井下采礦技術(shù)與方法的探討

摘 要：改革開放以來，我國井下開采技術(shù)發(fā)展迅速，眾多井下采礦方法得到廣泛應用。文章基于國內(nèi)采礦實際，較詳細地探討了現(xiàn)有采礦技術(shù)與采礦方法，對于提高采礦技術(shù)水平具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：采礦技術(shù)；井下作業(yè)；開采技術(shù)

1 前言

改革開放以來，我國井下開采技術(shù)發(fā)展迅速，采礦過程與以往相比，開采效率與回采率更高，在一定程度上也使煤礦工作效率得到明顯提高。基于采礦技術(shù)與方法的快讀發(fā)展，有利于降低采礦成本，使開采過程更為安全，也提高了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2 井下采礦方法

2.1 充填式

采礦技術(shù)隨著社會發(fā)展而快速更新，近年來，國內(nèi)研究完成諸如高水全尾砂速凝固化膠結(jié)充填新工藝等一系列的先進新技術(shù)。該采礦方法早在上世紀就已基本形成，當時英國第一次采用高水固結(jié)重填技術(shù)，試驗成功后，逐漸向其他國家進行推廣應用。盡管該技術(shù)與以前的采礦技術(shù)相比具有一定進步，但在材料方面還存在很多問題。受材料穩(wěn)定性不足且高昂價格的影響，該技術(shù)應用具有一定的局限性。

隨著近年來填充技術(shù)的迅速發(fā)展，在新技術(shù)開發(fā)前干式填充或分級尾砂膠結(jié)等技術(shù)是國內(nèi)運用最廣泛的技術(shù)，目前為降低膠結(jié)材料等用量，填充技術(shù)逐漸向高尾砂高濃度方向發(fā)展，這在節(jié)約材料同時還有效降低了生產(chǎn)成本。此外，對于保護礦山生產(chǎn)，保護環(huán)境不受破壞都具有重要作用。充填采礦技術(shù)在實踐中表明不僅可以降低礦石貧化率，還能避免地表產(chǎn)生塌陷。在采礦中，由于礦體成分較為復雜，礦石具有不規(guī)則形狀，普遍采用的采礦方法導致采礦成本過高，影響企業(yè)經(jīng)濟效益，因此采用高分段式的充填采礦技術(shù)與其他技術(shù)相比不僅能提高效率，還能在安全方面起到保障作用。

2.2 回采式

回采式方法在采礦中應用較為廣泛，該方法流程如下，先從鑿巖聯(lián)絡巷將鑿巖設備運入采場，再將通鑿巖通道及回風巷盤連形成回風風流。最后采用鑿巖車施工，用工具運出落在地下的礦石，這種開采方法對于整個采場的安全穩(wěn)定具有明顯優(yōu)勢。

回采式方法通常分為留礦柱式和無礦柱式的連續(xù)開采，這兩種方法相同之處是第一步驟中開采位置都是間隔一百米，不同之處在于礦柱不能留在盤區(qū)之間，采用下向膠結(jié)式充填方法，反復開采中段部位直至整個礦石開采完成。

3 采礦技術(shù)

3.1 “三下”采煤技術(shù)

鐵路及一些建筑下的采煤方法統(tǒng)稱為“三下”采煤技術(shù)。盡管每年我國采煤量都達到一百四十多億噸，但只有十億噸左右的煤礦是采用“三下”采煤技術(shù)，占全部采煤量比例較小。隨著近年來技術(shù)的快速發(fā)展，“三下”采煤技術(shù)發(fā)展迅速，以前只采用充填式開采方法，目前出現(xiàn)了諸如陷落法等更多的開采技術(shù)。與傳統(tǒng)技術(shù)相比具有明顯優(yōu)勢，并減少對地面建筑物及鐵路的破壞，還能有效降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益。該技術(shù)主要針對建筑物或鐵路，對于建筑物下開采我國已研究多年，自1962年開始就采用多種手段在建筑物下進行開采。下面結(jié)合幾個實例進行說明，如條帶開采法。該方法是將煤層區(qū)域劃分為條帶，在條帶之間開采。該方法能夠保留上覆巖層重量，使煤柱穩(wěn)定性提高，還能在開采過程中使開采者安全得到保證。鐵路下采煤時要注意開采過程可能會對路基造成影響，使路基發(fā)生變動。甚至有時會造成地表開裂或塌陷，行人車輛安全受到直接影響。因此，開采時要引起注意。把握好開采深度，由于開采位置在鐵路下方，煤層深度與厚度比例要符合要求。開采過程中留設鐵路，可以對煤柱具有保護作用。開采區(qū)域的布置要合理，盡可能將采區(qū)范圍布置于鐵路正下方，同時對開采速度進行合理控制。不要對上方地表完全忽視，要及時檢查，如出現(xiàn)問題及時進行診斷并采取措施進行維修，使其恢復正常。

