浅析如何选择煤矿井下采矿生产技术及方法.pdf

2 0 1 6年第 2期 总第 1 2 5期 缸 源 与 钍 E N E R G Y A N D E N E R G Y C O N S E R V A T l O N 2 0 1 6年 2月 浅析如何选择煤矿井下采矿生产技术及方法 吕卫军，李 向阳 山西华润大宁能源有限公司，山西 阳城 0 4 8 1 0 0 摘要 主要从影响煤矿井下采矿技术选择的相关因素入手 ，对相关采矿新技术、方法进行论述，旨在为提高煤矿开 采效率及质量提供更多参考依据。 关键词 煤矿 ；采矿技术 ；采矿方法 中图分类号 T D 8 2 3 文献标识码 A 文章编号 2 0 9 5 0 8 0 2 一 2 0 1 6 0 2 0 0 7 2 0 2 On Ho w t o S e l e c t M i n i n g P r o d u c t i o n Te c h n o l o g y a n d M e t h o d i n Co a l M i n e L YU We i j u n ． L I X i a n g y a n g H u a r u n D a n i n g E n e r g y C o ． ， L t d ． o f Sh a n x i ， Y a n g c h e n g 0 4 8 1 O 0 ， S h a n x i ， Ch i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r d i s c u s s e d n e w r e l a t e d t e c h n o l o g i e s a n d me t h o d s o f mi n i n g f r o m t h e e f f e c t s o f r e l a t e d f a c t o r s o f u n d e r g r o u n d mi n i n g t e c h n o l o g y s e l e c t i o n i n c o a l mi n e t o i mp r o v e t h e q u a l i t y o f c o a l mi n i n g e f fi c i e n c y a n d p r o v i d e mo r e r e f e r e n c e ． Ke y wo r d s c o a l mi n e ； mi n i n g t e c h n o l o gy ； mi n i n g me t h o d 0引言 在 中国资源开发领域中 ，矿产资源具有富矿少于 贫矿 、大矿少于小矿等特点。煤矿开采历史悠久 ，开 采技术严重制约着有限资源的合理开发和利用。改革 开放以来 ，中国煤矿开采强度快速提 高 ，开采技术 、 设备也在不 断进步。目前 已逐步实现半连续或连续化 的煤炭开采 ，开采设施也逐步实现 自动化 、高效化和 大型化 ，生产效率不断提升，产量不断增加【 l J 。随着科 技发展和时代进步 ，煤矿采矿技术应 向更高效 、安全 、 环保 的方向发展。在保证生态环境 、实现可持续发展 的前提下 ，充分利用国家资源 ，促进 国民经济快速向 前发展。 1 影响煤矿井下采矿技术及方法选择的主要因素 1 ． 1 地质影响因素 在煤矿开采过程 中，相关技术 、方法的选择存在 影响的地质 因素主要表现为开采深度 、煤层强度 、煤 层结构三个方面。研究数据和资料显示 ，煤矿开采深 度与煤矿顶煤 冒放性存在密切联系 。