煤礦采礦工藝與技術(shù)研究

程文勝

(山西煤炭運銷集團野川煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048408)

據(jù)相關(guān)調(diào)查研究顯示，煤礦采礦作業(yè)實施過程中會出現(xiàn)諸多不確定因素，給采礦工藝技術(shù)帶來負面影響，致使采礦工藝技術(shù)應(yīng)用不佳，進而影響到采礦作業(yè)的順利進行。為了盡可能地避免此種情況的發(fā)生，需要相關(guān)工作人員能夠?qū)ΤＲ姷牟傻V工藝技術(shù)予以了解和掌握，結(jié)合煤礦采礦作業(yè)實際情況合理規(guī)劃采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用方案，從而保證采礦工藝技術(shù)的作用發(fā)揮，促使煤礦采礦作業(yè)順利進行。

1 煤礦采礦作業(yè)的工作特點

煤礦采礦作業(yè)屬于地下作業(yè)，因其環(huán)境較差、危險系數(shù)較高，所以需要了解煤礦采礦作業(yè)相關(guān)特點，以便結(jié)合煤礦采礦作業(yè)實際情況合理設(shè)置安全防護措施，盡可能地保證煤礦采礦作業(yè)能夠安全、順利、有序的開展。

1.1 固定性

煤礦采礦作業(yè)就是對煤炭資源進行開采，而煤礦資源是一種自然資源，是大自然不斷變化和發(fā)展過程中形成的一種自然資源，其存儲位置比較固定，因煤礦采礦作業(yè)需要在煤層豐厚的區(qū)域展開，如此，煤礦采礦作業(yè)具有固定性的特點。

1.2 工作人員流動性強

相對來說，煤礦采礦作業(yè)難度不大，對工作人員的專業(yè)要求較低，加之一些單位為了能夠節(jié)省人工費，往往會選用臨時工作人員來進行煤礦采礦作業(yè)。又因在地下環(huán)境進行煤礦采礦作業(yè)危險性大，且長期作業(yè)之中容易給工作人員的身心健康帶來一定的負面影響，所以，甚少有員工持續(xù)參與煤礦采礦作業(yè)。也正因如此，煤礦采礦作業(yè)才具有工作人員流動性大的特點[1]。

1.3 作業(yè)地點具有不穩(wěn)定性

因煤礦資源是不可再生的，所以在煤礦單位連年開采的情況下煤炭資源儲量持續(xù)下降。這就在一定程度上增加了煤礦采礦作業(yè)難度，需要進行深層次的開采作業(yè)，而這也造成了煤礦開采作業(yè)地點的不穩(wěn)定性。

2 常用采礦工藝與技術(shù)

對近些年我國煤礦采礦作業(yè)加以了解和分析，確定了以下常用的采礦工藝與技術(shù)。

2.1 空場采礦工藝技術(shù)

相對來說，空場采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用是非常常見的。當(dāng)然，為了使該項工藝技術(shù)能夠充分發(fā)揮作用，滿足煤礦采礦作業(yè)需求，在具體應(yīng)用的過程中根據(jù)不同情況而合理運用，比如，礦塊劃分過程中，主要選擇礦柱結(jié)構(gòu)，采用逐一回采的方式來進行作業(yè)；在礦房采礦，同樣是對礦柱予以開采，但具體選用何種方式則需要考慮礦房實際情況，如若采用及時回采的方式，那么需要對采空區(qū)予以處理，之后利用適合的填充材料來對礦房予以填充[2]。

2.2 崩落采礦工藝技術(shù)

崩落采礦工藝技術(shù)有效應(yīng)用于煤礦采礦作業(yè)之中，主要是對巖石部位予以崩落處理，以方便后續(xù)采礦作業(yè)能夠順利進行。為了避免該項工藝技術(shù)的應(yīng)用造成不良后果，需要相關(guān)工作人員詳細了解科學(xué)的采礦計劃，合理設(shè)置崩落位置并且控制崩落力度等方面，以此來保證崩落采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用符合預(yù)期要求。另外，最好用崩落的巖石來填充采空區(qū)，避免采空區(qū)坍塌等不良現(xiàn)象的發(fā)生。

2.3 充填采礦工藝技術(shù)

煤礦采礦作業(yè)中充填采礦工藝技術(shù)的有效應(yīng)用是以推進回采工作面為主，利用適當(dāng)?shù)奶畛洳牧蟻韺Σ傻V作業(yè)產(chǎn)生的采空區(qū)予以維護，以此來保證采礦作業(yè)能夠持續(xù)、順暢、穩(wěn)定進行。可以說，充填采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)鷰r和崩落的巖石予以有效的控制，營造安全的采礦環(huán)境，為順利、安全、穩(wěn)定的展開煤礦采礦作業(yè)創(chuàng)造條件[3]。

2.4 溶浸采礦工藝技術(shù)

