宋開(kāi)航

摘 要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，采礦工程也隨著科學(xué)研究和技術(shù)水平的提高而逐漸得到更大的發(fā)展，越來(lái)越多的先進(jìn)技術(shù)逐漸被用于井下采礦當(dāng)中。在采礦領(lǐng)域，技術(shù)和工藝的不斷發(fā)展和進(jìn)步是引領(lǐng)采礦工業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。本文通過(guò)分析我國(guó)當(dāng)前的采礦技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀，闡述了當(dāng)前井下采礦的技術(shù)與方法，對(duì)我國(guó)井下采礦技術(shù)的未來(lái)發(fā)展具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：井下采礦；采礦技術(shù)；采礦方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TD823 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）30-0241-02

1 引 言

隨著我國(guó)的采礦工藝不斷發(fā)展與進(jìn)步，采礦技術(shù)也從傳統(tǒng)的人工開(kāi)采發(fā)展到現(xiàn)在的機(jī)械化開(kāi)采。傳統(tǒng)的普通機(jī)械化的開(kāi)采裝備也逐漸得到了發(fā)展替換，如采用無(wú)鏈牽引雙滾筒采煤機(jī)，雙速、側(cè)卸、封底式刮板輸送機(jī)以及型長(zhǎng)鋼梁支護(hù)頂板等更為先進(jìn)的機(jī)械化設(shè)備?？梢园l(fā)現(xiàn)，我國(guó)采礦工程越來(lái)越向著綜合性、高效性和先進(jìn)性發(fā)展，由此可見(jiàn)，井下采礦技術(shù)將得到更為廣闊的發(fā)展。

2 采礦方法和工藝

2.1 開(kāi)發(fā)煤礦高效集約化生產(chǎn)技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)礦井開(kāi)采過(guò)程中的更為高效、更為可靠的目標(biāo)，需要提高開(kāi)采過(guò)程中的工作效率的集中生產(chǎn)的集約化程度。在進(jìn)行集約化生產(chǎn)技術(shù)中，應(yīng)該把握生產(chǎn)的效率和產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，并且對(duì)于各種開(kāi)采條件的適用性要更為可靠，不斷開(kāi)發(fā)更為簡(jiǎn)單、高效、可靠的開(kāi)采技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備，同時(shí)結(jié)合嚴(yán)密的管理和監(jiān)控技術(shù)，使得各種開(kāi)采條件下的開(kāi)采效率得到提高，質(zhì)量也得到保證。進(jìn)一步推廣先進(jìn)工藝及設(shè)備，提高開(kāi)采技術(shù)水平。

2.2 傾斜薄層礦開(kāi)采

對(duì)于特殊情況下的開(kāi)采需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，研發(fā)更為體積小、功率大并且高可靠性的開(kāi)采設(shè)備，如采礦機(jī)、刨礦機(jī)，同時(shí)研發(fā)配套的支撐設(shè)備和總體開(kāi)采技術(shù)，為采礦工程提供可靠的保證。

2.3 傾斜厚層礦開(kāi)采

為了實(shí)現(xiàn)更為可靠的深厚礦產(chǎn)的開(kāi)采，需要更大程度上完善開(kāi)采結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性能，以防出現(xiàn)在開(kāi)采過(guò)程中的倒塌、傾覆、滑移等情況。同時(shí)要嚴(yán)格控制好開(kāi)采中的支架體系的變形，防止對(duì)設(shè)備出現(xiàn)損害。

2.4 開(kāi)發(fā)綜合開(kāi)采保障系統(tǒng)

為了確保井下采礦的高效生產(chǎn)和設(shè)備安全，就要研發(fā)更為可靠的保障系統(tǒng)。對(duì)于采礦中用到的“支撐-圍巖”體系，需要進(jìn)行密切的監(jiān)控，確保開(kāi)采中的安全性能。具體可以采用先進(jìn)的電液伺服控制系統(tǒng)，通過(guò)開(kāi)采過(guò)程中的液壓信息、支撐狀態(tài)、位移狀態(tài)進(jìn)行綜合的分析和控制，以確保開(kāi)采系統(tǒng)在作業(yè)中的正常運(yùn)行和開(kāi)采安全，為整個(gè)開(kāi)采過(guò)程提供可靠的保證。

3 開(kāi)采技術(shù)

3.1 深礦井開(kāi)采技術(shù)

在進(jìn)行深礦井開(kāi)采時(shí)，需要明確開(kāi)采中的關(guān)鍵技術(shù)，保證開(kāi)采的高效和可靠，如在開(kāi)采過(guò)程中的礦壓控制、沖擊地壓防治、瓦斯和熱害治理及深井通風(fēng)、井巷布置等。為了實(shí)現(xiàn)深礦井的開(kāi)采技術(shù)，需要研究深礦井周?chē)沫h(huán)境因素和應(yīng)力分布情況，在開(kāi)采中工作環(huán)境發(fā)生的變化，開(kāi)挖的快速掘進(jìn)和支護(hù)體系及設(shè)備和相關(guān)的監(jiān)控與災(zāi)害治理體系等。

3.2 “三下”開(kāi)采技術(shù)

在“三下”條件下，進(jìn)行礦產(chǎn)的開(kāi)采是采礦人員十分關(guān)心的問(wèn)題，為了保證“三下”采煤技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，需要進(jìn)行可靠的分析，包括利用數(shù)值模擬進(jìn)行開(kāi)采過(guò)程的計(jì)算，利用相似材料進(jìn)行模型試驗(yàn)等。在這些研究中，最為重要的問(wèn)題就是井下采礦帶來(lái)的地面沉降和地層運(yùn)動(dòng)，從而帶來(lái)的隱藏的地質(zhì)災(zāi)害。因此研發(fā)采礦關(guān)鍵控制技術(shù)和周邊環(huán)境保護(hù)和加固技術(shù)顯得尤為重要，在新技術(shù)的開(kāi)發(fā)中，離不開(kāi)各種地層填充技術(shù)和組合填充技術(shù)。此外在進(jìn)行沉降分析和預(yù)測(cè)方面的參數(shù)選取，也要根據(jù)工程具體情況進(jìn)行優(yōu)化。

