煤矿工程采矿新技术的应用研究分析

＊李 峰

（山西乡宁焦煤集团台头前湾煤业有限公司 山西 042100）

要满足煤矿发展新需求，就要建构合理有效的采矿新技术方案，整合技术流程和要点，维持技术综合应用效率，在安全可靠的环境下完成采矿作业。

1.煤矿工程采矿技术现状

追溯我国煤矿产业的发展进程可知，技术措施是在不断更新中得以进步的，在开采过程中总结可行性较好的开采方案，主要分为以下几个基本类别：

(1)硬顶板技术和硬顶煤技术

主要是对埋深浅且低压较小的煤矿工程予以技术处理，技术控制效果较好，借助岩层定向水力压裂处理机制，能快速处理倾斜顶板结构应用要求，并且配合随时随采随冒应用方案，维持技术应用的规范性。与此同时，在硬顶煤控制技术方案中还能配合使用高压注水压裂技术和顶煤深孔爆破技术，不仅能提升煤矿生产工作的安全性和基本回收率，还能实现高产高效的项目应用目标。

(2)深层井开采技术

在技术应用过程中，要利用煤层冲击低压防治工序、开采矿压控制工序以及瓦斯热害治理工序等，配合深井通风处理模式，就能共同打造良好的技术处理机制，维持技术应用的基本效果。

一方面，技术要对深井场地的环境参数予以动态监测，建立健全完整的监控方案，并维持良好的应用模块，从而维持综合分析形态。最关键的是，要全面分析深井围岩的实时性动态信息以及应力场的分布特征。

另一方面，要建立深井冲击低压防治技术，有效融合监控系统，共建完整的应用运行平台，从而维持技术处理流程。与此同时，在深井巷道快速掘进技术体系和支护技术体系并行的基础上，配合热害处理技术，就能共同维持采矿应用的规范效果。

2.煤矿工程采矿新技术内容

近几年，相关新型技术的研发和创新受到了广泛关注，从技术层面和应用优势层面实现技术的创新，能更好地完成煤矿开采工作，建构完整的技术应用方案，发挥对应技术的应用优势。

(1)缓倾斜厚煤层一次性开采技术

缓倾斜厚煤层一次性开采工艺体系内，主要是采取放顶煤采煤工艺模式，利用同综采、普采以及炮采方式，增设放顶煤处理工序，利用采放配合的工序过程实现采煤循环。较为常见的类型包括预采顶分层放顶煤综采工艺、预采中分层放顶煤综采工艺、分段放顶煤综采工艺、一次采全厚放顶煤综采工艺等[1]。

①预采顶分层顶网下放顶煤处理工艺（图1）中，顶层2m-3m采取只采不放的方式完成铺网处理。一般适用于煤层超过8m的煤矿，煤层为12m-14m综采效果最佳，顶板需要利用人工放顶处理方式，并且抽放瓦斯的缓斜煤层。

图1 预采顶分层顶网下放顶煤处理工艺

②预采中分层放顶煤处理工艺中，要设置中分层采面，对中分层予以综采处理，上部顶煤冒落的同时只采不放。而对于下分层采面，要集中综采底层煤，一般是应用在8m-12m煤层处理工作中。

③分段放顶煤技术，要将厚煤层分为若干个分层结构，一般在10m（8m-12m）左右，自上而下形成各个分层综采的处理模式。

④一次采全厚综放开采工艺技术，具体的截深为600m，采高参数为2.4m-2.8m[2]。要在煤层的底部设置综采工作面，并且配合采煤机进行割煤处理，液压支架完成支护处理，然后借助刮板输送设备将其直接推送到煤壁的位置。

(2)急倾斜薄煤层开采技术

针对煤层角度45°以上的煤矿结构，因为地质构造较为复杂且煤层赋存具有不稳定性，利用急倾斜薄煤层开采技术能有效处理稳定性应用模块，从而建构完整的应用体系，维持顶板有效控制的同时，还能为支架工作面、割煤运行控制等工作提供保障，维持技术应用的合理性，打造更加安全的技术运行控制平台。

