煤矿井下采矿技术存在问题及优化措施探讨

王建芳

(陕西澄合合阳煤炭开发有限公司，陕西　715300)

煤矿井下采矿技术存在问题及优化措施探讨

王建芳

(陕西澄合合阳煤炭开发有限公司，陕西715300)

【摘要】煤矿矿产资源属于自然资源的一类，也是推动全球社会经济快速发展的重要性物质保障。在科技飞速发展的21世纪，对煤炭质量要求不断提高，这就要求煤矿企业在确保自身利益的基础上，实现安全与高效的结合，并认真分析现今井下采矿技术所存问题，针对问题找出可行的优化措施。本研究指出，影响井下采矿技术主要包括地质因素(一是受煤层强度影响；二是受煤层结构影响；三是受煤层强度影响)、技术水平因素和经济因素。现行煤矿井下开采技术虽然越来越先进，推动了煤矿业的全面发展，但是井下采矿技术的应用也带来了一系列问题，主要包括：瓦斯事故和煤矿井下自燃发火。为此应采取以下煤矿井下采矿技术优化措施：第一，强化矿井开采地热控制；第二，优化巷道布置；第三，掌握煤矿井下开采注意事项；第四，科学选择采矿技术。

【关键词】井下采矿技术；问题；优化措施

中图分类号：X21

文献标识码：码：A

文章编号：号：1673-288X(2015)05-0110-03

Abstract：Coal mine belongs to a kind of natural resources，mineral resources and promote the importance of global social economy rapid development so as to ensure the material. In the rapid development of science and technology in the 21st century，the coal quality requirement enhances unceasingly，which requires，on the basis of coal mining enterprises to ensure their own interests，to realize the combination of safe and efficient，and carefully analyze deposit today's underground mining technology，in view of the problem to find a feasible optimization measures. This study points out that factors influencing the underground mining technology mainly includes the geological factors and economic factors，technical level. The current coal mine mining technology is more and more advanced，promote the comprehensive development of coal industry，but the application of the underground mining technology also brings a series of problems，mainly including：gas accident and coal mine spontaneous combustion. For the coal mine mining technology optimization measures of the following should be taken：First，strengthening mine mining geothermal control；Second，optimize roadway layout；Third，to master the coal mine mining considerations；Fourth，the scientific selection of mining technology.

Keywords：underground mining technology；Problem；Optimization measures

作者简介：王福伟，工程师，学士学位，从事环境监测质量管理方面的工作

改革开放后，我国井下采矿技术得到了快速发展，与过去采矿相比，效率有所提升，产品质量也不断提高，推动了煤矿业的快速发展。但在煤矿开采中，影响煤矿技术运行的因素较多，井下开采作为煤矿资源开采方式之一，技术要求较高。为了确保煤矿井下开采工作高质量、高效率完成，还应将设备与技术结合，并提高煤矿资源勘查水平，确保煤矿安全生产，进而推动国家经济发展。本文基于影响井下采矿技术的因素，分析现今煤矿井下采矿技术存在的问题，并针对相应的问题研究提出可行的优化措施。

1井下采矿技术

1.1　深矿井开采技术

随着现代煤矿开采技术的快速发展，深部开采已经较常见，不少煤矿开采深度已达1000m，深井开采技术与一般采煤技术相比，要求更高，技术更严格，但因深井开采情况较复杂，在煤矿开采过程中，缺乏较统一的、完整的技术方法，要提高煤矿井下开采的高效性与安全性，还应综合分析矿井周围地质结构存在的差异性。井下煤矿开采时，需结合矿井本身产生的压强与地压产生冲击等因素，在矿井的通风、降温方面，需对通风系统进行科学改造，不断扩大深矿井内部风量，以达到内部降温的目的。若要进一步预防瓦斯爆炸，不仅要增大风量，还可在井下煤矿开采过程中向煤层注入一定量水分，适量采掘内部解放层，破坏掉瓦斯本有的性质，确保其应力处于安全范围中[1]。目前，我国深矿井开采技术还有一定缺陷，需不断完善，并在煤矿开采时，不断摸索出的、发现的地质原理、地质结构等，为今后深矿井开采提出更多理论依据，更利于技术的研发与改进，可确保深矿井资源的进一步开发。

1.2　井下采矿机械化技术

井下煤矿开采方法的改进与创新在煤矿开采中意义重大。现代煤矿开采的主要目标是高效、高产、安全等，那么即可将现代科学技术与井下煤矿开采技术相结合，进而实现采煤技术的多样化多层次化，建构符合我国市场的，有一定特色的煤矿开采方法与技术。现今，我国已涉及到的井下煤矿机械化开采技术有浅埋深、硬煤层高产高效采煤成套技术、缓倾斜薄煤层长壁开采技术等。此外，要确保煤顶在一定距离跨落，即从某一程度上确保了整个煤矿开采施工中的安全性[2]。针对顶煤冒性较差的，还需利用综放开采设备成套技术，来完成破碎顶煤开展的目的，并安全置放顶煤。