因此 ，在煤矿开 采过程 中，应以井下采矿经验及相关理论作为根据进 行计算 ，求出煤矿顶煤 冒放性与开采深度二者 间的具 体关系 ，然后将计算结果作为采矿技术及方法选择的 主要依据。采矿区煤层强度对采矿技术和方法的选择 具有重要影响 ，煤层强度不仅会对煤层抗压强度产生 直接影响 ，同时也会严重影响煤层内外裂隙的发育及 结构 。在采矿生产技术及方法 的选择过程中 ，还需对 煤层结构进行充分考虑。当煤层含有坚硬岩石时 ，这 些岩石相 当于一个坚硬骨架 ，会直接影响顶煤 的冒放 收稿 日期 2 0 1 5 1 1 - 2 4 第一作者简介 吕卫军，1 9 7 5 年生，男，山西阳城人，2 0 1 2 年毕业 于河南理工大学采矿 工程专业，助理工程师。 72 性 ，同时还会影响顶煤的降落。 1 ． 2 技术水平影响因素 煤矿技术水平是影响井下采矿技术及方法选择 的 一 个重要因素。技术水平具体可分为生产设备供应条 件 、装备技术水平 。基础设施水平 、科学技术水平均 会直接制约煤矿井下采矿生产技术及采矿方法 的选择。 在科学技术 的推动下 ，中国煤矿开采技术和方法均不 断得到提高 ，目前已经逐步走向成熟 。煤矿开采技术、 工艺 的提高可直接促进 中国煤矿开采效率和质量不断 提升。 1 ． 3 经济发展水平影响因素 在煤矿井下采矿生产技术及采矿方法 的选择过程 中，采矿装备也是一个重要的影 响因素。引进并使用 现代化煤炭开采机械设备需要大量资金。所以 ，在煤 矿开采过程 中，必须要对采矿投入 、产 出进行全 面 、 深入 、系统分析 ，以分析结果作为主要根据 ，选择现 在最合理的生产技术和采矿方法 ，只有这样才能真正 提高采矿效率和质量。除 了需要对生产成本进行充分 考虑外 ，还需对和生产相关 的材料供应进行充分考虑 ， 以煤矿开采 区具体位置作为根据 ，最大限度地选择应 用当地能够提供材料 的相关技术和方法。由此可见 ， 煤矿井下采矿生产技术及采矿方法的选择与当地经济 发展水平存在密切关系。 2 煤矿井下采矿主要技术及方法 2 ． 1 井下采矿技术 2 ． 1 ． 1 复杂地质区域开采技术 随着煤矿开发力度不断加强 ，处于良好地域 中的 煤矿资源均 已被充分利用 ，今后开采作业将要 面对各 种地质较为复杂的矿床。如何处理好作业环境 的巷道 维护 、采空区处理 、岩层 固形 、通风排水及地表设备 设施保护等问题 ，是复杂地质 区域矿床开采所 面临的 2 0 1 6年第 2 期 吕卫军， 等 浅析如何选择煤矿井下采矿生产技术及方法 2 0 1 6年 2月 主要 问题圈 。要实现高效 、安全、经济地开采复杂地质 区域矿床 ，在技术上需做到以下几点 a 1破碎疏松矿 体开采技术。此类地质矿体极易受到地质运动的影响 ， 造成矿体本身及四周岩层构造发生破碎。因此，在开 采作业前需加强地质勘察和评估。分析研究巷道结构 ， 策划最佳岩层加固措施方案 ，积极引进先进技术设备 ， 制定高效开采方案 ；b 富含 、大水层之下矿床开采技 术。对此类地质矿床进行开采之前 ，需做好以下几点 工作 a 分析矿体与水系之间的动态关系 ； b 分析研 究岩层、矿体能量的集聚、消散规律及控制处理措施 c D l 强对矿床开采顺序 、开采现场布置等对岩层 固形 及采场稳定控制技术造成 的影 响进行全面分析 ； d 选 择合理的尾矿充填体快速脱水技术及全尾矿浆料制备 、 贮存等方法及技术。 2 ． 1 ． 2 地下残留矿体的开采技术 随着煤矿开采力度加强 ，近年来 ，大量 民营企业 进入开采 队伍 ，无序开采现象也逐年增加 ，矿产资源 的破坏和浪费现象越来越严重 ，同时造成大量矿体残 留现象 。