(3)“三下”采煤技术

伴随着计算机技术和信息技术的发展进步，煤矿工程采矿工艺中应用新型技术类型具有一定的推广及价值，利用煤矿相关数据信息以及资料内容就能完成对应体系的模拟分析，能有效对煤矿上覆岩层运动规律以及地表沉陷规律予以评估，从而了解煤矿工程操作区域的具体情况，这对于全面提升后续技术应用效果有良好的指导价值[3]。另外，结合建模内容还能确保设计以及建设开采系统不会对地下水资源、建筑物产生影响，从而配合填充技术或者是组合技术落实经济效益、环保效益共赢的目标。

①分类

“三下”采煤技术主要分为井下开采技术和地面保护与加固技术。

A.井下开采技术，细化为条带开采技术、充填开采技术、协调开采技术以及井柱开采技术、限厚开采技术、房柱开采技术等，匹配对应的采煤设计内容就能完成开采处理工作。

B.地面保护与加固技术，主要分为抗变形结构加固处理技术、房屋调整技术、房屋加固技术以及地基加固技术等。

②技术内容

目前，应用较为广泛的技术类型如下：

A.条带开采技术，主要是将工作面布置为规则条带结构，借助保留条带支撑结构的方式有效完成岩体的处理，从而有效减少煤矿开采过程中地表变形造成的影响。最大的优势就是变形量控制效果好，且技术方案较为成熟，但是存在资源损耗大的缺陷。一般是针对煤柱长期处于稳定状态且地表不存在波浪变形的区域，最大的采宽要求在1/4-1/10H[4]。

B.充填开采技术，技术能最大限度回收“三下”压煤资源，并且地表移动变形率较小。其中，离层注浆充填能结合充填钻孔等基础参数完成技术处理工序，提升煤矿开采的效率。

图2 离层注浆充填技术示意图

C.房柱式开采技术，要将煤层切割为长度和宽度为10m-20m的正方形煤柱或者是长方形煤柱，利用煤柱支撑实际操作，技术最大的优势就在于，连续采煤机房式采煤处理过程的生产系统较为合理，整体机械性较好，因此，劳动效率较高。并且，技术在应用中会采取同一类型解析设备完成采掘工作，这就实现了采掘合一的目标，为采取准备费用的有效管理提供保障，减少条带采煤处理方案中掘进切眼和巷道较多造成的环境破坏[5]。

D.井柱开采技术，结合井筒的变形能力就能确定井筒煤柱的实际情况，一般会匹配小方块煤柱开采处理工艺。

(4)绿色生态采矿技术

依据相关数据可知，我国煤矿开采作业产生的环境污染较大，为了更好地提升采矿工业的环保价值，有效规避污染问题造成的损失，绿色生态采矿技术体系受到了广泛关注。一般而言，煤矿开采集中在深层地下作业，若是开采操作不当，则会对地表产生影响，甚至会对地下水质产生制约作用。基于此，要整合具体的技术方案和应用路径，设置绿色生态采矿技术体系。

首先，要对现场进行合理性规划管理，以保证相关内容和设置环节都能满足现场开采的具体要求。并且，要对巷道的掘进方式予以改革升级，实现多元管理的目标，也能降低巷道的掘进量。

其次，绿色生态采矿技术的实施操作要践行全过程管理机制，并且在采矿技术操作开始前，对矿井区域自然区予以合理分配处理，尤其是判断采区内部和矸石填充作业等情况，确保能结合实际状态合理安排相关人员，从而优选最适宜的采矿处理方案。

最后，煤矿处理过程要秉持分类排放管理的原则，并且匹配先进的生产工艺模式，全面降低作业中排出的污水，利用闭路循环式水流处理模式，借助先进工艺和科学化的排水处理机制完成监管。

(5)大采高综放技术

煤矿开采过程中常常会出现岩层较厚的情况，这就会对开采工作的质量和安全效果产生影响，因此，在煤矿开采技术发展不断发展的时代背景下，许多企业开始大范围推广大采高综放技术，主要针对的就是岩层较厚的区域，配合使用分层次开采技术模式。

(6)全自动刨煤机采矿技术

在科学技术不断发展的基础上，智能化全自动科技设备也被广泛应用在采矿方案中，利用多次验证的方式取得了良好的效果。全自动采煤机能为煤层快速击穿予以支持，采煤机的速度能达到3m/s，并且，技术切割深度能满足预期，从而提升采矿处理效率和应用水平。

