試論煤礦采礦的新技術(shù)與開采方法

賀江波

（山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)毛則渠煤炭有限公司，山西 鄉(xiāng)寧 042100）

一、使用新技術(shù)的必要性

煤礦是深藏在地下的不可再生資源，在進(jìn)行開發(fā)工作時(shí)也可以同時(shí)發(fā)現(xiàn)其中所存在的瓦斯氣體等物質(zhì)，對(duì)此應(yīng)進(jìn)行有效收集和開發(fā)利用，才能減少資源的浪費(fèi)問題。但是在這項(xiàng)開發(fā)工作中必須要面對(duì)其中所存在的危險(xiǎn)性和實(shí)際難度，采礦單位在進(jìn)行作業(yè)時(shí)不能過于追求提高工作效率，而出現(xiàn)浪費(fèi)問題造成資源損失，同時(shí)這項(xiàng)工作的相關(guān)安全措施采取情況，也直接關(guān)系到企業(yè)的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)和人們的生命安全，但依然有很多規(guī)模較小的煤礦在進(jìn)行作業(yè)時(shí)，使用的是比較落后的技術(shù)，不但會(huì)在作業(yè)中出現(xiàn)浪費(fèi)情況，還無(wú)法保證工作人員的生命安全，很可能會(huì)在比較復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中出現(xiàn)危險(xiǎn)事故。另外在薄煤層等地進(jìn)行開發(fā)時(shí)所要面臨的實(shí)際工作難度很大，傳統(tǒng)的技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用效率方面不佳，無(wú)法達(dá)到實(shí)際作業(yè)要求。因此，先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用是在煤礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的重要步驟，必須進(jìn)行重視和加強(qiáng)才能改善現(xiàn)有問題，提高資源開發(fā)和利用率[1]。

二、新技術(shù)和新方法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（一）節(jié)約煤礦企業(yè)的成本投入

大部分煤礦企業(yè)在經(jīng)營(yíng)和發(fā)展過程中，經(jīng)常受到成本投入的影響限制了實(shí)際作業(yè)規(guī)格和安全程度，只能選擇縮小作業(yè)范圍和降低安全防護(hù)措施資金的方式完成作業(yè)工作，但是由于煤礦作業(yè)發(fā)展至今，大量的淺層煤礦已經(jīng)受多度作業(yè)出現(xiàn)了明顯變少現(xiàn)象，只能進(jìn)行深層挖掘探尋深入地下巖層中的資源。但目前在作業(yè)深層煤礦的過程中所需要面臨的困難程度明顯增加，所需要投入的成本量也在增加，小型企業(yè)受到了顯著影響，同時(shí)隨著地下環(huán)境的作業(yè)深度逐漸提升作業(yè)人員的生命安全沒有得到保護(hù)，出現(xiàn)了企業(yè)規(guī)模和成本使用等方面的限制，促使企業(yè)要提升自身競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力和經(jīng)濟(jì)效益[2]。

（二）降低安全事故的發(fā)生概率

煤礦開采作業(yè)伴隨著極大的安全隱患，在過去大小企業(yè)的開采工作中經(jīng)常出現(xiàn)人員傷亡等嚴(yán)重安全事故，通常都是由于實(shí)際作業(yè)質(zhì)量不佳但強(qiáng)行作業(yè)，從而使所有工作人員處在極度危險(xiǎn)的工作環(huán)境中。雖然這類風(fēng)險(xiǎn)問題無(wú)法真正控制杜絕，但是可以通過改良可用技術(shù)的方式對(duì)所有作業(yè)人員進(jìn)行保護(hù)，比如在環(huán)境危險(xiǎn)程度較高的位置作業(yè)時(shí)，可以利用現(xiàn)代智能科技技術(shù)替代傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式，能夠有效降低各種安全事故的發(fā)生概率，真正解決工作人員在作業(yè)過程中所面臨的各種安全威脅。