盡管溶浸采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用也非常普遍，但因其屬于化學(xué)采礦技術(shù)，在具體應(yīng)用該項技術(shù)展開煤礦采礦作業(yè)時需要考慮礦產(chǎn)的物理和化學(xué)特性。選用適合的溶浸液注入到礦層之中，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)之后達到預(yù)期目標，從而良好展開采礦作業(yè)。在此需要特別說明的是，要想有效地運用溶浸采礦工藝技術(shù)，需要配備專業(yè)、經(jīng)驗豐富、業(yè)務(wù)能力強的工作人員，如此方能合理地運用溶浸采礦工藝技術(shù)。

3 采礦工藝與技術(shù)的有效應(yīng)用

3.1 工程概述

通過前期實地勘測，確定某煤礦工程含有優(yōu)質(zhì)煤礦資源，10層～20層為可開采層，平均厚度約2.0 m；25層～50層為含煤層，但地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，混合了大量的泥巖、細砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等。在此基礎(chǔ)上對周邊環(huán)境予以了解，確定附近有村莊等建筑物，且底板巖層內(nèi)含奧灰水，存在突水危險。為了盡可能地降低煤礦開采的危險性，計劃設(shè)計工作面長35 m左右，合理規(guī)劃和運用采礦工藝技術(shù)，盡可能實現(xiàn)安全高效綜采。

3.2 工作面井上、井下開采條件

3.2.1 煤層頂?shù)装鍡l件

因工作面設(shè)置在16號煤層之間，屬于穩(wěn)定煤層，煤層傾角在0°～20°。煤層頂板為灰?guī)r石，平均厚度為5.8 m，灰?guī)r石抗壓強度在80.1 MPa左右，最大抗壓強度為98 MPa，屬于堅硬頂板。

3.2.2 底板奧灰水

因16號煤層底板巖層含有奧灰水，水壓較大，加之地質(zhì)條件比較復(fù)雜，如若不能合理地規(guī)劃設(shè)計煤礦采礦作業(yè)，很可能造成嚴重的負面影響。所以，需要特別注意這一方面的防范。

3.3 主要綜采設(shè)備配套

結(jié)合煤礦采礦作業(yè)實際情況及工作面地質(zhì)條件，計劃采用長壁后退式開采技術(shù)、帶條法開采技術(shù)、充填法開采技術(shù)等工藝技術(shù)，這就意味著本次煤礦開采作業(yè)需要采煤機、液壓支架、刮板輸送機等設(shè)備?？紤]到采煤機對煤礦采煤影響較大，需要進一步分析和說明其技術(shù)參數(shù)，如表1所示。

表1 交流電牽引采煤機技術(shù)參數(shù)表

3.4 采礦工藝與技術(shù)的有效應(yīng)用

考慮到本次煤礦采礦作業(yè)可能面臨諸多危險，且單一工作面處理技術(shù)的運用難以保證煤礦采礦順利進行。所以，最好運用多種采礦工藝技術(shù)來展開安全化、高效化的煤礦采礦作業(yè)。

3.4.1 井下煤層開采作業(yè)

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求及煤礦工程實際情況，井下煤層開采作業(yè)應(yīng)采用的工藝技術(shù)有：

1) 長壁后退式開采技術(shù)。利用此項技術(shù)來展開井下煤層開采作業(yè)，能夠?qū)㈤_采位置設(shè)置在下面修筑臺階形狀的工作面，并且沿著開采方向一直延伸工作面，如此能夠在一定程度上避免坍塌事故的發(fā)生。當(dāng)然，開采作業(yè)進行過程中可能遇到瓦斯含量極高的礦區(qū)，此時應(yīng)當(dāng)注意采用相近的多工作面協(xié)調(diào)后退式開采技術(shù)，以此來規(guī)避瓦斯難題[4]。

2) 帶條法開采技術(shù)。因通過對煤礦工程的了解，確定井下采礦作業(yè)會在覆巖危險區(qū)域進行。此時，應(yīng)注意運用帶條法開采技術(shù)，也就是在覆巖層設(shè)置一個條帶的煤柱作為支撐，實現(xiàn)協(xié)同開采，這不僅能夠增強采礦作業(yè)的安全性，還能提高瓦斯含量較高區(qū)域的掘進率。其實，帶條法開采技術(shù)的應(yīng)用之所以適應(yīng)于覆巖危險區(qū)域的采礦作業(yè)，主要是該項技術(shù)的實施能夠控制地表沉陷，并且能對開采區(qū)部分壓煤予以回收利用，所以，相關(guān)工作人員應(yīng)重視該項技術(shù)的運用。

3) 充填法開采技術(shù)。在煤礦工程開采作業(yè)中利用充填法開采技術(shù)，主要是應(yīng)對一些容易發(fā)生地表沉降區(qū)域的采礦需求。具體的做法是：詳細了解井下采礦作業(yè)的實際情況及相關(guān)勘測數(shù)據(jù)，從安全生產(chǎn)的角度出發(fā)合理規(guī)劃被采空區(qū)域的充填計劃，進而順利地展開施工作業(yè)，以此來降低煤礦地表沉降系數(shù)，安全、穩(wěn)定、順利地進行采礦作業(yè)[5]。填充法開采工藝示意圖見第138頁圖1。

