煤矿采矿工艺与技术研究

程文胜

(山西煤炭运销集团野川煤业有限公司，山西 晋城 048408)

据相关调查研究显示，煤矿采矿作业实施过程中会出现诸多不确定因素，给采矿工艺技术带来负面影响，致使采矿工艺技术应用不佳，进而影响到采矿作业的顺利进行。为了尽可能地避免此种情况的发生，需要相关工作人员能够对常见的采矿工艺技术予以了解和掌握，结合煤矿采矿作业实际情况合理规划采矿工艺技术的应用方案，从而保证采矿工艺技术的作用发挥，促使煤矿采矿作业顺利进行。

1 煤矿采矿作业的工作特点

煤矿采矿作业属于地下作业，因其环境较差、危险系数较高，所以需要了解煤矿采矿作业相关特点，以便结合煤矿采矿作业实际情况合理设置安全防护措施，尽可能地保证煤矿采矿作业能够安全、顺利、有序的开展。

1.1 固定性

煤矿采矿作业就是对煤炭资源进行开采，而煤矿资源是一种自然资源，是大自然不断变化和发展过程中形成的一种自然资源，其存储位置比较固定，因煤矿采矿作业需要在煤层丰厚的区域展开，如此，煤矿采矿作业具有固定性的特点。

1.2 工作人员流动性强

相对来说，煤矿采矿作业难度不大，对工作人员的专业要求较低，加之一些单位为了能够节省人工费，往往会选用临时工作人员来进行煤矿采矿作业。又因在地下环境进行煤矿采矿作业危险性大，且长期作业之中容易给工作人员的身心健康带来一定的负面影响，所以，甚少有员工持续参与煤矿采矿作业。也正因如此，煤矿采矿作业才具有工作人员流动性大的特点[1]。

1.3 作业地点具有不稳定性

因煤矿资源是不可再生的，所以在煤矿单位连年开采的情况下煤炭资源储量持续下降。这就在一定程度上增加了煤矿采矿作业难度，需要进行深层次的开采作业，而这也造成了煤矿开采作业地点的不稳定性。

2 常用采矿工艺与技术

对近些年我国煤矿采矿作业加以了解和分析，确定了以下常用的采矿工艺与技术。

2.1 空场采矿工艺技术

相对来说，空场采矿工艺技术的应用是非常常见的。当然，为了使该项工艺技术能够充分发挥作用，满足煤矿采矿作业需求，在具体应用的过程中根据不同情况而合理运用，比如，矿块划分过程中，主要选择矿柱结构，采用逐一回采的方式来进行作业；在矿房采矿，同样是对矿柱予以开采，但具体选用何种方式则需要考虑矿房实际情况，如若采用及时回采的方式，那么需要对采空区予以处理，之后利用适合的填充材料来对矿房予以填充[2]。

2.2 崩落采矿工艺技术

崩落采矿工艺技术有效应用于煤矿采矿作业之中，主要是对岩石部位予以崩落处理，以方便后续采矿作业能够顺利进行。为了避免该项工艺技术的应用造成不良后果，需要相关工作人员详细了解科学的采矿计划，合理设置崩落位置并且控制崩落力度等方面，以此来保证崩落采矿工艺技术的应用符合预期要求。另外，最好用崩落的岩石来填充采空区，避免采空区坍塌等不良现象的发生。

2.3 充填采矿工艺技术

煤矿采矿作业中充填采矿工艺技术的有效应用是以推进回采工作面为主，利用适当的填充材料来对采矿作业产生的采空区予以维护，以此来保证采矿作业能够持续、顺畅、稳定进行。可以说，充填采矿工艺技术的应用能够对围岩和崩落的岩石予以有效的控制，营造安全的采矿环境，为顺利、安全、稳定的展开煤矿采矿作业创造条件[3]。

2.4 溶浸采矿工艺技术

尽管溶浸采矿工艺技术的应用也非常普遍，但因其属于化学采矿技术，在具体应用该项技术展开煤矿采矿作业时需要考虑矿产的物理和化学特性。选用适合的溶浸液注入到矿层之中，经过化学反应之后达到预期目标，从而良好展开采矿作业。在此需要特别说明的是，要想有效地运用溶浸采矿工艺技术，需要配备专业、经验丰富、业务能力强的工作人员，如此方能合理地运用溶浸采矿工艺技术。

3 采矿工艺与技术的有效应用

3.1 工程概述

通过前期实地勘测，确定某煤矿工程含有优质煤矿资源，10层～20层为可开采层，平均厚度约2.0 m；25层～50层为含煤层，但地质构造比较复杂，混合了大量的泥岩、细砂岩、泥质粉砂岩等。在此基础上对周边环境予以了解，确定附近有村庄等建筑物，且底板岩层内含奥灰水，存在突水危险。为了尽可能地降低煤矿开采的危险性，计划设计工作面长35 m左右，合理规划和运用采矿工艺技术，尽可能实现安全高效综采。

3.2 工作面井上、井下开采条件

3.2.1 煤层顶底板条件

因工作面设置在16号煤层之间，属于稳定煤层，煤层倾角在0°～20°。煤层顶板为灰岩石，平均厚度为5.8 m，灰岩石抗压强度在80.1 MPa左右，最大抗压强度为98 MPa，属于坚硬顶板。

3.2.2 底板奥灰水

因16号煤层底板岩层含有奥灰水，水压较大，加之地质条件比较复杂，如若不能合理地规划设计煤矿采矿作业，很可能造成严重的负面影响。所以，需要特别注意这一方面的防范。

3.3 主要综采设备配套

结合煤矿采矿作业实际情况及工作面地质条件，计划采用长壁后退式开采技术、带条法开采技术、充填法开采技术等工艺技术，这就意味着本次煤矿开采作业需要采煤机、液压支架、刮板输送机等设备。考虑到采煤机对煤矿采煤影响较大，需要进一步分析和说明其技术参数，如表1所示。