（三）減少對(duì)其他方面的影響

在煤礦的開采作業(yè)方面已經(jīng)有了幾十年歷史，隨著作業(yè)深度和難度不斷增加，在工作過程中對(duì)周圍水資源和環(huán)境以及居民生活等方面都產(chǎn)生了不同影響，甚至?xí)?lái)一些破壞性影響，必須要對(duì)所用技術(shù)和工作方法進(jìn)行適當(dāng)改良，才能在保障能源供應(yīng)需求達(dá)到滿足的前提下將實(shí)際影響降到最低[3]。

三、傳統(tǒng)理念中的問題

（一）影響地表結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

在過去開采工作中一旦完成作業(yè)工作，會(huì)利用自然垮落法使煤層頂板自然出現(xiàn)垮塌情況填充作業(yè)地點(diǎn)，但是這種方式會(huì)使地表結(jié)構(gòu)受到明顯影響，不但會(huì)使地表水逐漸向采空區(qū)集中滲漏，還會(huì)影響到地下水系的存在，地表土地不能作為種植用地形成了資源損失，對(duì)周圍建筑和設(shè)施等都產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。因此傳統(tǒng)技術(shù)所具有的缺陷問題較大，并不能在完成作業(yè)工作的同時(shí)減少對(duì)地面所帶來(lái)的實(shí)際影響，更可能會(huì)引起泥石流等嚴(yán)重事故，對(duì)大量人群造成生命財(cái)產(chǎn)威脅[4]。

（二）資源浪費(fèi)問題嚴(yán)重

目前人均自然資源的存儲(chǔ)量不足一直是所面臨的重要問題，從實(shí)際可采取量和分布情況來(lái)看，不能承擔(dān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口使用需求的沉重壓力，而且這一資源具有不可再生性，所以在傳統(tǒng)礦業(yè)的作業(yè)過程中受到技術(shù)的限制影響，大量的資源實(shí)際利用率并不高，同時(shí)開采出的伴生資源也沒有得到合理收集與開發(fā)利用，所以浪費(fèi)問題也是限制該行業(yè)發(fā)展的阻礙問題之一。

（三）開采成本和危險(xiǎn)性高

南方部分礦區(qū)實(shí)際煤量存儲(chǔ)較少，而所需投入成本過高，危險(xiǎn)系數(shù)也遠(yuǎn)超過相關(guān)安全措施的可承受范圍，且受水、瓦斯及煤塵等災(zāi)害的影響方面極其嚴(yán)重，因此有些企業(yè)在工作中受到危險(xiǎn)影響，在安全事故出現(xiàn)后人員傷亡的成為了工作開展難題[5]。

（四）地表出現(xiàn)塌陷

結(jié)合已完成的大量開采記錄進(jìn)行計(jì)算，因進(jìn)行開采工作所引發(fā)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞以及坍塌問題，所影響面積范圍龐大，并依然在呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，對(duì)自然環(huán)境所帶來(lái)的傷害程度極高，直接降低了可利用價(jià)值和恢復(fù)能力，需要消耗漫長(zhǎng)的時(shí)間才可能逐漸恢復(fù)該范圍的自然狀態(tài)。

四、傳統(tǒng)技術(shù)中的問題

（一）工業(yè)體系不完整

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)生產(chǎn)壓力的影響下，需要更多的能源供應(yīng)量才能滿足日常所需，所以在該行業(yè)的發(fā)展過程中受到了巨大壓力，但隨著不同規(guī)模的煤礦企業(yè)出現(xiàn)和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，卻并未在行業(yè)發(fā)展過程中逐漸形成完善的工業(yè)體系和管理制度，因此至今依然存在大量問題限制了企業(yè)的實(shí)際發(fā)展能力和經(jīng)濟(jì)效益。管理秩序的嚴(yán)重缺失同樣無(wú)法保證各項(xiàng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況，不能真正體現(xiàn)出所有技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和實(shí)際作用，從而使企業(yè)在經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)過程中始終面臨著難以避免的安全威脅[6]。

（二）技術(shù)落后

雖然在行業(yè)發(fā)展過程中也為克服生產(chǎn)效率和危險(xiǎn)問題進(jìn)行了技術(shù)研究，但依然存在安全事故頻繁發(fā)生的情況，對(duì)企業(yè)造成了更大壓力和發(fā)展限制。所以企業(yè)為保證開采工作安全只在技術(shù)使用方面進(jìn)行控制，但沒有研究或引進(jìn)其他優(yōu)秀技術(shù)是行不通的。

