浅谈井下采矿技术与方法的选择

宋开航

摘 要：随着我国社会经济的不断发展，采矿工程也随着科学研究和技术水平的提高而逐渐得到更大的发展，越来越多的先进技术逐渐被用于井下采矿当中。在采矿领域，技术和工艺的不断发展和进步是引领采矿工业发展的重要动力。本文通过分析我国当前的采矿技术的发展和现状，阐述了当前井下采矿的技术与方法，对我国井下采矿技术的未来发展具有一定的参考意义。

关键词：井下采矿；采矿技术；采矿方法

中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）30-0241-02

1 引 言

随着我国的采矿工艺不断发展与进步，采矿技术也从传统的人工开采发展到现在的机械化开采。传统的普通机械化的开采装备也逐渐得到了发展替换，如采用无链牵引双滚筒采煤机，双速、侧卸、封底式刮板输送机以及型长钢梁支护顶板等更为先进的机械化设备。可以发现，我国采矿工程越来越向着综合性、高效性和先进性发展，由此可见，井下采矿技术将得到更为广阔的发展。

2 采矿方法和工艺

2.1 开发煤矿高效集约化生产技术

为了实现矿井开采过程中的更为高效、更为可靠的目标，需要提高开采过程中的工作效率的集中生产的集约化程度。在进行集约化生产技术中，应该把握生产的效率和产生的经济效益，并且对于各种开采条件的适用性要更为可靠，不断开发更为简单、高效、可靠的开采技术和生产设备，同时结合严密的管理和监控技术，使得各种开采条件下的开采效率得到提高，质量也得到保证。进一步推广先进工艺及设备，提高开采技术水平。

2.2 倾斜薄层矿开采

对于特殊情况下的开采需要结合现场情况，研发更为体积小、功率大并且高可靠性的开采设备，如采矿机、刨矿机，同时研发配套的支撑设备和总体开采技术，为采矿工程提供可靠的保证。

2.3 倾斜厚层矿开采

为了实现更为可靠的深厚矿产的开采，需要更大程度上完善开采结构的强度和稳定性能，以防出现在开采过程中的倒塌、倾覆、滑移等情况。同时要严格控制好开采中的支架体系的变形，防止对设备出现损害。

2.4 开发综合开采保障系统

为了确保井下采矿的高效生产和设备安全，就要研发更为可靠的保障系统。对于采矿中用到的“支撑-围岩”体系，需要进行密切的监控，确保开采中的安全性能。具体可以采用先进的电液伺服控制系统，通过开采过程中的液压信息、支撑状态、位移状态进行综合的分析和控制，以确保开采系统在作业中的正常运行和开采安全，为整个开采过程提供可靠的保证。

3 开采技术

3.1 深矿井开采技术

在进行深矿井开采时，需要明确开采中的关键技术，保证开采的高效和可靠，如在开采过程中的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置等。为了实现深矿井的开采技术，需要研究深矿井周围的环境因素和应力分布情况，在开采中工作环境发生的变化，开挖的快速掘进和支护体系及设备和相关的监控与灾害治理体系等。

3.2 “三下”开采技术

在“三下”条件下，进行矿产的开采是采矿人员十分关心的问题，为了保证“三下”采煤技术的实际应用，需要进行可靠的分析，包括利用数值模拟进行开采过程的计算，利用相似材料进行模型试验等。在这些研究中，最为重要的问题就是井下采矿带来的地面沉降和地层运动，从而带来的隐藏的地质灾害。因此研发采矿关键控制技术和周边环境保护和加固技术显得尤为重要，在新技术的开发中，离不开各种地层填充技术和组合填充技术。此外在进行沉降分析和预测方面的参数选取，也要根据工程具体情况进行优化。

3.3 优化巷道布置，减少矸石排放的开采技术

为了实现进一步的井下采矿技术和方法的完善，确保实现开采收益的最大化，需要研究开发更加先进可靠的评价系统，目前较为适用的是根据地质条件和开采的工艺建立专家评价系统，以实现开采的全方位评价，从而保证开采技术和实际的工程条件相互匹配达到最佳。对于采矿巷道为单一矿层开采的情况，矸石基本不运出地面，因此在开采过程中要生产系统的集中优化，确保开采的生产效率得到保证。为了实现更为高效的井下开采，应当不断进行开挖和巷道布置的优化，减少巷道布置，优化开采的工作参数，开发集中回采的关键技术，以实现多开煤巷，减少出矸率，实现井下采矿技术的高效集中节能环保的采矿技术研发。

4 采场围岩控制技术

4.1 完善采场围岩控制理论

对于采矿现场的安全性而言，围岩的稳定控制是重中之重，优化围岩的控制技术可以控制开采过程中出现事故的概率。在围岩控制理论的研究和发展中，矿山压力的研究十分重要，从我国20世纪进行相关研究以来，科研人员和技术人员不断从理论层面，力学层面和现场层面进行了综合的分析研究，同时结合先进的计算机技术，深入的研究了井下采矿的地质条件与围岩破坏和力学行为之间的联系，对各种开采情况下的压力变化规律和破坏形式进行了研究和完善。目前在围岩控制技术中，常用的高压注水、深孔预裂爆破处理坚硬顶板和应用化学加固技术存在工艺复杂、成本高的问题，因此需要更加深入的研究和开发。

4.2 岩层和支护相互作用机理

对于矿产资源的开发过程而言，单单进行围岩的控制是比较片面的，无法体现围岩和支护体系之间的相互平衡，因此综合分析围岩和支护之间的相互作用机理，对于实际的井下采矿的围岩控制具有更为重要的意义。在进行围岩-结构的相互作用研究中，围岩压力、破坏机理、支撑关系都需要进行研究，同时可以利用相关数值计算软件，如离散元等，可以更为明确的把握围岩的控制技术。

4.3 支护质量与顶板动态监测技术

在总结缓倾斜中厚长壁工作面开展支护质量于顶板动态监测方面，应进一步在坚硬顶板、破碎顶板、急倾斜、放顶煤工作面开展支护质量与顶板动态监测，同时应不断完善现有的监测技术，发展智能化監测系统，改进监测仪表，使监测仪表向直观、轻便、小型化方向发展。

4.4 研究开发新型的支护设备

现有的井下采矿支护设备不能适用于地层复杂和工艺要求较高的情况，因此研发更为先进的新型支护设备尤为重要。在研发新型支护设备时，需要对围岩的破坏机理通过计算机进行模拟研究，同时结合开发遥感测量和超前预报技术对于围岩控制的工作也十分有效。

5 结 语

随着目前我国采矿技术和水平的更大提高，井下采矿中应用的技术和方法也有了很大程度上的进步。在进行井下采矿作业时，应当密切把握好采矿技术的选择和优化，同时选取合理的开挖和支护设备，确保井下采矿的安全和高效。在采矿作业中，要注重围岩的控制，通过专家系统和计算机模拟进行全面的研究，同时结合可靠的监测技术，为我国井下采矿的发展提供更为广阔的前景。

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收稿日期：2018-9-16