圖1 填充法開采工藝示意圖

3.4.2 工作面保水開采技術(shù)

在井下采礦作業(yè)中經(jīng)常會碰到礦井涌水的情況，此時就需要有效地運用工作面保水開采技術(shù)，做好水源排泄和補給，保證井下采礦作業(yè)能夠順利進行。

1) 綜合機械開采技術(shù)。該項工藝技術(shù)又稱為長壁綜合機械開采技術(shù)，其有效運用主要是通過在開采層下沉位置設(shè)置隔水層來實現(xiàn)保水目的。當(dāng)然，為了保證該項技術(shù)的作用能夠充分發(fā)揮出來，在具體實施中需要詳細了解開采區(qū)域的實際情況，合理運用高液壓支架來設(shè)置隔離層。

2) 限高開采技術(shù)。參考相關(guān)資料，確定保水開采的上坊區(qū)域，土層厚度一般不足以維持隔水層的穩(wěn)定性，并且存在彎曲下沉的危險。所以，最好將限高開采技術(shù)也應(yīng)用于工作面保水開采作業(yè)之中，通過在保水開采的上坊區(qū)域合理設(shè)置隔水層，以實現(xiàn)開采區(qū)域的有效保水[6]。

3) 間歇式開采技術(shù)。間歇式開采技術(shù)的有效應(yīng)用同樣能夠支持工作面保水開采作業(yè)，提高開采效率。當(dāng)然，為了保證該項工藝技術(shù)的作用充分發(fā)揮出來，需要工作人員參考《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》，并結(jié)合開采區(qū)域?qū)嶋H情況及相關(guān)資料，明確煤層累計開采厚度、開采層數(shù)、裂隙帶最大高度等，進而計算有效控制導(dǎo)水裂隙帶的高度，從而合理規(guī)劃間歇式開采方案，為良好展開煤礦開采創(chuàng)造條件。

4 采礦工藝與技術(shù)應(yīng)用需要注意的事項及發(fā)展趨勢

4.1 采礦工藝技術(shù)注意事項

總結(jié)煤礦采礦作業(yè)中常見采礦工藝技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗，確定利用充填采礦工藝技術(shù)需要特別注意回采工作的方向、煤礦礦塊的結(jié)構(gòu)等，以便選擇更為科學(xué)、合理的充填方式，合理地充填被采區(qū)域，保證整個井下采礦環(huán)境的安全性；利用溶浸采礦工藝技術(shù)需要特別注意的是一定要了解采礦區(qū)域?qū)嶋H情況，慎重分析和考慮溶浸的地點、浸出的方式的選擇，進而制定可行性的溶浸采礦工藝方案，以便將該項技術(shù)的作用最大限度地發(fā)揮出來?？請霾傻V工藝技術(shù)應(yīng)用則需要將周圍巖石的固定作為重點環(huán)節(jié)，從而保證采空區(qū)的穩(wěn)固性，采礦作業(yè)不會因采空區(qū)坍塌而受到影響[7]。

4.2 采礦工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢

煤礦采礦作業(yè)過程中無論采用哪種采礦工藝技術(shù)，最終的目的都是為了安全、順利、高效地開采煤礦資源。但伴隨著我國經(jīng)濟、科技的不斷發(fā)展，對煤礦開采行業(yè)也提出了一些新的要求。此種情況下，為了保證采礦工藝技術(shù)依舊能夠在煤礦采礦作業(yè)中充分發(fā)揮作用，應(yīng)積極研究新型的采礦工藝技術(shù)，尤其是綠色采礦工藝技術(shù)，使采礦工藝技術(shù)具有綠色化、高效化、合理化的特點，煤礦采礦作業(yè)符合低碳環(huán)保、綠色生態(tài)理念，創(chuàng)造較高的經(jīng)濟效益和社會效益。

5 結(jié)語

經(jīng)過一系列分析，本文確定了現(xiàn)階段煤礦采礦作業(yè)之中應(yīng)用的采礦工藝技術(shù)有多種，如，空場采礦工藝技術(shù)、崩落采礦工藝技術(shù)、充填采礦工藝技術(shù)、溶浸采礦工藝技術(shù)等。當(dāng)然，要想使采礦工藝技術(shù)充分發(fā)揮作用，還需要根據(jù)煤礦采礦作業(yè)的實際情況及需求，選擇適合的一種或者多種工藝技術(shù)來展開開采作業(yè)，并且在具體應(yīng)用工藝技術(shù)時應(yīng)充分考慮需要注意的事項，合理規(guī)劃與實施，如此方能保證煤礦采礦作業(yè)安全、穩(wěn)定、順暢、高效的進行。