（三）缺少專業(yè)人才

在針對(duì)行業(yè)發(fā)展情況進(jìn)行研究和分析后，發(fā)現(xiàn)由于專業(yè)人才的稀缺使企業(yè)缺少發(fā)展?jié)摿?，從而在面?duì)出現(xiàn)的各種問題時(shí)無(wú)法真正定制有效處理措施和解決方案，影響到了開采技術(shù)的深入研究和創(chuàng)新改革進(jìn)展，降低了行業(yè)的總體發(fā)展速度，同時(shí)也更難達(dá)到更多利潤(rùn)的獲取效果[7]。

五、現(xiàn)代采礦理念的優(yōu)勢(shì)

（一）特點(diǎn)

隨著目前可用技術(shù)得到了深入研究和推廣應(yīng)用，也在采礦理念和方式方法的應(yīng)用方面進(jìn)行了調(diào)整與改革，對(duì)企業(yè)的未來(lái)發(fā)展帶來(lái)了一定推助力，所以在現(xiàn)代作業(yè)模式的影響下，保證了該行業(yè)的開采合理性及影響程度，更加符合發(fā)展過程中的實(shí)際需要。

（二）改善生態(tài)環(huán)境

現(xiàn)階段在完成開采任務(wù)后，使用填充技術(shù)進(jìn)行回填后可以保證開采區(qū)域的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)坍塌等嚴(yán)重破壞性變化，真正避免了地表所可能出現(xiàn)的移動(dòng)和裂縫等問題，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)科學(xué)作業(yè)的目的，降低對(duì)周圍環(huán)境情況所帶來(lái)的破壞性影響，可以結(jié)合不同區(qū)域的環(huán)境特點(diǎn)及要求進(jìn)行合理回填，實(shí)現(xiàn)礦渣等物質(zhì)的重復(fù)利用和成本節(jié)約目的。

六、新技術(shù)

（一）炮采放頂技術(shù)

這一技術(shù)在出現(xiàn)后得到了大量應(yīng)用與推廣，主要在使用時(shí)通過兩種方式開展工作，第一種是利用滑移支架進(jìn)行開采，利用頂梁等結(jié)構(gòu)完成前梁和后梁的連接工作，配合多個(gè)液壓?jiǎn)误w柱作為支架的支柱實(shí)施作業(yè)。

這種技術(shù)在實(shí)際的推廣和應(yīng)用方面都得到了比較良好的效果，在實(shí)際作業(yè)過程中，可以利用支架對(duì)傾斜和急傾斜煤層發(fā)揮非常良好的開發(fā)作用。另一種方式是使用二型鋼梁配合施工的方式開展作業(yè)，可以在技術(shù)水平較差的情況下不受煤層影響完成工作。

（二）傾斜支架技術(shù)

這種方式在角度方面具有一定的控制效果，而且在生產(chǎn)系統(tǒng)難度和掘進(jìn)率方面具有比較好的使用優(yōu)點(diǎn)，可以在滿足生產(chǎn)任務(wù)量的同時(shí)，降低實(shí)際工作難度和作業(yè)壓力，可以在斜角煤層中起到良好應(yīng)用效果。而且在煤層厚度變化受自然環(huán)境影響比較小時(shí)，也可以使用這一方法完成工作，在回采時(shí)要持續(xù)拉長(zhǎng)支架，最后在達(dá)到采區(qū)后全部拆除收回。

（三）小階段爆破落煤法

這一方法在使用前，需將移動(dòng)區(qū)域內(nèi)的煤層進(jìn)行合理劃分，且在沒有工作人員和施工設(shè)備等情況下開展。比較適合煤層厚度三至七米左右，傾斜角度超過四十度，同時(shí)不易出現(xiàn)頂?shù)装寤涞奈恢檬褂?，但是這一方法設(shè)計(jì)工作比較復(fù)雜，需結(jié)合開采環(huán)境條件進(jìn)行適當(dāng)選用。