3.2 深礦井開采技術(shù)

我國近幾年井下開采逐漸向深部開展，一些煤礦開采深度已達到一千米左右，通常采礦過程中很少出現(xiàn)同深部礦井類似的某些技術(shù)或方法要求。開采深礦井技術(shù)與其他技術(shù)相比要求更為嚴格，因深部礦井地質(zhì)條件更為復雜，因此，在開采深部礦井過程中遇到的技術(shù)問題如何有效解決及建設更加安全合理的礦井，以使開采效率和開采量得到明顯提高就逐漸成為開采深礦井的關(guān)鍵。

實際上深礦井開采在技術(shù)上也尚未形成統(tǒng)一方法，諸如開采過程中遇到礦震或井爆時的處置方法等問題可能就是關(guān)鍵問題，因礦井較深而具有復雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，開采煤層時更要注意控制礦壓及對地壓的沖擊等情況。通常情況下，開采深礦井要采取降溫等技術(shù)措施。由于開采較深，通風度就顯得異常重要，通常都要對開采礦井中的通風系統(tǒng)實施必要的技術(shù)改造，使礦井內(nèi)部風量增大，進而實現(xiàn)內(nèi)部溫度的降低。關(guān)于瓦斯突出等安全問題的防治要引起足夠重視，不僅要采取增大采區(qū)風量等基本措施，還要采取其它有效措施。如開采時采掘礦井內(nèi)的解放層，可以有效降低瓦斯可能帶來的預期危險，或?qū)⒁恍┧孔⑷朊簩觾?nèi)，以破壞瓦斯的基本性質(zhì)，使其應力降到相對比較安全的范圍。煤礦深部開采技術(shù)目前尚未完全成熟，因地質(zhì)條件比較復雜，在技術(shù)方法上一直存在一些問題，但礦井深部開采技術(shù)目前還在不斷發(fā)展。礦井深部開采過程中可以開展深部煤礦地質(zhì)構(gòu)成的相關(guān)研究，不僅對于地質(zhì)勘探技術(shù)的未來發(fā)展具有重要推動作用，也將為深部礦井中資源開發(fā)利用提供重要保證。

3.3 巷道布置的改善

礦井設計過程中巷道布置是較易出現(xiàn)的難題，巷道布置質(zhì)量可使生產(chǎn)效率得到提高，采區(qū)安全環(huán)境得到改善，同時還可以使得生產(chǎn)更加集中合理。尤其是近年來，采煤技術(shù)及方法在發(fā)展中不斷完善，巷道布置逐漸成為生產(chǎn)水平提高，開掘速度加快的一個重要方式，巷道布置的合理更是成為深層礦井中的關(guān)鍵工作之一。此外，開采礦區(qū)過程中要對開采方法與布置的匹配度把握好，使通風及運輸系統(tǒng)實現(xiàn)優(yōu)化，巷道掘進工程量減少。降低矸石排放量，使生產(chǎn)系統(tǒng)的得到簡化。提高煤礦經(jīng)濟效益的同時也要注重綜采與中掘技術(shù)的協(xié)同發(fā)展，使生產(chǎn)效率得到提高，實現(xiàn)開采效率的高效。

4 結(jié)束語

綜上所述，礦產(chǎn)資源作為不可再生的稀缺資源，其開采技術(shù)在近些年來逐漸成為一個研究熱點。國內(nèi)煤礦開采過程中，因井下地質(zhì)條件的多樣性以及存在著各類問題，井下礦產(chǎn)的開采方法并不是固定不變的，井下開采技術(shù)與方法會不斷發(fā)展，對于提高礦井開采的安全性，實現(xiàn)煤炭高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)都具有非常重要的意義。

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作者簡介：楊井志，男，現(xiàn)在七臺河七煤集團公司勝利煤礦任職。