煤礦井下開采技術(shù)及方法的研究

1.煤礦井下采礦生產(chǎn)技術(shù)

1.1硬頂板與硬厚頂煤控制技術(shù)

在煤礦井下采礦生產(chǎn)階段，硬頂板與硬厚頂煤控制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用頻率較高，該技術(shù)的成熟化程度高，基于規(guī)范操作可加快開采速度，保證整個(gè)開采環(huán)節(jié)的安全性。硬頂板通常為煤層上部的巖層，因具有較高的強(qiáng)度，可穩(wěn)定承受壓力，在開采過程中形成支撐，避免頂板垮落，提高操作期間的安全系數(shù)[1]。另外，硬厚頂煤常存在于煤層頂部，具有較大厚度，這就會(huì)增加回采的復(fù)雜性及難度，控制不當(dāng)還可能產(chǎn)生對(duì)采掘作業(yè)的不良影響。因此，為了將煤層壓力降低，保證開采作業(yè)的順利進(jìn)行，可針對(duì)其厚度采取分層開采、預(yù)抽頂煤等措施，減少操作中的安全隱患及頂板坍塌風(fēng)險(xiǎn)。

1.2緩傾斜薄煤層長(zhǎng)壁開采技術(shù)

在煤礦井下采礦生產(chǎn)階段，為了達(dá)到最為理想的技術(shù)效果，則要根據(jù)實(shí)際情況選擇最為適配的開采技術(shù)，通過優(yōu)化技術(shù)流程及模式，加快整體開采速度。如在煤層傾角小、薄煤層的基礎(chǔ)條件下，緩傾斜薄煤層長(zhǎng)壁開采技術(shù)可發(fā)揮出優(yōu)勢(shì)作用，通過采取長(zhǎng)臂式開采方式，能夠顯著提升開采效率，促使開采的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都滿足預(yù)期要求。為了保證開采作業(yè)的順利進(jìn)行，應(yīng)結(jié)合前期的地質(zhì)報(bào)告對(duì)巷道進(jìn)行合理布置，選擇適合的支護(hù)方式，提高支護(hù)強(qiáng)度，提高開采環(huán)節(jié)的安全性。在開采階段可運(yùn)用現(xiàn)代化的采煤機(jī)械與設(shè)備，保證開采作業(yè)按計(jì)劃高效進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)連續(xù)開采，提高開采效率、回收率[2]。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況設(shè)置長(zhǎng)臂工作面，通過對(duì)工作面的長(zhǎng)度及寬度進(jìn)行規(guī)范設(shè)置，可快速進(jìn)行整體移動(dòng)，在此類有限的煤層厚度條件下完成高效作業(yè)。在開采過程中還需強(qiáng)化支護(hù)結(jié)構(gòu)，通過運(yùn)用噴射混凝土，錨桿支護(hù)技術(shù)，在開采環(huán)節(jié)長(zhǎng)時(shí)間維持工作面的穩(wěn)定狀態(tài)，消除塌方風(fēng)險(xiǎn)。因此，提高緩傾斜薄煤層長(zhǎng)壁開采技術(shù)在采礦生產(chǎn)條件下的匹配性，可顯著提升月均開采量及效率，改善煤層回收率，減少資源的非必要消耗，節(jié)約開采成本。

1.3深礦井開采技術(shù)