表1 交流电牵引采煤机技术参数表

3.4 采矿工艺与技术的有效应用

考虑到本次煤矿采矿作业可能面临诸多危险，且单一工作面处理技术的运用难以保证煤矿采矿顺利进行。所以，最好运用多种采矿工艺技术来展开安全化、高效化的煤矿采矿作业。

3.4.1 井下煤层开采作业

根据相关规范要求及煤矿工程实际情况，井下煤层开采作业应采用的工艺技术有：

1) 长壁后退式开采技术。利用此项技术来展开井下煤层开采作业，能够将开采位置设置在下面修筑台阶形状的工作面，并且沿着开采方向一直延伸工作面，如此能够在一定程度上避免坍塌事故的发生。当然，开采作业进行过程中可能遇到瓦斯含量极高的矿区，此时应当注意采用相近的多工作面协调后退式开采技术，以此来规避瓦斯难题[4]。

2) 带条法开采技术。因通过对煤矿工程的了解，确定井下采矿作业会在覆岩危险区域进行。此时，应注意运用带条法开采技术，也就是在覆岩层设置一个条带的煤柱作为支撑，实现协同开采，这不仅能够增强采矿作业的安全性，还能提高瓦斯含量较高区域的掘进率。其实，带条法开采技术的应用之所以适应于覆岩危险区域的采矿作业，主要是该项技术的实施能够控制地表沉陷，并且能对开采区部分压煤予以回收利用，所以，相关工作人员应重视该项技术的运用。

3) 充填法开采技术。在煤矿工程开采作业中利用充填法开采技术，主要是应对一些容易发生地表沉降区域的采矿需求。具体的做法是：详细了解井下采矿作业的实际情况及相关勘测数据，从安全生产的角度出发合理规划被采空区域的充填计划，进而顺利地展开施工作业，以此来降低煤矿地表沉降系数，安全、稳定、顺利地进行采矿作业[5]。填充法开采工艺示意图见第138页图1。

图1 填充法开采工艺示意图

3.4.2 工作面保水开采技术

在井下采矿作业中经常会碰到矿井涌水的情况，此时就需要有效地运用工作面保水开采技术，做好水源排泄和补给，保证井下采矿作业能够顺利进行。

1) 综合机械开采技术。该项工艺技术又称为长壁综合机械开采技术，其有效运用主要是通过在开采层下沉位置设置隔水层来实现保水目的。当然，为了保证该项技术的作用能够充分发挥出来，在具体实施中需要详细了解开采区域的实际情况，合理运用高液压支架来设置隔离层。

2) 限高开采技术。参考相关资料，确定保水开采的上坊区域，土层厚度一般不足以维持隔水层的稳定性，并且存在弯曲下沉的危险。所以，最好将限高开采技术也应用于工作面保水开采作业之中，通过在保水开采的上坊区域合理设置隔水层，以实现开采区域的有效保水[6]。

3) 间歇式开采技术。间歇式开采技术的有效应用同样能够支持工作面保水开采作业，提高开采效率。当然，为了保证该项工艺技术的作用充分发挥出来，需要工作人员参考《矿井水文地质规程》，并结合开采区域实际情况及相关资料，明确煤层累计开采厚度、开采层数、裂隙带最大高度等，进而计算有效控制导水裂隙带的高度，从而合理规划间歇式开采方案，为良好展开煤矿开采创造条件。

4 采矿工艺与技术应用需要注意的事项及发展趋势

4.1 采矿工艺技术注意事项

总结煤矿采矿作业中常见采矿工艺技术应用经验，确定利用充填采矿工艺技术需要特别注意回采工作的方向、煤矿矿块的结构等，以便选择更为科学、合理的充填方式，合理地充填被采区域，保证整个井下采矿环境的安全性；利用溶浸采矿工艺技术需要特别注意的是一定要了解采矿区域实际情况，慎重分析和考虑溶浸的地点、浸出的方式的选择，进而制定可行性的溶浸采矿工艺方案，以便将该项技术的作用最大限度地发挥出来。空场采矿工艺技术应用则需要将周围岩石的固定作为重点环节，从而保证采空区的稳固性，采矿作业不会因采空区坍塌而受到影响[7]。

4.2 采矿工艺技术的发展趋势

煤矿采矿作业过程中无论采用哪种采矿工艺技术，最终的目的都是为了安全、顺利、高效地开采煤矿资源。但伴随着我国经济、科技的不断发展，对煤矿开采行业也提出了一些新的要求。此种情况下，为了保证采矿工艺技术依旧能够在煤矿采矿作业中充分发挥作用，应积极研究新型的采矿工艺技术，尤其是绿色采矿工艺技术，使采矿工艺技术具有绿色化、高效化、合理化的特点，煤矿采矿作业符合低碳环保、绿色生态理念，创造较高的经济效益和社会效益。

5 结语

经过一系列分析，本文确定了现阶段煤矿采矿作业之中应用的采矿工艺技术有多种，如，空场采矿工艺技术、崩落采矿工艺技术、充填采矿工艺技术、溶浸采矿工艺技术等。当然，要想使采矿工艺技术充分发挥作用，还需要根据煤矿采矿作业的实际情况及需求，选择适合的一种或者多种工艺技术来展开开采作业，并且在具体应用工艺技术时应充分考虑需要注意的事项，合理规划与实施，如此方能保证煤矿采矿作业安全、稳定、顺畅、高效的进行。