蘭寶軍（百色百礦集團有限公司，廣西 百色市533000）

煤礦安全開采技術創(chuàng)新研究

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煤礦是我國重要能源之一，隨著科學技術的發(fā)展和進步，大大帶動了煤礦產(chǎn)業(yè)中采礦技術的完善。但在煤礦開采的實際過程中，仍存在諸多尚未解決的問題，比如井下開采的安全問題，越來越多井下事故的發(fā)生說明了煤礦安全開采技術的不完善。本文主要從煤礦開采導致安全事故發(fā)生的原因入手，對礦山壓力測試進行分析，以此來提高煤礦開采的安全性，在一定程度上，避免地面淪陷現(xiàn)象的發(fā)生，從而實現(xiàn)我國煤礦開采量的提高。

煤礦安全；開采技術；安全生產(chǎn)

1 前言

一般情況下，煤礦開采是在復雜的地質環(huán)境下進行的，需要對巷道進行挖掘，在開采過程中存在諸多危險因素，且煤礦開采工作要在近千米的深度下進行，盡管現(xiàn)階段開采技術得到一定程度的改善，但煤層還是遭到了不同程度的破壞，由此可見，實現(xiàn)煤礦開采質量的提高對避免安全事故的發(fā)生具有重要意義?？蓪γ旱V開采環(huán)境進行預測，并在礦區(qū)填充些許實物，以此來避免開采過程中發(fā)生地面塌陷事故，造成人員傷亡。

2 煤礦開采與事故發(fā)生的因果關系

制約煤礦安全開采的技術障礙：

現(xiàn)階段，對煤礦安全開采技術具有一定制約作用的因素主要有：

（1）缺少對安全預防基礎理論方面的研究。目前，資金和勞動力直接限制了煤礦開采工作的開展，相關研究學者并未對此進行針對性研究。導致安全事故頻繁發(fā)生的主要原因就是瓦斯，瓦斯泄露的危險系數(shù)較大，產(chǎn)生的危害也最嚴重，但在對瓦斯運動規(guī)律方面的研究并未取得一定成效，從而無法保障井下開采的安全。

（2）探測技術發(fā)展較為落后。對煤炭勘探產(chǎn)生影響的主要因素就是煤層深度，實際開采和生產(chǎn)情況和預計之間存在一定偏差，且勘測到的基本為煤層中的淺層部分，目前的開采技術無法對較深的煤層進行挖掘。

（3）礦區(qū)井下瓦斯的抽放率較低。雖然我國礦產(chǎn)資源較為豐富，但由于受到地形的影響，地質條件較為復雜，導致大部分煤礦資源還未得到完全開采。其中，煤炭的主要組成部分為石炭二迭紀煤層，其瓦斯含量較多，導致煤層過軟，透氣效果較差，從而對煤層內瓦斯的排放造成一定難度。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，針對煤炭企業(yè)實行集約化管理，煤礦開采的規(guī)模在不斷擴大，瓦斯等危險性較大的流動場給煤炭的開采造成較大難題，是煤礦生產(chǎn)經(jīng)營的主要安全隱患。

3 以礦山壓力理論為指導的煤礦安全開采

3.1 礦山壓力理論的相關定義

礦山壓力理論主要是指根據(jù)礦山壓力的現(xiàn)象，在對礦山壓力進行分析的基礎上，對巖石覆蓋層的實際運動狀況進行闡述，并發(fā)現(xiàn)其運動規(guī)律，有利于對煤礦開采程序實行理論控制，該理論的提出能夠為煤礦開采提供有力保障，并對采礦場的支護效果進行完善，從而保障煤礦開采安全性的提高。

3.2 工程理論與先進技術的結合

和發(fā)達國家相比而言，我國在煤炭開采方面較為落后，具有一定的局限性，煤礦開采過程中安全事故和地表塌陷現(xiàn)象頻繁發(fā)生。煤礦開采安全事故發(fā)生的主要原因在于開采前未能對巖層的運動規(guī)律進行分析，就展開大規(guī)模的回采工作，由此可見，應將先進技術積極應用到煤礦開采過程中，降低安全事故的發(fā)生率，提高煤礦開采的安全性。有效掌握巖石覆蓋層的運動規(guī)律，有利于工作面長度和高度的合理確定，并通過有效的開采步驟，實現(xiàn)煤礦開采工作的安全性和高效性。

我國的地形和地質成分較為復雜，且在煤礦開采過程中機械化水平不高，在煤礦開采技術管理方面存在一定缺陷，因此，在煤礦開采的過程中，可將礦山壓力理論作為主要支撐，巖石動力學作為基礎，通過現(xiàn)代化信息技術的運用，對煤礦開采體系進行完善，并運用智能化和可視化技術，對煤礦開采地區(qū)的地形和地質進行勘查，并在勘查的基礎上，制定詳細的開采計劃，再將煤礦開采的相關工作落實到位。

4 運用煤礦填充開采技術提高煤礦開采的安全性

4.1 常用的不遷村的采煤方式

大量的煤礦資源隱藏在村莊下，這些煤礦資源不易被開采，造成資源浪費，不利于礦井的生產(chǎn)，現(xiàn)階段，可采用不遷村的方式來開采村莊下的煤礦資源，主要采用條帶開采或填充開采的方法。

