煤矿采矿工程中的采矿工艺与技术

◎付积田

在长时间的煤矿采矿作业中，积累了较多的成功经验和工艺技术，能很好地完成采矿作业，值得推广。从当前煤矿采矿工程中所使用的采矿工艺与技术来说，充填开采技术、崩落开采技术、露天采矿技术均有着非常广泛的应用，尤其是充填开采技术有着应用广泛和优势显著的特点，主要有连采充填开采技术、综采充填开采技术、房柱式采空区煤柱回收技术、空巷充填技术，均有着较好的应用优势。结合近年来国家对煤矿采矿工程所提出的新要求和高标准，在应用采矿工艺的过程中必须做好生态环境治理、安全生产、固体废弃物处理等方面的工作，确保在实现煤矿开采目标的同时可以落实生态文明建设。基于此，在煤矿采矿工程中，必须科学应用好已掌握的采矿工艺与技术，发挥出最佳的效能。本文重点谈一谈煤矿采矿工程中的采矿工艺与技术，现作如下的论述。

一、煤矿采矿工程中的采矿工艺与技术

1.充填开采技术。

对于煤矿企业来说，在采煤过程中所出现的地表沉陷、矸石地面堆积排放一直都是常见问题，同时在解决时会有较大的难度。充填开采技术的广泛应用较好地解决了煤矿企业一直以来的问题，比如充填开采技术既可以实现矸石不采井，也可以很好地消化地面矸石山充填采空区，最终实现环保生产的目的。具体来说，充填开采技术使用时，随着采煤工作面的稳步推进，需要向采空区输送充填物料，以此来控制地表沉陷，并规模化处理固体废弃物。在长时间的应用中，充填开采技术有不断的完善，已经可以涵盖废弃物再利用、煤矿安全生产、生态环境治理这些方面，这大大提升了充填开采技术的应用效果。总的来说，充填开采技术应用时主要包括以下的工艺：

（1）固体废弃物井下充填处置技术：煤矿开采时会采出大量的煤矸石，这些煤矸石多堆积在地表，一方面会占用耕地资源，另一方面会释放出有毒气体而污染环境，引发环境污染难题。基于这一问题，在应用充填开采技术时，可以考虑利用井下采煤所形成的空间，继而将矸石、粉煤灰等一系列的固体废弃物做充填处置，可分为工作面充填、注浆充填、巷道充填这三种方式。在工作面充填中，需要建立起充填采煤工作面，在工作面推进过程中将固体废弃物充入；在注浆充填中，可以将矸石破碎处理成小粒径，并配制一定浓度的浆体，借助管路加压充入到上覆岩层离层空间，或者加压充入到垮落法老采空区冒落区；在巷道充填中，需要重点利用好废弃巷道，以此完成矸石的充填处理。

（2）连采充填开采技术：使用连采充填开采技术时，必须严格按照相关的步骤，确保每一个环节的开采作业安全有效。具体来说，需要先开展支巷的掘进与充填作业，而后确保所使用的充填体强度可以满足预设标准，在此基础上便可以回收支巷间煤柱，结合回收空间进行充填处理。连采充填开采技术的适用性较强，既可以应用在边角煤、保护煤柱的开采作业中，也可以应用在超高水、固体、膏体这些充填材料的施工中。就连采充填开采技术的应用优势来说，集中体现在两个方面，一是整个开采技术较为简单，不需要投入太多的人力与设备，且有着较高的安全性，二是可以确保掘、采、充这三项工序分别处于不同的支巷，各个工序不会存在互相影响的情况，作业效率高。

（3）综采充填开采技术：在使用综采充填开采技术时，必须严格按照采煤-充填这一循环流程，推进一段距离后，便要充填空区，在充填过程中需要使用充填液压支架。需要注意一点，工作面的充填作业要始终结合综采工艺进行，且通常情况下要使用充填支架，这样能够有效隔离充填区，采煤作业与充填作业也可以方便开展。在选用充填材料时，可以优先使用固体、超高水材料、膏体。

（4）房柱式采空区煤柱回收技术：房柱式采空区往往会遗留大量的煤柱，如何回收是一大难题。在使用房柱式采空区煤柱回收技术时，要先进行采空区的充填作业，这可以通过煤骨料胶结充填材料来实现，而后布置长壁工作面，同时实现充填体与煤柱的回收。在长时间的应用过程中发现，房柱式采空区煤柱回收技术主要有两大优势，一是长壁回收时对煤质的影响较小，二是煤骨料不仅成本低，而且取材方便，能够实现循环性利用。