（四）刨煤機(jī)采煤法

這一技術(shù)在煤層程度良好或比較薄稀的位置也能施工，具體作業(yè)效果也比較良好，在使用智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)，可以真正實(shí)現(xiàn)該工作的智能化和自動(dòng)化改革，在提升支架穩(wěn)固可靠效果的同時(shí)降低了實(shí)際操作難度和維修難度，而且對(duì)特薄煤層也可以起到良好的開采效果。

七、常用方法

（一）井下采煤

企業(yè)在長(zhǎng)期經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)過程中開始應(yīng)用各種方法嘗試提升工作效率和經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，根據(jù)不同煤礦類型的分布情況定制了不同施工方法，通常使用過程中，這種方法應(yīng)用范圍沒有過多限制，使用頻率也比較高。在使用這種方式時(shí)，可以根據(jù)不同煤礦存在條件進(jìn)行旱采和水采，旱采的兩種工作開展方式都具有良好的開采效果和作業(yè)效率，并且可以在支護(hù)設(shè)置的使用量較少降低成本投入的情況下進(jìn)行工作，但相應(yīng)的開采效率也會(huì)受到影響出現(xiàn)上浮或下降。在作業(yè)時(shí)通常需要根據(jù)煤層的傾角風(fēng)度來(lái)確認(rèn)工作方法，水平開采通常是在傾角超過10 度左右時(shí)進(jìn)行作業(yè)，通過劃分不同區(qū)域的方式按照順序進(jìn)行開采，如果傾角幅度比較小時(shí)可以劃分盤區(qū)后先開采中間部位再開展其他區(qū)域，如果發(fā)現(xiàn)煤層屬于分層狀態(tài)，可以自上而下完成開采任務(wù)。

（二）露天開采

這種方式主要是在煤層分布范圍方面具有一定氬氣，主要處在地表區(qū)域的環(huán)境中才可開展工作，在開采過程中也是要先對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行合理劃分后再施工。在作業(yè)時(shí)利用機(jī)械設(shè)備先進(jìn)行打破和挖掘作業(yè)，然后使用運(yùn)輸機(jī)械直接將煤塊運(yùn)送到指定地點(diǎn)。這種作業(yè)方式的優(yōu)勢(shì)在于不需更多的支護(hù)進(jìn)行輔助，而且整體的作業(yè)范圍覆蓋面積也比較寬闊，在利用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行施工開采的過程中，極大提升了實(shí)際開采效率，在節(jié)約了成本投入的同時(shí)減少了危險(xiǎn)程度，但是也由于開采面積過大，對(duì)大量土地面積都進(jìn)行了占用和污染。

（三）急傾斜煤層

這種開采方式在對(duì)固定區(qū)域進(jìn)行劃分后開展工作，主要是為了盡量提升實(shí)際開采數(shù)量和挖掘范圍，在綜合生產(chǎn)設(shè)備與工藝的主要特點(diǎn)后，可以在開采時(shí)逐漸調(diào)整走向和高度，在采區(qū)的不同階段盡量增加開采量，在工作中可以適當(dāng)改善巷道的布置情況，以進(jìn)一步提升實(shí)際工作效果保持生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

八、發(fā)展方向

結(jié)合國(guó)際資源開發(fā)技術(shù)的發(fā)展情況進(jìn)行分析可以確定，下一階段的技術(shù)改革與研究方向?qū)⒓性诓傻V理念和填充技術(shù)方面，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)開采作業(yè)的方式方法，將資源的存在形式轉(zhuǎn)變成為其他存在狀態(tài)后使用，可以極大減少工作中的潛在危險(xiǎn)，提高實(shí)際綜合利用率和經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)[8]。

九、結(jié)束語(yǔ)

采礦技術(shù)和方法的應(yīng)用與發(fā)展受到這類資源開發(fā)行業(yè)的推動(dòng)影響，逐漸在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了深入改革和研究應(yīng)用，切實(shí)減少了實(shí)際工作壓力和危險(xiǎn)事故的發(fā)生概率。多種新技術(shù)的應(yīng)用提升了工作效率和企業(yè)的利潤(rùn)，進(jìn)而促使該行業(yè)在發(fā)展過程中更加重視如何優(yōu)化與改革，才能更具有未來(lái)發(fā)展?jié)摿?，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)變化速度。