3.3 優(yōu)化巷道布置，減少矸石排放的開(kāi)采技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的井下采礦技術(shù)和方法的完善，確保實(shí)現(xiàn)開(kāi)采收益的最大化，需要研究開(kāi)發(fā)更加先進(jìn)可靠的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，目前較為適用的是根據(jù)地質(zhì)條件和開(kāi)采的工藝建立專(zhuān)家評(píng)價(jià)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)開(kāi)采的全方位評(píng)價(jià)，從而保證開(kāi)采技術(shù)和實(shí)際的工程條件相互匹配達(dá)到最佳。對(duì)于采礦巷道為單一礦層開(kāi)采的情況，矸石基本不運(yùn)出地面，因此在開(kāi)采過(guò)程中要生產(chǎn)系統(tǒng)的集中優(yōu)化，確保開(kāi)采的生產(chǎn)效率得到保證。為了實(shí)現(xiàn)更為高效的井下開(kāi)采，應(yīng)當(dāng)不斷進(jìn)行開(kāi)挖和巷道布置的優(yōu)化，減少巷道布置，優(yōu)化開(kāi)采的工作參數(shù)，開(kāi)發(fā)集中回采的關(guān)鍵技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)多開(kāi)煤巷，減少出矸率，實(shí)現(xiàn)井下采礦技術(shù)的高效集中節(jié)能環(huán)保的采礦技術(shù)研發(fā)。

4 采場(chǎng)圍巖控制技術(shù)

4.1 完善采場(chǎng)圍巖控制理論

對(duì)于采礦現(xiàn)場(chǎng)的安全性而言，圍巖的穩(wěn)定控制是重中之重，優(yōu)化圍巖的控制技術(shù)可以控制開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)事故的概率。在圍巖控制理論的研究和發(fā)展中，礦山壓力的研究十分重要，從我國(guó)20世紀(jì)進(jìn)行相關(guān)研究以來(lái)，科研人員和技術(shù)人員不斷從理論層面，力學(xué)層面和現(xiàn)場(chǎng)層面進(jìn)行了綜合的分析研究，同時(shí)結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，深入的研究了井下采礦的地質(zhì)條件與圍巖破壞和力學(xué)行為之間的聯(lián)系，對(duì)各種開(kāi)采情況下的壓力變化規(guī)律和破壞形式進(jìn)行了研究和完善。目前在圍巖控制技術(shù)中，常用的高壓注水、深孔預(yù)裂爆破處理堅(jiān)硬頂板和應(yīng)用化學(xué)加固技術(shù)存在工藝復(fù)雜、成本高的問(wèn)題，因此需要更加深入的研究和開(kāi)發(fā)。

4.2 巖層和支護(hù)相互作用機(jī)理

對(duì)于礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)過(guò)程而言，單單進(jìn)行圍巖的控制是比較片面的，無(wú)法體現(xiàn)圍巖和支護(hù)體系之間的相互平衡，因此綜合分析圍巖和支護(hù)之間的相互作用機(jī)理，對(duì)于實(shí)際的井下采礦的圍巖控制具有更為重要的意義。在進(jìn)行圍巖-結(jié)構(gòu)的相互作用研究中，圍巖壓力、破壞機(jī)理、支撐關(guān)系都需要進(jìn)行研究，同時(shí)可以利用相關(guān)數(shù)值計(jì)算軟件，如離散元等，可以更為明確的把握圍巖的控制技術(shù)。

4.3 支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)

在總結(jié)緩傾斜中厚長(zhǎng)壁工作面開(kāi)展支護(hù)質(zhì)量于頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方面，應(yīng)進(jìn)一步在堅(jiān)硬頂板、破碎頂板、急傾斜、放頂煤工作面開(kāi)展支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，同時(shí)應(yīng)不斷完善現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)技術(shù)，發(fā)展智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，改進(jìn)監(jiān)測(cè)儀表，使監(jiān)測(cè)儀表向直觀(guān)、輕便、小型化方向發(fā)展。

4.4 研究開(kāi)發(fā)新型的支護(hù)設(shè)備

現(xiàn)有的井下采礦支護(hù)設(shè)備不能適用于地層復(fù)雜和工藝要求較高的情況，因此研發(fā)更為先進(jìn)的新型支護(hù)設(shè)備尤為重要。在研發(fā)新型支護(hù)設(shè)備時(shí)，需要對(duì)圍巖的破壞機(jī)理通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬研究，同時(shí)結(jié)合開(kāi)發(fā)遙感測(cè)量和超前預(yù)報(bào)技術(shù)對(duì)于圍巖控制的工作也十分有效。

5 結(jié) 語(yǔ)

隨著目前我國(guó)采礦技術(shù)和水平的更大提高，井下采礦中應(yīng)用的技術(shù)和方法也有了很大程度上的進(jìn)步。在進(jìn)行井下采礦作業(yè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)密切把握好采礦技術(shù)的選擇和優(yōu)化，同時(shí)選取合理的開(kāi)挖和支護(hù)設(shè)備，確保井下采礦的安全和高效。在采礦作業(yè)中，要注重圍巖的控制，通過(guò)專(zhuān)家系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行全面的研究，同時(shí)結(jié)合可靠的監(jiān)測(cè)技術(shù)，為我國(guó)井下采礦的發(fā)展提供更為廣闊的前景。

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收稿日期：2018-9-16