（5）空巷充填技术：强矿压工作面在过空巷时会存在一些问题，比如费用较高、顶板控制难度较大，此时为了实现控制围岩和支撑顶板的目的，可以考虑使用高水材料充填空巷，这便是空巷充填技术。空巷充填技术的应用优势集中体现在三个方面，一是充填体具有着强度高和一定塑性的特点，能够实现良好的抗强矿压效果；二是成本较低，安全性较高；三是在工作面推过空巷时，充填体可以很容易的便被采煤机所割除。

2.空场采矿技术。

空场采矿技术在煤矿采矿工程中有着较广泛的应用，主要有留矿法、矿柱回采方法、房柱法、阶段矿房法、全面采矿法。通过应用空场采矿技术，能够较大幅度地提升采矿效率，但在完成矿房开采作业后必须做好采空区的处理。

以矿柱回采方法为例，实际使用时要充分考虑已采矿房的存在状态。若是已经完成矿房的开采作业需要回填处理，则应使用充填法或分段崩落法，以此实现回采矿柱的目的，但若是已经开采完成的矿房处于敞空状态时，则可以使用崩落法，或者可以使用空场法。以采场法为例，开采的矿体有着中厚、缓倾斜薄的特征时，可以将连续性矿柱回采为间断矿柱，将间断矿柱回采为小断面矿柱。在整个回采作业中，可执行后退式矿柱回采的顺序，必须在完成崩落矿石的运输作业后方可处理采空区。在采空区处理时，可以使用崩落围岩、充填和封闭空区这些方法。比如在使用崩落围岩法处理采空区时，若是围岩可以自然崩落，则可以不留矿石垫层。有一点需要特别注意，若是围岩不存在构造破坏，且整体性良好，则需要布置工程来强制崩落处理采空区，崩落岩石的厚度通常控制为15-20m。

3.崩落开采技术。

在煤矿采矿工程中若使用崩落开采技术，则需要结合实际情况科学设置环形运输巷道，并且需要在环形运输巷道的上盘或下盘开展巷道切割作业，这样可以获得较有效的切割空间。另外，作业人员需要全面分析堑沟的特点，合理设置钻扇形炮眼，确保后续爆破作业的顺利开展，同时完成爆破作业后要及时回收。总的来说，崩落开采技术的操作较为简单，生产效率较高，且能够降低煤矿采矿工程的成本投入。但崩落开采技术实际应用时要考虑较多方面的因素，比如要认真分析陷落条件，确保技术应用不会造成矿体陷落。

4.露天采矿技术。

当煤矿距离地表较近时，可以优先考虑使用露天采矿技术。在使用露天采矿技术时，作业人员要先移除地面表土，确保矿层完全暴露，在此基础上开展开采作业。相比之下，露天采矿技术的成本投入较少，有较高的安全性，通过钻碎的方式获取煤矿资源。在当前的露天采矿技术应用中，机械式非爆破露天采矿方法有较广泛的应用，主要有静压法、剥离法、碎石法、切削法。

以切削法为例，需要使用露天采矿机将动力传递到切割滚筒的截齿上，岩石在受到剪切、冲击这些作用时可以破碎，从而方便开采。切削法是一种成熟的露天采矿技术，完全机械化的开采方式可以大大避免炸药使用所带来的安全问题。若是开采的岩石粒度较小，则可以使用小规格的破碎机与装载机，这样可以实现预期的采矿作业，并减少投资。

5.溶浸工艺技术。

使用溶浸工艺技术时，需要使用到相应的化学试剂，并结合矿物的物理特性与化学特性，在溶液渗透作用下产生化学反应。当前所使用的溶浸工艺技术主要包括原地钻孔溶浸采矿、地表堆浸、就地破碎溶浸这三种，均有着较好的强化溶浸效果。不过溶浸工艺技术的应用还存在较多不足之处，比如当煤矿的含泥量较高、渗透性较差时，会出现溶浸死角和浸出盲区，煤矿浸出率也会随之降低。另外，溶浸范围的控制也会遇到问题，出现无法有效控制溶浸范围的情况。

二、煤矿采矿工程中应用采矿工艺与技术的注意事项

煤矿采矿工程有着专业与复杂的特性，如何科学使用采矿工艺与技术非常值得探究。结合近年来采矿工艺与技术的应用来看，虽然可以取得较好的成效，但也存在着一些不足之处，很容易影响到煤矿采矿作业的安全。基于此，非常有必要明确采矿工艺与技术应用时的注意事项。

采空区问题直接关乎到煤矿开采作业的安全，需要重点考虑和应对。具体来说，在采空区处理中，要精准确定采空区的位置、选择岩石处理方法、落实加固措施，实施全面性的规划，以确保采空区处理的有效。在选择充填采矿技术时，务必考虑煤矿采矿工程的实际情况，发挥出填充方法的最大优势。

