7 5G+無人機智能巡檢技術

為了實現煤礦行業可持續發展，需要完善綠色安全智慧礦井，這就需要利用5G 技術，技術人員通過利用無人機實時傳遞井下的圖像。在井下工作面設置5G基站設備，有利于提高整體工作效率。通過利用5G 專網架構，可以建立閉環的煤炭生產業務系統，獲取可靠性的數據。但是因為井下環境比較復雜，增加了整體工作難度，因此在安裝通信設備的時候需要控制其功率在6 W 以內，否則很容易發生安全問題。通過建設5G 智慧礦井，有利于提高采礦工作的智能化水平，實現綠色發展目標，在避免發生任何安全問題的前提下，有利于進一步提升整體工作效率。

3 煤礦井下采礦方法

3.1 空場采礦法

空場采礦法指的是回采過程中利用圍巖和人工支柱的作用，有效支撐采空區。通常是在大面積裸露的礦床中利用這種方法。在利用這種方法的過程中，采礦人員需要合理設計礦塊的體積，設計回采程序，避免發生安全問題。

3.2 充填采礦法

在落礦和搬運的過程中利用充填料的方式被稱為充填采礦法。充填目的是支護采空區兩邊的巖石，通常是應用于穩定性較差的礦床中，有利于降低工作面的支承壓力，改善巷道維護效果，避免出現地表較大變形的情況，提高整體工作效率。

3.3 崩落采礦法

回采時在該區域充填崩落圍巖，這種方法被稱為崩落采礦法。利用這種方式可以節省整體投資。同時可以節省工作量，高效地完成開采工作。在回采階段無需對礦方礦柱進行劃分，可以提高工作安全性和靈活性，并且可以提高工作效率，因此崩落采礦法的應用率相對較高。

4 結束語

煤礦開采工作具有一定的危險性，所以，煤礦企業需要加大煤礦井下采礦的生產技術以及相關的方法，在實際工作中結合實際情況合理選擇工作方法，在提高工作效率和采煤量的同時，避免發生安全問題。