條帶開采主要是指煤礦開采在基礎工藝的指導下，條帶主要起到間隔作用，能夠有效避免地面發(fā)生沉降現(xiàn)象，從而提高煤礦開采量，但該方法的缺點在于煤礦采出率較低，并會造成大量煤礦資源的浪費，生產(chǎn)效益不高。在運用填充開采時，是在采空區(qū)填充大量的實物，用實物將煤礦置換出來，不僅能夠避免地面塌陷現(xiàn)象的發(fā)生，還能實現(xiàn)煤礦開采量的提高。

4.2 煤礦填充開采的工藝

現(xiàn)階段，在煤礦開采過程中，主要采用水砂填充開采和膏體填充開采的方法。

4.2.1 水砂填充開采

該方法被普遍應用到填充開采中，并取得較好的開采效果，但水砂填充技術的使用流程較為復雜，不能運用機械，因此，具有較高的開采成本，且經(jīng)濟收益不理想。

4.2.2 膏體填充開采

這種開采方式主要是將礦井周圍的粉煤灰、工業(yè)爐渣等廢棄物制作成膏狀的物體，在一定壓力作用下，通過運輸管道將其運送至井下，用來對采空區(qū)進行填充。膏體填充要根據(jù)井下的實際情況，進行部分填充或完全填充。在選用粉煤灰等材料時，應確保這些材料的顆粒不宜過大，若材料顆粒過大，應及時采取處理措施，膏體填充物是由不同的成分構成的，應經(jīng)過準確配置后，才能保證膏體流動的有效性。

5 提高安全生產(chǎn)的開采技術的創(chuàng)新策略研究

5.1 注重基礎理論研究與技術研發(fā)的應用

開展研究的關鍵動力就是科學可靠的基礎理論，有利于提高煤礦開采的安全性，降低或消除各種潛在隱患的存在，對瓦斯保障事故發(fā)生的機理問題、火災水害和煤塵等災害的預測及防治問題、瓦斯抽放和利用問題、無人開采和機械開發(fā)等技術問題的研發(fā)和革新具有重要意義。

5.2 大力推廣與普及機械化開采的進程

保障井下煤礦開采的安全性具有一定難度，加大機械化的推廣力度是未來煤礦開采的主要趨勢，比如液壓支架的使用能夠有效避免頂板事故的發(fā)生，綜采過程不需要爆破穿孔等。

5.3 提高煤礦機械制造設備的創(chuàng)新能力

加大煤礦開采機械設施的創(chuàng)新力度，并將自發(fā)研發(fā)核心技術作為基礎，實現(xiàn)機械化水平的有效提高，首先要制定有效的技術戰(zhàn)略，投入一定資金，將重點放在核心技術的研發(fā)上，比如對采煤機的創(chuàng)新和研發(fā)，應對快牽引、超大功率等重點技術進行保障時，可實現(xiàn)電機電控和滾筒齒輪使用周期的延長，實現(xiàn)機電系統(tǒng)一體化的目標。

5.4 實現(xiàn)自動化監(jiān)測水平的提高

創(chuàng)建智能自動化監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)交互式的人機對話、無線電遙控、數(shù)據(jù)的采集和傳輸、故障診斷和警告等，能夠實時在線對礦區(qū)機械故障和安全隱患情況進行檢測，并及時排查預警，從而實現(xiàn)安全質量的有效提高。

6 井下開采的技術方案

筆者根據(jù)自身從事煤礦開采多年的工作經(jīng)驗來看，主要針對地面存在建筑物的區(qū)域進行煤礦開采時所需的開、開采技術作以下介紹：①在條件允許的前提下，選擇自上而下的方法，對第一、第二層煤層進行有序開采；②針對頂板管理的填充可選擇進行全部填充，再將矸石打碎并裝袋砌筑后進行填充；③在條件允許的情況下，可在兩個工作面上實行試開采，并在地面建筑物的周邊設置相應的觀測點，并定期觀測建筑物的沉降數(shù)據(jù)，并將觀測結果記錄下來；④正式展開煤礦開采工作的前提是建筑物地表移動數(shù)值不超過地表允許移動的值，并根據(jù)地表建筑物的保護類別，對其進行定期檢查。

7 總結

煤礦開采技術和安全措施的落實情況直接對礦工生命和財產(chǎn)安全造成影響，礦工企業(yè)應對此予以高度重視，從而促進煤炭產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。煤礦安全作業(yè)的有力保障就是高水平的開采技術、科學合理的規(guī)劃、高水平的工作人員、完善有效的制度、及時的救援等，這些都是保障開采作業(yè)能順利開展的基礎和核心。井下開采安全還關系到礦區(qū)開采作業(yè)的質量，因此，為了保障煤業(yè)企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，相關部門或企業(yè)應對煤礦安全開采技術的研究予以重視。

[1]嚴達永.試論煤礦安全開采技術[J].科技致富向導，2011（4）：312.

[2]項一凡.試論煤礦開采技術存在的問題及對策[J].城市建設理論研究：電子版，2015（29）.

[3]宋振騏.關于煤礦安全開采決策關鍵技術的基礎研究的建議[J].煤炭學報，1994（1）：1～4.

[4]賀 峰.煤礦開采安全事故原因分析及對策研究[J].科技創(chuàng)新導報，2012（33）：64.

TD823.2

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2095-2066（2016）22-0057-02

2016-6-18

蘭寶軍（1973-），采煤工程師，本科，主要從事煤礦安全管理、技術管理工作。