为促进国家有限资源得 到充分利用 ，需加强 对地下残留矿体进行开采。地下残留矿床的开发存在地 压灾害 、岩层控制 、采矿技术 、巷道维护等技术问题 ， 需对开采技术进行系统研究才能实现有效开采。要实现 充分开采地下残留矿体需做到以下几点 a 深入研究残 留矿体的有效开采技术及采场相应结构参数 ，提高针对 性开采技术 ，优化开采现场结构参数 ；b 加强技术研究 和探索 ，研发残留矿体和采空区的相应探测技术 ；c 加强研发遗留矿体开采环境 中贫化损 失控制技术 ；d 研究遗留矿体开采作业环境中地压的控制技术及矿体 开采过程中对边坡稳定形成的影响；e 1研究矿区边坡 、 残 留矿体开采作业 中岩层变形状况的监测及 预报技术 和系统 ，保证矿产开采环境的稳定性和安全 陛。 2 ． 1 ． 3 深 井采矿技 术 浅部资源矿物已逐渐消耗 ，矿物开采会 向深部延 伸 ，这就必须要有高效 、安全 的深井采矿技术作为支 撑 。深井采矿技术没有确切统一的概念 ，由于矿床在 较深 的地底下 ，在开采过程 中会出现不 曾在浅部矿床 上 出现的技术难题 ，这就是深井采矿。现阶段 中国金 属矿开采的深度一般不超过7 0 0 m～8 0 0 m，深井采矿 的定义是对深度超过1 0 0 0 m的矿山进行开采[3 ] 。深井 采矿是一个极其复杂的采矿工程 ，并不是一个简单的 地下采矿技术。在面对特殊 的高井深 、高应力 、高温 条件 ，对深井 的开采 除了要 面对浅部开采 的问题外 ， 还要解决许多技术类问题 ，比如深井提升运输 、采场 地压控制 、深井通风排水 、冲击地压 防治等。部分矿 产开采企业 已展 开了各种研究性工作 ，在地压监测 、 采矿方式 、充填技术等方面 已取得 了一定成果 ，但 系 统化的开采技术还需进一步研究 和开发 。主要研究课 题有深井冲击地压防治与监测监控技术 、深井 围岩应 力分布状态的特征及变化形式 、深井作业环境 的变化 预测及降温控温 、深部井巷布置方法和深井高产高效 开采技术研究 、深井巷道 的高效掘进与支护技术及装 备等。热害治理可使用地面制冷和水冷却相结合的方 式，地面制冷进风可有效降低巷道余热。该方式操作 较为简单 ，具有较高可行性，且方便管理与维护，是 处理井下余热的主要措施 。水冷却方式主要用于处理 工作面局部高温 ，虽然该方式仅承担较少量除热任务 ， 但可在一定程度上降低整个除热系统的实施难度 ，是 煤矿深井开采使用较为先进的处理热害技术。 2 1 ． 4 开采机械 化技 术 井下开采设备发展方 向主要为 a 操作技术 向高 效、安全发展 ；b 设备向自动化、液压化、智能化、 配套化 、系统化发展 。井下采矿逐步实现地下煤矿开 采全程机械化 、自动化 ，如井下电动铲运机逐步 向遥 控铲运机微型化发展 ，4 5 t 、6 5 t 卡车逐步被1 2 0 t 卡车 替代 ；机器人或无人驾驶新作业技术正在研发并逐渐 成熟 。目前 ，在 中国已经得到普遍应用的机械化技术 主要有硬顶板 、浅埋深 、硬煤层高产高效现代采煤成 套技术 、缓倾斜薄煤层长壁开采技术等。现代煤炭开 采会朝着高效、高产、高安全的方向不断发展 。 2 ． 2 采矿方 法 2 ． 2 ． 1 充填式采矿法 充填采矿方法的特点主要表现为设备大型化 和机 械化 ，主要表现在 出矿、落矿和支护等方面 。胶结充 填技术在充填方法 的应用过程中发展较为迅速 ，胶结 充填技术 的三个发展阶段具体为 分级尾砂胶结充填 阶段 、全尾砂高浓度胶结充填 阶段 、不收缩及不脱水 的全尾砂胶结充填 阶段 。