煤矿采矿工程中的采矿工艺与技术分析

张克群

（山东许厂煤矿有限公司，山东 济宁 272173）

当前，我国经济正处于高速发展阶段，工业化水平也在持续进步，因此在煤炭需求上也在不断提升。要想提高我国的煤矿产量，就必须加大对采矿工艺和技术的研究创新力度。现阶段我国采矿技术已经获得显著提升，煤矿开采方式的安全性和采矿效率也有了较大突破。不过，随着全国各地的煤矿规模和数量持续增大，增加了煤矿开采的深度和难度，对煤矿采矿技术提出了更高的要求。对此，应该采用合适采矿技术进行煤矿开采，并不断发展和改进采矿技术，让开采作业更加便捷、难度更低，最终实现增加煤矿矿产量的目的。

1 煤矿采矿中的工艺

1.1 充填采矿工艺

充填采矿连续工艺技术是煤矿山采矿的关键技术。这种工艺技术含量非常高，可以更精确地控制岩石崩落的时间和范围，进而降低地表的移动率，使回采工作具有较高的安全性。充填采矿连续工艺的优点在于具有较高的技术性和安全性，比较适合不稳固的矿区采掘，保障施工人员的安全。采矿填充技术图如图1 所示。

图1 采矿填充技术图

1.2 空场采矿工艺

空场采矿法是一种比较重要的工艺技术，在煤矿开采工艺中起着重要的作用。空场采矿法可以分为分段法、房柱法、阶段矿房法、浅孔留矿法，是一种通过在矿体内部形成采空区，并借助围岩本身的牢固性以及留存下来的矿柱来提供支撑作用的采矿方法。空场采矿法的特殊优势为允许具有较大的暴露面积，但是也具有一定缺点，即在矿房开采作业完毕之后，需要立即回收矿柱，并对采空区以及矿房进行填充。

1.3 岩体加固技术

在实际的矿产资源开采作业中，采矿区周围岩体存在不稳定的因素，这也是由作业时的天气、操作设备、开采人员、地质等众多因素的综合作用所导致的。只有通过使用专业的锚索工具，有效加固采矿区域的溜井、顶板薄弱补位、围岩，才能给开采作业一个安全且稳定的作业环境，以此保障顺利完成开采工作。这种给薄弱位置加固的方式被称为岩体加固技术。在实际的开采过程中，加固技术通常与空场法、填充法配合使用，确保了开采的效率和安全。对于破碎的岩体和流砂而言，不断进行岩体加固，配合使用注浆法、支护法是最有效的技术手法，因此这一技术也被广泛地运用于实际操作中。

1.4 崩落采矿工艺

为了确保矿石开采的安全，在采矿作业前，需要进行崩落处理。由于矿洞中存在松弛的矿岩，因此通过进行崩落处理，能够防止开采人员进入作业范围时受到来自掉落岩石的伤害，降低开采的危险指数，给开采员提供一个安全的操作环境。对于柱分段崩落工艺而言，合理设计横断面尺寸，测量其底柱高度及漏斗的间距是十分重要的步骤。底柱高度的设计需要根据其不同的形状来确定，一般而言，底柱高度控制在5 ～7m、分段高度控制在11 ～13m 时更适合漏斗底。不过，目前采矿作业被运用的最广泛的是无底柱分段崩落工艺，在众多采矿技术中无底柱分段崩落工艺属于机械化程度更高的工艺，可以有效节约人工成本。

1.5 溶浸采矿工艺

在矿石开采技术中，除了物理开采，还存在着另一种开采方式，即化学开采。溶浸采矿便是这样一种开采方式，其利用岩矿资源的特性，将合适的浸溶液灌注于矿石层中，当矿石层中的目标物与溶液发生一系列的化学反应时，把矿物的形态由固体向液体转化，继而达到开采目的。这种开采方式不仅能够提升采矿作业时的安全指数，还能提升闲置矿产资源的合理利用性，符合我国提倡的环保理念，拥有较为深远的发展前景。

1.6 露天采矿工艺

露天采矿技术在煤矿开采中应用广泛，不仅安全性高而且采矿成本低，其工艺原理是把炸药埋于地表之下，引爆炸开地表土之后再用机械设备移开表土，使煤矿炸碎或是钻碎以后，由煤场对其加工处理从而获得煤矿资源。此外，该技术不仅能够降低煤矿区的开采损失，达到短时间多数量开采，还能提高施工的安全性。但是露天采矿技术也有一定的缺点，其在使用过程中需要使用炸药炸开地表，对施工周围的土质环境破坏较大，地表的植被在毁坏后极易形成各种土质问题，如水土流失和土壤酸化等；另外，对于爆破作业环节，为提高其作业质量，降低爆破施工成本，防止爆破作业事故的发生，必须在作业前合理设置炮孔装药参数。某采矿工程的装药参数如表1 所示。