在采矿区安全问题的应对上，煤矿企业应重点从两个方面着手，一是加强安全管理力度，二是确保各项煤矿采矿工艺与技术的应用效果。从安全管理这一方面来说，煤矿企业要不断健全煤矿开采的安全管理制度，建立安全责任管理制度、监督制度、信息化监管制度，尤其是要利用好信息化手段，对煤矿采矿工程实施全过程和动态化的监管，一旦发现安全风险立即处理。再从煤矿采矿工艺与技术的应用这一方面来说，必须认真分析煤矿采矿工艺与技术的适用性，结合采矿作业的实际情况选择采矿工艺与技术，始终发挥好采矿工艺与技术的优势。

随着绿色环保理念的深入，煤矿采矿工程也要注重煤矿开采的绿色化与规范性，努力做到低碳开采。具体来说，在使用煤矿开采工艺与技术时，除了确保煤矿开采的效率与安全外，还必须考虑对周围生态环境的影响，采取多种措施降低污染和破坏。除此之外，要不断优化所使用的煤矿开采工艺与技术，将低碳环保要求融入各项工艺与技术中，以求从煤矿开采的源头上控制污染，促进煤矿事业的可持续发展。

三、加强煤矿采矿工艺技术效果的措施

1.注重先进工艺技术的应用。

煤矿开采会涉及到较多的专业知识，对作业人员的专业能力有较高的要求，必须确保这项工艺技术的规范使用。在此基础上，应考虑进一步提升煤矿采矿工艺技术的应用优势，这需要煤矿企业始终注重先进工艺技术的应用。具体来说，信息技术与数字化技术的应用为煤矿采矿提供了新的思路，其中的一些智能化技术不仅可以提升煤矿开采的效率，而且能够开展实时管理和数据分析，预测煤矿开采的实际情况，可以有效消除煤矿开采中的不安全因素。以智能化技术为例，当前所使用的智能无人开采技术、智能装备技术、智能导航技术、信息精准感知技术、风险提示目标化技术均有着较好的优势，能够促使煤矿企业建构起行之有效的井下作业管理模式。

2.加大智能生态化技术的开发力度。

基于智能化发展优势，煤矿采矿过程中应该积极融入智能生态化技术，以求最大限度降低煤矿开采所形成的污染问题。从污染少量化这一角度来说，首先应该建立起基于互联网的多信息融合数字挖掘技术，促使地震勘探、钻孔、雷达扫描信息全部转换为数字化，构建出地质资料的初始模型。在后续的煤矿开采作业中，利用智能化技术推动煤矿开采朝着集中化与大型化的方向发展，主要有快速支撑、智能切割、智能通风、快速运输这些技术，以此避免无效开采，从而一定程度上实现污染少量化的目标。除此之外，应考虑建设智慧矿业基地，制定并实施绿色指标监管体系，促使煤矿开采具有生态、绿色的特性，逐步实现煤矿绿色开采。

3.建设塌陷预警系统。

在煤矿开采过程中，虽然出现塌陷问题的风险较低，但一旦发生会造成巨大的危害，所以必须做好塌陷风险的早期预测与防护。在建设塌陷预警系统时，煤矿企业应重点使用全球定位技术、地理信息系统，同时利用3s 技术动态分析矿区表面塌陷风险，在此基础上建设矿区灾害管理系统。相信通过建设塌陷预警系统，能够最大限度降低塌陷事故的发生风险，有助于煤矿开采作业的安全进行。

四、未来采矿工艺技术发展方向

1.智能化。

随着计算机信息技术的应用更加广泛和发展更加完善，计算机通信技术、GPS 定位技术、自动化技术、远程控制开采技术等各种新技术手段不断应用于现代煤矿开采作业中，促进现代煤矿开采的智能化发展，与传统的采矿技术相比，节约了人工生产成本，提高了采矿的工作效率，更好地保障了采矿工人的安全，可以大大提高煤矿企业经济效益。

2.生念化。

在碳中和发展的大背景下，国家逐步加大投入发展资源节约型和环境友好型发展项目，未来经济发展将更加注重低碳经济发展，众所周知，煤矿采矿过程中，会产生大量的废水、废气以及固体废弃物等，对矿区周围生态环境造成了一定的污染，对人们的健康生活带来了较大影响，因此，未来要实现生态化的煤矿开采，减少对环境的危害，保护人类赖以生存的家园。

五、结语

结合当前所使用的煤矿开采工艺与技术，所使用的溶浸工艺技术、崩落开采技术、充填开采技术、露天采矿技术、空场采矿技术均有着显著的应用优势，在提升开采效率的基础上能够确保安全与质量，可以助力煤矿事业的健康发展。基于煤矿开采的绿色化需求，后续要进一步加大研究力度，重点利用好信息化技术和智能化技术，以此革新和优化当前的一些不科学开采理念与方法，实现煤矿开采的绿色化与规范化，同时增强煤矿开采的安全性。