正是基于煤矿企业自动化刨煤机的研发和创新，要在原有技术基础上引入到通风系统、排水系统、降温系统、输送系统等，有效建构完整的自动化控制处理机制，维持应用效果。并且，自动化处理技术还能大大节省人力资源，优化项目的工作效率。特别是在大型煤矿开采工序中，煤层对地表面的冲击力较大，这就会增加开采作业的难度，全自动刨煤技术处理方案能更好地维持应用水平，确保开采效率和质量满足标准。

(7)小范围爆破式落煤采矿技术

小范围爆破式落煤采矿技术指的是煤矿在常规化采矿工作范围内，实现采矿工程化整为零的处理，建立区域性爆破应用方案，并有效实现开采处理。通常而言，小范围爆破式落煤采矿技术对实际技术应用要求较高，在作业中无需配置支护设备或者是人员，这就对通风提出了更高的要求。

另外，在应用小范围爆破式落煤采矿技术应用环节中，要在技术成功后集中处理污水，以保证污水顺利排出，避免对开采工作的整体流程产生影响，打造更加完整的排水控制系统。也正是基于技术体系的规范性和技术的先进性，小范围爆破式落煤采矿技术的安全性较高，对应的投资成本和维护成本较低，为企业生产能力的优化提供了良好的保障。但是，这项技术在实际应用中也存在一些弊端，煤炭的回收率较低，这就会增加资源的浪费程度，所以，一般将小范围爆破式落煤开采技术应用在煤层较薄的施工区域内，确保开采效果最优化。

除此之外，滑移支架放顶煤采煤技术、二型钢梁放顶煤开采技术、伪倾斜柔性掩护支架采煤技术等也是广泛应用的技术体系，一般是对煤层厚度较薄或者是煤层条件较差的区域予以使用，能在满足开采需求的同时，提升技术应用效率，维持煤矿工程采矿新技术的全面进步。

3.煤矿工程采矿新技术应用优化建议

为了提升煤矿工程采矿新技术的应用水平，除了要按照技术要求和设计方案落实相应工作外，也要从技术应用、技术创新以及技术管理等方面落实相关工作，从而提升行业技术应用效率，促进煤矿工程项目的全面进步。

(1)完善相关制度

在煤矿行业发展进程中，要结合规章制度和法律法规要求落实相关工作，为新技术推广和应用提供保障。因为我国煤矿企业存在分布分散的特点，且各家企业的规模差异性较大，为此，要从制度约束层面提升行业执行性和可行性技术管理水平，确保新技术方案的推广和应用能受到一定的保护，从而建构完整的制度管控体系[6]。

另外，要提升各个部门和工作人员对新技术方案的接纳度，就要提升其工作积极性，强化企业内部协调机制的整合效果，明确新技术方案能更好地提高工作效率和煤矿生产质量，从而形成良好的技术推广和应用平台，为煤矿工程采矿新技术的应用创设良好的空间。

(2)政策引导技术创新

煤矿工程项目本身就具有投资金额大、回收周期长的特点，加之行业的安全风险隐患较多，在新技术推广过程中必然会受到影响，为了促进其创新发展，政府要制定相关政策内容，维持激励政策的合理性和规范性，并且针对技术投资情况落实相应的产权保护工作，确保技术创新能在较为科学可靠的环境中开展[7]。

与此同时，要对采煤技术和生态保护工作的平衡点予以管理，提升生产效率和经济效益的基础上，向着无污染以及可持续方向发展。

(3)完善安全防护

在煤矿工程项目中，要想更好地践行煤矿创新化开采技术方案，就要将高科技手段和环境保护、人员安全防护等工作结合在一起，打造更加完整的管理控制机制，提升综合管理水平。

一方面，要坚持以人为本的管理理念，任何创新技术的应用和实施都要将人员综合监督管理作为核心，确保安全防护工作的最优化，从而减少开采造成的环境污染和成本浪费，实现人与环境和谐统一的目标，也为企业综合发展提供支持。另一方面，要坚持科学提升开采效率的原则，资源开采中，无论开采技术以何种方式实现创新处理，都要将能源需求和监督控制作为标准，实现科学化采矿的目的，正确估算成本以保证分类管理等工作顺利落实。

4.结束语

总而言之，煤矿工程中要充分推进新技术研发和管理进程，在全面了解地质环境以及开采工作实际状态的同时加大技术引进和创新力度，从而打造安全化、生态化、智能化技术发展平台，为煤矿工程全面进步提供保障，促进煤炭企业经济效益和环保效益共赢。