为了实现盘区机械化充填 ， 必须改进采场结构参数 ，这样才能使充填系统成为半 智能化状态。 目前 ，中国成功实验了拥有先进技术 的 充填采矿方法 ，补充 了 中国在采矿领域存在 的不足 ， 扭转了中国被动采矿 的局面。充填采矿法的应用对 中 国扩大煤矿开采规模和降低开采成本均具有重要意义。 2 ． 2 ． 2 回采式 采矿 法 回采式技术 的应用主要是通过凿岩联络巷将设备 运人凿岩 ，同时在矿体 中上盘相互连接凿岩通道和 回 风巷 ，促进其能够形成一股 回风风流 ，然后凭借凿岩 车将矿石运出。目前 在煤矿开采过程 中应用最为普遍 的方法即为回采式采矿法。在实际使用该种方法的过程 中，通常可分为留矿柱式和无矿柱式两种 ，无矿柱式是 通过每1 0 0 m 划置各个开采 区，但是在两个相邻盘区间 未预留有矿柱 ，同时采用的是充填法 ，来回开采中间地 段，直至整个矿石集 中开采作业完成 。留矿柱式与无矿 柱式相似， 其最大的区别在于在两个相邻的盘区之间预 留有矿柱 ，具体 说就是每 1 0 0 m间均存 在长度为 2 0 0 m～ 3 5 0 m 的矿柱，仅对1 0 0 m 中的剩余区域进行开采。 因此 ，应用该种采矿方法时 ，在各开采区种均存在一 定空 间，通常这些空间均称为矿房。当对矿房实施开 采作业时 ，因其所处位置较低 ，可有效保证巷道牢 固， 进而能够使其保持 良好的稳定性。因此 ，该种开采方 下转 7 5页 73 2 0 1 6年第 2期 顾彦春 煤矿通风安全隐患管理的措施分析 2 0 1 6年 2月 这些设备在使用过程中极易发生故障 ，不仅影响了正 常施工作业 ，还会造成一定的安全隐患 ，此外后期维 修投入也会增加 ，不符合经济生产原则 。对于已经安 装 了的设备 ，许多企业没有进行 良好 日常维护 ，导致 许多设备都无法真正起到通风作用。施工单位对于通 风设备重要性 的忽视还体现在对通风设备设置不合理 上 。许多通风设备没有按照要求放置在合理位置 ，在 一 些矿井 中甚至还存在通风设备连接错误的现象 ，不 仅不能起到 良好 的通风作用 ，甚至会进一步扩大事故 危害性 。 3 防范煤矿通风安全 隐患的管理措施 3 ． 1 加强对员工的煤矿通风安全培训提高安全意识 加强对员工的安全培训是提高矿井开采安全性的 前提和基础。相关部 门可 给施工人员发放相应宣传册 或学习资料 ，使施工人员对通风安全 的重要性有充分 了解。此外 ，企业还应对施工人员进行定期培训 ，使 他们学习安全作业的理论 和技能 ，并能在实际开采过 程中进行良好应用。 3 ． 2 制定相应煤矿通风安全规范规章 企业应制定完善的煤矿通风安全规范 ，从而对施 工人员 的操作进行有力约束 。制定 的施工规范应整理 成册 ，分发到每个施工人员手上 ，并要求施工人员定 期进行 阅读 。在 日常施工过程中 ，应加大对施工现场 的监管力度 ，尤其需对作业人员操作规范进行检查。 如发现作业人员在操作过程中存在不符合安全规范 的 地方 ，应进行及时指正 ，并对相关人员进行一定 的警 告惩罚 。此外 ，企业还应发挥人文关怀精神 ，对井下 作业环境进行优化 ，并定期组织井 下作业人员进行体 检。同时 ，施工部门不应使作业人员长期处于超负荷 工作状态中，只有保持 良好 的精神状态才能及 时发现 作业过程 中存 在的安全隐患 ，并在事故发生时做好及 时、准确的反应。 3 ． 3 优化完善煤矿通风系统设计 许多矿井 内通风设备存在严重老化现象 ，通风系 统 的设置也十分不合理 ，导致通风效果十分不理想 。 针对这种现象 ，煤矿企业应及时完善煤矿通风系统设 计 。在通风系统设计 中首先必须满足煤矿安全生产相 关规定 ，在此基础上再从一些细节上进行优化 。在设 计 时还需考虑矿井实际作业状态 ，根据实 际要求进行 方案调整 。此外 ，在矿井通风系统设计 中还应尽量满 足节能减排要求 ，将一些多余巷道和设备进行删减 ， 确保整个通风系统的合理性和科学性。 3 ．4 煤矿通风设备的管理 根据上述通风设备管理 中存在的问题 ，管理部门 应首先淘汰那些无法满足生产需要的通风设备 ，其次 再根据需要购进符合标准的新型设备。在设备 的设置 和连接上必须依照相应流程和规范进行 。在布置通风 设备时，要结合整个煤矿分布特点进行安放 ，将通风 设备的作用发挥到最大化圈 。 4 结语 相关工作人员需清醒认识到 ，在 当前 经济形势作 用下 ，煤矿企业 的建设发展与整个 国民经济建设发展 息息相关 ，其在整个经济社会现代化建设 中的重要地 位不言而喻。 “ 一通三防”作为现 阶段煤矿企业安全 管理 的基础与核心 ，在煤矿企业安全管理 中着重体现 在通风管理上。针对煤矿通风安全隐患与 管理对策这 一 中心问题做出了简要分析与说明 ，希望 能为今后相 关研究与实践工作的开展提供一定 的参考 与帮助。煤 矿通风安全隐患更是影响煤矿生产与整个煤矿企业 的 安全。要从管理和预防的角度 出发及时排 除煤矿通风 隐患 ，使煤矿通风系统在畅通的基础上发挥价值 ，更 好地服务于煤矿生产与安全。 参考文献 [ 1 ] 杨忠辉． 浅谈我国煤矿通风安全隐患管理及相关有效措施[ J ] ． 中国新技术新产品， 2 0 1 1 9 1 2 1 4 ． [ 2 ] 解贵 生． 浅谈矿 井通风在煤矿安全生产 中的重要性 [ J ] ． 水力 采煤与管道运输 ， 2 0 1 1 2 1 0 2 1 0 5 ． [ 3 ] 郑应龙． 关于低 瓦斯矿井通风安全管理的几点思考 [ J ] ． 能源 与环境 ， 2 O L O 3 3 6 4 0 ． [ 4 ] 顾春 ． 关 于加 强煤矿通风安全 隐患管理措 施的探讨 [ J ] ． 科 技创业家， 2 0 1 3 2 3 6 3 6 7 ． [ 5 ] 王占青 ， 郑宝， 史卫明． 煤矿安全通风管理及通风事故的防 范措施 [ J ] _ 中国能源， 2 0 1 1 2 8 3 8 7 ． 责任编辑高志风 ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ‘ ● ● ● ● ● ● ● 。 ● ● ‘ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 上接 7 3页 法的最大优点即为采区稳定性和安全性高。 3 结语 随着 中国科学技术发展 ，煤矿开采技术不断提升 ， 开采方法得到不断改进，但总体水平还不够高。因此， 需要从技术、环境 、经济 、社会影响等方面考虑，加强 对各种 因素进行有效控制 ，不断提高采矿技术 ，完善 采矿方法，促进 中国采矿整体技术水平得到不断提升。 参考文献 [ 1 ] 刘 鸿． 试论煤矿采矿 的新技 术与开采方法 [ J ] ． 中小企业管 理 与科技 中旬刊 ， 2 0 1 4 ， 1 5 5 6 5 8 6 5 9 ． [ 2 ] 胡国良．矿井通风节能技术应用研究[ J ] ． 中国新技术新产品， 2 0 1 4 ， 8 2 4 6 2 - 4 6 3 ． [ 3 ] 杨镇． 谈谈采矿工程的采矿技术与施工安全[ J ] ． 科技与创 新 ， 2 0 1 4 ， 1 1 1 3 1 1 3 1 1 4 ． 责任编辑 季鑫 75