當(dāng)煤礦井下開采深度較大時(shí)，需選擇應(yīng)用深礦井開采技術(shù)，滿足復(fù)雜情況下的采掘要求，這是因?yàn)樵诘叵律顚用旱V開采中，極易受到溫度及地質(zhì)壓力等多重因素的影響，技術(shù)選擇不合理、操作不規(guī)范，都可能降低開采效率，埋下安全隱患。因此，選擇深礦井開采技術(shù)具有較高的可行性，在前期的技術(shù)設(shè)計(jì)及優(yōu)化階段，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)報(bào)告識(shí)別及分析溫度、壓力等關(guān)鍵要素的變化，通常礦井深度越深則溫度越高，不利于井下作業(yè)，需合理布置通風(fēng)條件，采取相應(yīng)降溫措施，創(chuàng)造適宜的開采環(huán)境，保證人員作業(yè)安全。在開采階段，需運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)地壓變化，以免出現(xiàn)礦震等嚴(yán)重危害[3]。在深礦井開采技術(shù)應(yīng)用階段，一般需搭配運(yùn)用新型的機(jī)械設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備，加快開采效率，替代人工操作，減少人工操作風(fēng)險(xiǎn)。例如：通過引進(jìn)及應(yīng)用智能化采煤機(jī)、全液壓支架，既能夠快速打造可靠的作業(yè)環(huán)境，更可提高智能化開采水平，提高采礦生產(chǎn)效率。在井下作業(yè)中配備智能監(jiān)控系統(tǒng)，可全面覆蓋各個(gè)作業(yè)范圍，實(shí)時(shí)收集開采數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)，優(yōu)化調(diào)整作業(yè)方案。另外，通過應(yīng)用深礦井水處理技術(shù)，能夠有效處理涌水情況，減少井下滲水，保證作業(yè)的連續(xù)性及安全性，可通過搭建完整的排水系統(tǒng)，配置科學(xué)的防水措施，維持高標(biāo)準(zhǔn)的井下作業(yè)。

1.4“三下”采煤技術(shù)

“三下”采煤技術(shù)因適用范圍廣、技術(shù)效果強(qiáng)而逐步在井下采礦生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，該技術(shù)的核心在于減少特殊情況對(duì)開采的影響，對(duì)處于建筑物、鐵路以及水體環(huán)境下進(jìn)行高效開采，提高開采效率及作業(yè)環(huán)境的安全性。因此，處于上述復(fù)雜條件下，更需運(yùn)用技術(shù)水平、精細(xì)化程度高的采煤方法。如在建筑物下部進(jìn)行采煤，應(yīng)重點(diǎn)分析及把控建筑物、開采影響破壞之間的關(guān)聯(lián)性，通過設(shè)置科學(xué)的開采方案，采用地表移動(dòng)變形預(yù)計(jì)技術(shù)，優(yōu)先選擇充填、條帶開采等方式方法，減輕開采對(duì)建筑物的擾動(dòng)影響，提高建筑物的安全系數(shù)，減少上層建筑失穩(wěn)等問題。水體下采煤則要兼顧安全性及礦井排水，可根據(jù)實(shí)際情況選擇應(yīng)用傾斜分層長(zhǎng)臂式采煤法、預(yù)留安全煤巖柱等方法，提高開采的順暢性，減少安全隱患。另外，鐵路下采煤更應(yīng)對(duì)技術(shù)進(jìn)行全面規(guī)劃及設(shè)計(jì)，確保開采作業(yè)不影響列車運(yùn)行，為了保證采煤及列車運(yùn)行階段的安全性，一般可采取分小階段間歇回采、全面陷落法等技術(shù)。

2.煤礦井下采礦方法的選擇原則及要點(diǎn)