1.3　地下气化技术

煤矿地下气化技术主要是通过有效控制煤矿燃烧汇总过程中产生的热化学作用，确保燃烧过程中在有控制的过程中进行，最终实现煤矿地下气化。此技术属于国际首创特殊性采矿技术，本身有“见效快、投资少、效率高、效益好、成本低”等特点，尤其适合地质条件差，劣质煤矿比例偏高的“三下”煤矿开采[3]。根据渭北地区煤层赋存条件，此项技术在渭北今后的煤矿开采过程中应重点推广。

2影响井下采矿技术的主要因素

2.1　地质因素

2.1.1受煤层强度影响

不少文献资料表明，煤矿顶煤冒放性与煤矿开采深度之间关系紧密，需根据井下煤矿开采实际经验与相关理论进行计算，最终找出煤矿开采深度与顶煤冒放性二者之间关系，这也是煤矿企业煤矿开采过程中选择适宜的煤矿井下生产技术与采矿方法的依据。

2.1.2受煤层结构影响

采矿时的煤层结构与采矿生产技术以及采矿方法的选择关系紧密，也可以说煤层结构直接影响采矿生产技术与采矿方法的选择。因为煤层内部夹杂着相当坚硬的岩石，在顶煤中发挥了骨架作用，影响着顶煤冒放性。受这些坚硬岩石的影响，增加了顶煤降落困难性。那么陕西渭南地区煤矿开采过程中采矿技术与方法的选择时，还应综合分析煤层结构内有无岩石，以及岩石在整个顶煤冒放性中的影响性[4]。

2.1.3受煤层强度影响

不少“井下煤矿”开采的文献资料表明，陕西渭南地区煤矿采矿区煤层强度也直接影响了采矿生产技术与采矿方法，就整体煤层结构来看，煤层强度小，也会直接影响煤层抗压强度，还与煤层结构与裂隙发育情况关系紧密。

2.2　技术水平

虽然我国井下煤矿开采技术与过去相比，技术、设备均较先进，提高了煤矿开采效率，但我国煤矿开采技术还存在一些缺乏，需要改进。

2.3　受经济因素影响

采矿装备也是影响井下煤矿开采的主要因素之一。现代科技的发展，离不开现今的机械化设备，但设备的购买、技术改进与研究需要投入大量资金，还需深入剖析煤矿采矿投入与产出情况，并根据最终分析结果来选择最佳开采技术与开采方法[5]。

3井下采矿技术存在的问题

现今，煤矿井下开采技术越来越先进，推动了煤矿业的全面发展，也井下采矿技术的应用也带来了一系列问题，主要包括：

3.1　瓦斯事故

在现有的煤矿灾害性事故中，瓦斯事故的发生几率较高，事故较严重，最典型的事故即是瓦斯爆炸，瓦斯与煤炭是共生的，主要通过吸附的形式存在于煤层中，主要成分为甲烷。若瓦斯空气浓度在一定值时，遇明火后会爆炸，若将瓦斯直接排放至大气，产生的温室效应将可能是CO2的21倍，导致生态环境遭受严重破坏。

3.2　煤矿井下自燃发火

煤炭自燃的整个过程其实际就是煤体氧化放热与散热的矛盾发展过程，若发热大于散热，整个媒体热量积聚，温度持续上升，最终自燃。而媒体热量的产生主要为煤氧复合，常温下煤氧复合速度偏慢，而放热强度直接测定问题一直未得到解决，使得矿井火灾成为煤矿开采的主要灾害。我国大大小小的煤矿中出现过自然发火危险的矿井约占47%，且事故大多出现在采空区附近。那么，进一步研究和分析井下煤矿开采中出现的自然发火规律，并采取可行措施，增强综采工作面生产安全性，可降低综采工作面防灭火费用，减少损失。

4井下采矿技术优化措施

4.1　强化矿井开采地热控制

井下煤矿开采过程中，会有瓦斯或地热出现，增加了井下煤矿开采安全隐患，还应给予矿井通风处理。矿井开采后，地热会随着煤矿开采温度持续升高，简单通风已无法让矿井热量下降至标准环境温度，还应在井下采矿区安装空调，以达到降温的效果。井下空调安装可分为分散与集中两种方式，集中式空调安装主要安装在地面或井底车场，这样更方便运输人员流动。分散式空调安装主要是采矿工作面与采矿作业区，更利于矿区开采。分散式空调虽然成本低廉，安装简单，但制冷温度较低，在煤矿开采过程中若长期使用，反而会增加运行成本，在煤矿开采中的应用较少。现今，井下煤矿开采多使用集中式空调，不仅能够快速降低井下煤矿开采温度，还可通过非制冷空调措施，来实现增加风量、隔绝热源、改善通风系统等目标，以改善井下采矿时的高温、高湿环境。

4.2　优化巷道布置

巷道布置也属于矿井设计常见问题，提升巷道布置质量能够增强煤矿生产效率，提高煤矿开采安全性，确保煤矿开采更集中合理。煤矿开采技术与方法的完善，对巷道布置提出了更高要求。科学合理的巷道布置能够提高煤矿开采速度，但巷道的优化还应与开采方法相匹配，提高通风性能，减少巷道掘进工程量。另外，在优化巷道布置的同时，还需将煤矿综合开采技术与综合掘进技术相结合，最终实现煤矿高效率、高质量开采。