表1 装药参数表

1.7 地下采矿工艺

地下开采技术是基于日益增多的矿产资源需求与匮乏的地表资源之间的矛盾而形成的一种采矿技术。由于地表的矿产资源有限，要满足资源的更多需求，就必须依靠科学技术开采地下煤矿。相较而言，地下采矿技术难度高、安全风险大，涉及的因素更多，岩层结构、地质构造、施工作业面的深度和压力等条件，都制约着地下煤矿的开采。为了防止开采过程中因准备不充分而出现操作不当，导致地下矿井产生塌陷造成安全事故，必须在施工前全面了解分析实际施工地区的地下环境，正确使用合理的挖掘方式，而且就技术手段来说，地下采矿技术通常会与其他技术结合使用，比如充填采矿技术等。总之，地下煤矿的开采需要综合以上各方面进行。

2 针对采矿工艺和技术的改进措施

2.1 加强顶板状态及支护质量的监测

在煤矿开采期间，应当充分全面地对缓倾斜的顶板受损和坚固情况进行监测，如此方可使采矿人员施工作业更具安全保障，同时也对顺利开展采矿作业有所帮助。当前，国内在煤矿开采方面的监控措施大多不够到位，应当强化顶板状态和支护情况的监测工作，并且所有监测设备也应当按期维护；着重培养工作人员的安全意识与责任意识，注意采矿中的细节问题，尽力避免意外事故的发生；另外，还应加大开采技术方面的研发力度，让监测水平不断提升，尽早实现监测的全面智能化。

2.2 建立塌陷预警系统，创新开采技术

因为在煤炭开采时容易发生各种安全事件，因此创建煤矿塌陷预警系统具有一定必要性，这也是有效降低安全事故发生频率的一项重要手段。预警体系主要是基于GPS 和GIS 技术实现对煤矿实时监测预警，譬如在采矿作业时，可使用3S 技术综合分析法来达成对矿区表面塌陷程度的全面监控。通过分析遥感影像，结合采矿信息创建塌陷预警系统，并及时输入监测数据与井下煤矿信息，让开矿人员的作业安全更具保障。当前，在国内长时间的研发和借鉴国外优秀技术的基础上，国内的煤矿开采技术系统已经初具规模，譬如废石处理系统等，而开采技术系统的创建能够帮助企业获得更高的经济收益，让采矿工作效率获得显著提升，因此应当积极研发和创新采矿技术，不断提高塌陷预警系统覆盖范围，这样才能促使煤矿产业更好、更快地发展。

2.3 促进工艺技术智能化和生态化

现阶段，国内各行各业都意识到了信息化的重要性，促进产业信息化是目前的主要发展趋势，煤矿产业也不例外。对此，应当在煤矿开采中多加使用信息技术，从而不断提升煤矿开采工艺的信息化、智能化水平。传统的开采工艺技术将逐渐演变成智能化的机械自动化开采，因为机械自动化开采不仅能够提高开采安全性，还能大幅减少人工成本，让企业获得更高的经济收益。并且，还应当促使开采技术朝着生态化的方向发展，因为在采矿期间会使得附近的环境遭到严重破坏，因此在不断提升采矿智能化的同时，也要注重对周边环境的保护，以减少环境污染为一大努力方向，实现高效、绿色的开采作业。

2.4 创建技术创新激励制度

只有不断对开采工艺技术进行创新优化，才能有效推动煤矿产业的持续发展。尽管目前国内开矿技术创新水平已经获得了较大的飞跃，然而相较于世界领先的采矿技术而言依然存在较大差距。因此，我国煤矿产业必须要不断对技术进行研究创新，创建技术创新激励制度，以此激励相关企业及科研人员在技术创新方面的积极性。

2.5 提高采矿人员素质

整个采矿流程都离不开人工操作，而先进的开采技术也需要具备足够专业水平的技术人员才能使其完全发挥作用，采矿人员的综合素养是决定开采效益的关键因素。由于煤矿开采作业的特殊性，采矿人员的工作普遍比较繁杂琐碎、重复性高，这就要求采矿人员具有较高的耐心和技术水平。对此，煤矿企业可通过定期组织技术拓展活动来提高采矿人员的技能水平，并开展各类实践培训活动，让工作人员能够充分熟知采矿设备的操作方法、了解采矿的专业知识，从而在采矿作业中更加熟练、操作更加规范。此外，企业还需重点培养采矿人员的安全和责任意识，使其能够更加注意采矿过程中的异常情况，尽量防止安全事故的发生。

3 结束语

采矿工程是我国的经济支柱型产业之一，带动了我国的经济发展。所以，在进行煤矿开采环节，不但需要使用先进的采矿技术和工艺，促使采矿效率得到提升，还应当加大对采矿技术的研究，使各种采矿工艺技术更加完善，使生产作业能够有序进行，有效提高采矿的安全性。