2.1煤礦井下采礦方法的選擇原則

在煤礦井下采礦階段，采礦方法的選擇需融合多項(xiàng)要素，保證采礦方法的經(jīng)濟(jì)性、高效性。首先，安全性。由于煤礦并下采礦生產(chǎn)具有一定的危險(xiǎn)性，為了保證人員作業(yè)，在選擇采礦方法時(shí)，應(yīng)以安全生產(chǎn)為第一要?jiǎng)?wù)，盡可能地選擇先進(jìn)性強(qiáng)、管理科學(xué)的采煤方法，保證采礦人員的生命安全，避免各類安全事故的發(fā)生[4]。因此，所選擇的采礦方法需提供良好的作業(yè)條件，符合相關(guān)的安全規(guī)程與標(biāo)準(zhǔn)，確保采礦過程中能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理安全隱患。其次，經(jīng)濟(jì)性。由于采礦的周期長(zhǎng)，任務(wù)量高，所選擇的采礦方法需具備較強(qiáng)的先進(jìn)性、高效性，基于低成本形成良好的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)煤礦的可持續(xù)發(fā)展。因此，在采礦方法選擇時(shí)，應(yīng)綜合考慮采礦成本、效率、礦石回收率等指標(biāo)，確保選擇的采礦方法能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。同時(shí)，應(yīng)考慮采礦方法的可持續(xù)性，以免對(duì)環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。最后，高礦石回收率。礦產(chǎn)資源本身是有限的，這就要求采礦方法具有較高的礦石回收率，選擇采礦方法時(shí)，應(yīng)充分考慮礦石的物理性質(zhì)、礦體的賦存狀態(tài)等因素，提高資源利用效率。

2.2采礦方法的選擇要點(diǎn)

在煤礦井下采礦生產(chǎn)中，地質(zhì)、經(jīng)濟(jì)以及技術(shù)都是相互關(guān)聯(lián)的影響要素，尤其是開采深度，能夠決定采礦方法的選擇，這是因?yàn)殚_采越深，地下環(huán)境將越為復(fù)雜，隨著地壓的增加，對(duì)通風(fēng)及支護(hù)都提出了更高要求。因此，采礦方法選擇前，應(yīng)對(duì)礦井的地質(zhì)條件進(jìn)行全面分析，明確煤層的傾角、厚度、物理力學(xué)性質(zhì)以及地質(zhì)構(gòu)造等基本情況。與此同時(shí)，技術(shù)水平也影響著采礦方法的選擇，技術(shù)實(shí)力雄厚、能力強(qiáng)的企業(yè)，可選擇更為高效、新型的采礦方法、先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備，基于較高的技術(shù)水平，提高采礦效率，合理縮減采礦生產(chǎn)成本[5。采礦設(shè)備的性能、作業(yè)人員的技能水平等，都能夠影響開采效率，在采礦方法選擇中，應(yīng)充分考慮上述因素，確保所選采礦方法能夠適應(yīng)礦井的實(shí)際開采條件。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，采礦方法也細(xì)化為多個(gè)類型，如空?qǐng)霾傻V法、充填采礦法、崩落采礦法以及地下氣化法、溶浸法、熱熔法等特殊的采礦法，不同采礦方法的適用性及操作流程、成本都有所差異，具體應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況及要求進(jìn)行選擇，以達(dá)到符合預(yù)期的采礦效率。

3.結(jié)束語

總之，煤礦井下采礦生產(chǎn)本身具有一定的危險(xiǎn)性，為了在保證作業(yè)安全的基礎(chǔ)上，提高開采效率，降低生產(chǎn)成本，則要需要根據(jù)掌握的現(xiàn)場(chǎng)情況，加強(qiáng)對(duì)采礦生產(chǎn)技術(shù)、采礦方法的針對(duì)性選擇，確保技術(shù)效果達(dá)到最佳狀態(tài)，提高安全生產(chǎn)水平，促進(jìn)煤礦產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化、可持續(xù)發(fā)展。能

參考文獻(xiàn)：

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[2]張學(xué)軍。煤炭采礦工程中的采礦技術(shù)與施工安全分析[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2022，42（14）：163-165.

[3]劉鍵。煤礦采礦工程中的采礦工藝與技術(shù)簡(jiǎn)述[J].石化技術(shù)，2020，27（04）：30+35 元

[4]蘇康康。煤礦采礦工程中的采礦工藝與技術(shù)探討[J].石化技術(shù)，2020， 27（06）：281+283

[5]余鮮勇。煤礦井下采礦生產(chǎn)技術(shù)及采礦方法探析[J].中外企業(yè)家，2020（12）：145.作者單位：山東新巨龍能源有限責(zé)任公司