井下回采技术与回采工艺的选择应用

摘 要：井下采煤方式是煤矿挖掘生产过程中极为关键的一环，若掌握了将下回采技术与回采工艺的合理组合，实现最优化策略来进行高效率生产，这对企业、对社会都意义重大。尤其是在呼吁环境友好型、资源节约型社会的新时代，充分搭配组合好井下回采技术与回采工艺，既实现了经济效益，更能实现生态效益。

关键词：最优化策略;回采工艺;矿层勘探

1 回采工艺的自身发展与内在规律

1.1 回采工艺选择的因素与条件

回采工艺最重要的是进行挖掘开采煤矿的方法、工序顺序、前后步骤的最优化、最合理策略。井下矿床分布极为复杂，不同的分布规律就要求采矿工人需采取有所差别、具体分析的机械装备与策略步骤。采取最优化回采工艺策略，才能最大程度保障采矿工人生命财产安全、企业成本大幅降低、生态环境得到充分保护。

1.2 回采工艺的类型与优劣

经过社会主义工业化的不断探索，我国劳动人民普遍推崇采取的回采工艺有四种：普通机械化回采工艺、炮采回采工艺、水力回采工艺系统、综合机械化回采工艺。每种回采工艺各有利弊。

1.2.1 综合机械化回采工艺

综采工艺特点：综采技术是数代劳动人民智慧的结晶，凝结着回采工艺不断地创新发展的成果，其自动化、机械化最大程度的减少了采矿工人的无谓劳动，节省了体力，使生命安全保障有了极大的提升。功率大的滚筒采煤机和高液压支架的发明创新，应用半径不断扩大，井下煤矿的开采挖掘系统有了极大的简约化、集成化，有利于进行集中管理。

1.2.2 普通机械化回采工艺

普通机械化回采工艺是采取自动化、机械化方法进行粉碎煤矿和装输煤矿一体化和单体支柱支护的回采工艺。普采与综采工艺的差别在于，普采不采取全自动化流程，其支护、放顶工序需人工进行。某种程度上，普采工艺的工人劳动量较大;经济效益上以及安全保障上都与综采工艺有一定区别。

1.2.3 爆破回采工艺

炮采顾名思义，是指用爆破方法在长壁工作面粉碎煤矿和装输煤矿一体华和单体支柱支护的回采工艺。在炮采工艺中，由于不需要什么昂贵机械设备，成本极低是一大优势;另外，炮采工艺基本上可应对大部分矿床分布，不存在什么技术障碍。虽然这为企业节省了一部分成本开支，但是它的弊端显而易见。在炮采工艺中，高强度的工人劳动来维护炮采工作面采煤和支护这两项主要任务，劳动工人的体力劳动大幅增加，支护工作极为不安全，这使他们的生命安全有了较大威胁，即使节省成本，但炮采工艺的产量并不高、日产量及劳动生产率低、材料消耗量大，相对经济效益大打折扣。

1.2.4 水力回采工艺

水力采煤是一种工艺技术进步，它利用水枪射流粉碎煤矿，借助于一定的坡度使碎煤随水流从开采面中流出，沿巷道凭“无压水力运输”原理运到储存库中，再由井底储藏库用煤浆泵把水煤交融而成的液态煤浆抽离到地面。它使一般机械化、自动化采煤的复杂工序、重复环节的生产过程得到了简化。水采工艺设备不复杂、不昂贵，由于流程简化了无用重复劳动，采矿工人们的生命安全保障、效率性问题有了极大改善，但是水采工艺的经济效益不乐观，所开采出煤矿耗损大，水电资源耗费高。

2 井下开采的逻辑思路

2.1 井下开采技术的应用逻辑

2.1.1 自然条件

井下自然環境复杂多变，采取何种开采技术有着至关重要的意义。在一般深度的矿井中，采取爆采工艺较为合适。比如在井下矿区内以煤矿柱作为支撑，在回采过程中若采取爆破方式，就会极高效率的粉粹煤矿，便于开采。但是柱采煤矿技术所形成工作面较小，单方面开采必然影响生产效率，这就要求井下开采技术要采取多方面开采系统进行同时作业，这要就保证了经济效益。当对井下煤矿开采到一定深度时，仍需通过爆破方式进行回采。

2.1.2 经济效益

企业、矿场主的成本、经济效益也是不得不考虑的问题。一般规律来说，井下采煤方式的上手性易，易操作，成本低廉，开采质量较为保障。但是一般此种采煤方式的缺点需对井下煤矿资源分布及周围环境有一个清晰了解，这个过程中的探测成本花费也不得不考虑。

