井下采矿技术与方法的探讨

摘 要：改革开放以来，我国井下开采技术发展迅速，众多井下采矿方法得到广泛应用。文章基于国内采矿实际，较详细地探讨了现有采矿技术与采矿方法，对于提高采矿技术水平具有一定的参考价值。

关键词：采矿技术；井下作业；开采技术

1 前言

改革开放以来，我国井下开采技术发展迅速，采矿过程与以往相比，开采效率与回采率更高，在一定程度上也使煤矿工作效率得到明显提高。基于采矿技术与方法的快读发展，有利于降低采矿成本，使开采过程更为安全，也提高了煤矿企业的经济效益。

2 井下采矿方法

2.1 充填式

采矿技术随着社会发展而快速更新，近年来，国内研究完成诸如高水全尾砂速凝固化胶结充填新工艺等一系列的先进新技术。该采矿方法早在上世纪就已基本形成，当时英国第一次采用高水固结重填技术，试验成功后，逐渐向其他国家进行推广应用。尽管该技术与以前的采矿技术相比具有一定进步，但在材料方面还存在很多问题。受材料稳定性不足且高昂价格的影响，该技术应用具有一定的局限性。

随着近年来填充技术的迅速发展，在新技术开发前干式填充或分级尾砂胶结等技术是国内运用最广泛的技术，目前为降低胶结材料等用量，填充技术逐渐向高尾砂高浓度方向发展，这在节约材料同时还有效降低了生产成本。此外，对于保护矿山生产，保护环境不受破坏都具有重要作用。充填采矿技术在实践中表明不仅可以降低矿石贫化率，还能避免地表产生塌陷。在采矿中，由于矿体成分较为复杂，矿石具有不规则形状，普遍采用的采矿方法导致采矿成本过高，影响企业经济效益，因此采用高分段式的充填采矿技术与其他技术相比不仅能提高效率，还能在安全方面起到保障作用。

2.2 回采式

回采式方法在采矿中应用较为广泛，该方法流程如下，先从凿岩联络巷将凿岩设备运入采场，再将通凿岩通道及回风巷盘连形成回风风流。最后采用凿岩车施工，用工具运出落在地下的矿石，这种开采方法对于整个采场的安全稳定具有明显优势。

回采式方法通常分为留矿柱式和无矿柱式的连续开采，这两种方法相同之处是第一步骤中开采位置都是间隔一百米，不同之处在于矿柱不能留在盘区之间，采用下向胶结式充填方法，反复开采中段部位直至整个矿石开采完成。

3 采矿技术

3.1 “三下”采煤技术

铁路及一些建筑下的采煤方法统称为“三下”采煤技术。尽管每年我国采煤量都达到一百四十多亿吨，但只有十亿吨左右的煤矿是采用“三下”采煤技术，占全部采煤量比例较小。随着近年来技术的快速发展，“三下”采煤技术发展迅速，以前只采用充填式开采方法，目前出现了诸如陷落法等更多的开采技术。与传统技术相比具有明显优势，并减少对地面建筑物及铁路的破坏，还能有效降低企业生产成本，提高企业效益。该技术主要针对建筑物或铁路，对于建筑物下开采我国已研究多年，自1962年开始就采用多种手段在建筑物下进行开采。下面结合几个实例进行说明，如条带开采法。该方法是将煤层区域划分为条带，在条带之间开采。该方法能够保留上覆岩层重量，使煤柱稳定性提高，还能在开采过程中使开采者安全得到保证。铁路下采煤时要注意开采过程可能会对路基造成影响，使路基发生变动。甚至有时会造成地表开裂或塌陷，行人车辆安全受到直接影响。因此，开采时要引起注意。把握好开采深度，由于开采位置在铁路下方，煤层深度与厚度比例要符合要求。开采过程中留设铁路，可以对煤柱具有保护作用。开采区域的布置要合理，尽可能将采区范围布置于铁路正下方，同时对开采速度进行合理控制。不要对上方地表完全忽视，要及时检查，如出现问题及时进行诊断并采取措施进行维修，使其恢复正常。

3.2 深矿井开采技术

我国近几年井下开采逐渐向深部开展，一些煤矿开采深度已达到一千米左右，通常采矿过程中很少出现同深部矿井类似的某些技术或方法要求。开采深矿井技术与其他技术相比要求更为严格，因深部矿井地质条件更为复杂，因此，在开采深部矿井过程中遇到的技术问题如何有效解决及建设更加安全合理的矿井，以使开采效率和开采量得到明显提高就逐渐成为开采深矿井的关键。

实际上深矿井开采在技术上也尚未形成统一方法，诸如开采过程中遇到矿震或井爆时的处置方法等问题可能就是关键问题，因矿井较深而具有复杂的地质结构，开采煤层时更要注意控制矿压及对地压的冲击等情况。通常情况下，开采深矿井要采取降温等技术措施。由于开采较深，通风度就显得异常重要，通常都要对开采矿井中的通风系统实施必要的技术改造，使矿井内部风量增大，进而实现内部温度的降低。关于瓦斯突出等安全问题的防治要引起足够重视，不仅要采取增大采区风量等基本措施，还要采取其它有效措施。如开采时采掘矿井内的解放层，可以有效降低瓦斯可能带来的预期危险，或将一些水量注入煤层内，以破坏瓦斯的基本性质，使其应力降到相对比较安全的范围。煤矿深部开采技术目前尚未完全成熟，因地质条件比较复杂，在技术方法上一直存在一些问题，但矿井深部开采技术目前还在不断发展。矿井深部开采过程中可以开展深部煤矿地质构成的相关研究，不仅对于地质勘探技术的未来发展具有重要推动作用，也将为深部矿井中资源开发利用提供重要保证。

3.3 巷道布置的改善

矿井设计过程中巷道布置是较易出现的难题，巷道布置质量可使生产效率得到提高，采区安全环境得到改善，同时还可以使得生产更加集中合理。尤其是近年来，采煤技术及方法在发展中不断完善，巷道布置逐渐成为生产水平提高，开掘速度加快的一个重要方式，巷道布置的合理更是成为深层矿井中的关键工作之一。此外，开采矿区过程中要对开采方法与布置的匹配度把握好，使通风及运输系统实现优化，巷道掘进工程量减少。降低矸石排放量，使生产系统的得到简化。提高煤矿经济效益的同时也要注重综采与中掘技术的协同发展，使生产效率得到提高，实现开采效率的高效。

4 结束语

综上所述，矿产资源作为不可再生的稀缺资源，其开采技术在近些年来逐渐成为一个研究热点。国内煤矿开采过程中，因井下地质条件的多样性以及存在着各类问题，井下矿产的开采方法并不是固定不变的，井下开采技术与方法会不断发展，对于提高矿井开采的安全性，实现煤炭高产稳产都具有非常重要的意义。

参考文献

[1]王朝飞.浅谈井下采矿[J].中华民居，2012.3.

[2]刘同友.充填采矿技术与应用[M].北京：冶金工业出版社，2010.

[3]谢世军.金属矿床地下开采[M].北京：冶金工業出版社，2008.

[4]李夕兵，等.矿业固体尾废与采空区互为资料战略的思考[J].矿冶工程，2009.6.

[5]钱鸣高等.煤矿绿色开采技术[J].中国矿业大学学报，2007.

[6]高磊.矿山岩石力学[M].北京：机械工业出版社，2009.

作者简介：杨井志，男，现在七台河七煤集团公司胜利煤矿任职。