4.3　掌握煤矿井下开采注意事项

煤矿井下行走时，不可嬉戏打闹。经过斜井时，还需始终坚持“行车不行人、行人不行车”原则，严格按照制定办事，一切听指挥，按顺序上下，井下通过风门应注意安全，不可挤伤其它人员，关好风门。若有双道风门，仅能开启一道风门，不可破坏一切井下所有通风设施，已安装的防尘设施要注意保护，严禁破坏。告知每一位下井人员逃险避险路线。出现机组事故后，需第一时间与现场相关人员做好协商工作，关闭溜子闭锁，及时处理，待问题解决后在展开后续开采工作。此外，入井工作人员应随身携带点火用品、安全帽、自救器，但钻、锯条等工具需放于工具袋中，不可穿化纤衣服，升井后自救设备需立即上交。

4.4　科学选择采矿技术

陕西渭南地区煤矿开采过程中，还应科学选择开采技术，并不断优化煤矿开采技术。具体做法如下：

(1)对于破碎顶板或坚硬顶板条件下的煤矿开采过程中，因直用高压注水、深孔预裂爆破处理坚硬顶板与应用化学加固技术在使用过程中存在着成本过高、工艺较负载等问题，最好选择高技术低成本岩层控制技术[6]。

(2)陕西渭南地区煤矿开采中还可利用计算机模拟研究冲击性矿压展现出来的机理，不断完善冲压性矿压显现监测系统，深入研究遥控测量与预报技术，进一步优化冲击性矿压综合防治措施优化选择专家系统。

(3)陕西渭南地区煤矿开采中应用到支护质量与顶板动态监测技术时，在完成缓倾斜中厚长壁工作面开展支护质量于顶板动态监测时，需进一步加强井下煤矿的急倾斜、坚硬顶板、放顶煤工作面等的支护质量监测，改进与创新现有技术，改进监测仪表。

5研究小结

改革开放后，我国井下采矿技术得到了快速发展，与过去采矿相比，效率有所提升，产品质量也不断提高，推动了煤矿业的快速发展。但在煤矿开采中，影响煤矿技术运行的因素较多，井下开采作为煤矿资源开采方式之一，技术要求较高。为了确保煤矿井下开采工作高质量、高效率完成，还应将设备与技术结合，并提高煤矿资源勘查水平，确保煤矿安全生产，进而推动国家经济发展。

本文基于影响煤矿技术运行的因素，分析现行煤矿井下采矿技术存在的问题，并针对相应的问题研究提出可行的优化措施。研究指出，影响井下采矿技术主要包括地质因素(一是受煤层强度影响；二是受煤层结构影响；三是受煤层强度影响)、技术水平因素和经济因素。现行煤矿井下开采技术虽然越来越先进，推动了煤矿业的全面发展，但是井下采矿技术的应用也带来了一系列问题，主要包括：瓦斯事故和煤矿井下自燃发火。为此应采取以下煤矿井下采矿技术优化措施：第一，强化矿井开采地热控制；第二，优化巷道布置；第三，掌握煤矿井下开采注意事项；第四，科学选择采矿技术。

总之，地下煤矿开采技术作为今后煤矿开采主要发展方向，应结合现有技术不断完善新装备、新工艺，找出采矿技术运行时存在的各种问题，优化技术的同时，强化施工人员安全意识，减少煤矿安全事故发生率，为煤矿的开采营造良好环境，推动煤矿企业的发展。

参考文献：

[1]Gi Young Jeong，Byoung Yoon Lee. Secondary mineralogy and microtextures of weathered sulfides and manganoan carbonates in mine waste-rock dumps，with implications for heavy-metal fixation[J].American Mineralogist，2015(8)：11-12.

[2]侯树秋浅谈井下采矿技术及井下采矿的发展趋势[J].黑龙江科技信息，2013(18)：129-130.

[3]Gilbert Christopher C，McGraw W Scott，Delson Eric.Brief communication：Plio-Pleistocene eagle predation on fossil cercopithecids from the Humpata Plateau，southern Angola.[J].American Journal of Physical Anthropology，2009(3)：139.

[4]缪协兴，张吉雄，郭广礼.综合机械化固体充填采煤方法与技术研究[J].煤炭学报，2010(1)：1-6.

[5]B.Zhao.Environmental assessment of Durban Navigation Colliery discard dumps in the Klip River coalfield，Kwazulu-Natal Province of South Africa[J].Environmental Earth Sciences，2012(3)：669.

[6]马立强，李永升.煤矿井卜研石置换煤炭清洁生产技术[J].煤炭学报，2010(5)：816-819.

On Existing Problems and Optimization Measures of Mining Technology

in the Coal Mine Underground

WANG Jianfang

(Shaanxi Chenghe Heyang Coal Development Co.，LTD，Shaanxi 715300)

引用文献格式：王福伟等.环境监测水质采样质量管理[J].环境与可持续发展，2015，40(5)：113-114.