2.2 井下开采技术的发展与创新

井下煤矿的分布极不规律，企业若想高效率的进行开采，就不得不令开采人员对井下地理自然环境进行深入探测，得到煤矿分布的确切位置规律。但是对于一些自然环境极为恶劣的地下矿床，采用传统开采方式无疑使经济效益、生命安全有着极大不确定性，因此必须采用先进高效的开采设备来最大程度的确保井下采煤的效率和安全保障。井下回采技术的先进成果的长臂开采法就是一种适应于各类复杂自然环境的煤矿开采技术手段。长臂开采方式作为主流采煤手段在全球范围内进行传播和采用。长臂开采技术具有自动化、智能化、安全系数高的优势，能高效率有助于采矿工人的劳动生产，从而确保采煤工作的经济效益与生态友好。

长臂开采技术与传统化井下回采技术相比在许多生产工序上进行了发展与改良。现在井下回采技术中广泛采用的顶煤开采技术实则是长臂开采技术中的一种类型。顶煤开采技术是一种先进的创新，顶煤的开采利用效率有了极大飞跃。其开采过程包括顶煤开采步骤顺序的确定、顶煤支架的安放、相关数据的测量等;顶煤首次采集与回采方法利用的是曲面平巷布置及煤柱尺寸测量计算、沿空掘巷、留巷技术等。

首先，长臂矿区的几何尺寸也明显增大。面板尺寸的增加可以有效地提高开采效率，节约开采时间。采用该采矿方法后，煤矿的开采效率提高了近10%。在矿山运输方式上，长臂采矿方式改变了传统的铁路运输方式，采用了高效、稳定的皮带运输方式。这种运输方式可以实现从开采矿井到煤矿基地再到运输铁路的综合运输过程，并配有极为相恰的运输系统，大大节省了运输成本。

技术人员应在建立有机统一的良性循环系统和改良创新技术的前提下，优化原有的开采方式和巷道布置方式，结合井下煤矿自然地理环境，合理制定最优化、最高产的开采技术方案，实现煤矿的综合开采和管理。尽量简化生产过程，删减或优化一些不必要的生产过程。在保证生产效率的基础上，努力实现资源节约型、环境友好型生产，提高煤矿企业经济效益。

3 井下回采技术与回采工艺的关系及最优化组合策略

理清不同工序之间的顺序关系和各自所用到的机械设备、所消耗的人力劳动、所需要的时间，进行不同工序有机化、最优化安排，减少无用重复性劳动。同时要兼顾如支护线、回柱放顶线、作缺口线等的后续工作高效有序进行。

井下回采技术的应用必须充分考虑地下自然地理环境和煤矿资源分布的情况。在充分勘探后需根据地下实际地形地貌确定使用何种机械设备、何种回采工艺，并充分将最优化策略方案传达给采矿工人。采矿钻具进入地下矿床后，要充分利用测量仪器就实地测量计算和具体情况具体分析地调整井下开采角度，以保证挖掘采集方向的正确率。在采矿钻具勘探进程中，要适当准确的变换钻具方向性，预防钻具距离预定角度有极大误差，使生命安全、经济效益得不到充分保障。与井下采煤相对的露天开采技术大多采用直接采矿法，而井下采煤不得不思考实际井下地理环境、劳动工人的生命安全、成本性价比的开采设备，大多选取由上向下的回采技术。随着回采工艺与井下回采技术的改良创新，定向开采技术被广泛承认并采纳。井下定向开采技术较为灵活，不从单一方向进行开采，而是从全方位进行采集，如今应用定向钻孔法进行地下采煤方位确定。

合理科学的回采工艺与井下回采技术对设备要求、实际地貌、矿床丰富、劳动周期、高效管理、经济效益和生态友好有极大依赖性与要求。井下采煤进程中，是否可以删减一些无用重复性工序步骤，怎样进行高效率的采煤流水线并联体系，怎样充分进行时间和空间的最优化安排，是回采工艺形式上不得不思考的命题。

参考文献：

[1]张桐桐，荣鹏，黄刚，等.智慧矿山发展趋势下的采矿工程建设[J].中国机械，2019（6）：79-80.

作者简介：

靳鹏波（1987- ），男，籍贯：山西省阳城县，2009年毕业于山西煤炭职业技术学院，现就职于山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿。