張國(guó)毅

山西忻州神達(dá)集團(tuán)寧武棲鳳煤業(yè)有限公司，中國(guó)·山西 忻州 034000

1 引言

近幾十年來(lái)，煤炭資源的使用量和需求量呈現(xiàn)出前所未有的增長(zhǎng)趨勢(shì)，如以第二產(chǎn)業(yè)為主的各種工廠。這也就意味著那些以煤礦開(kāi)采為主的企業(yè)需要不斷地加大開(kāi)采的力度，投入更多的精力和時(shí)間以滿足當(dāng)前不同行業(yè)對(duì)煤炭資源的需求量。但是，就當(dāng)前來(lái)說(shuō)，中國(guó)煤礦開(kāi)采的各種設(shè)備設(shè)施相對(duì)來(lái)說(shuō)較為落后，被開(kāi)采地區(qū)和場(chǎng)所極其容易受到地質(zhì)條件的影響，開(kāi)采過(guò)程中發(fā)生安全事故的概率和頻率也在不斷上升，煤炭開(kāi)采還出現(xiàn)了許多浪費(fèi)的情況，總量在下降。由此可見(jiàn)，探索和研究更好的煤礦開(kāi)采工藝和技術(shù)就顯得極為重要。

2 煤礦開(kāi)采過(guò)程中技術(shù)和工藝的現(xiàn)實(shí)狀況

2.1 煤礦開(kāi)采技術(shù)多樣化，工藝手段豐富、方法多元

就目前來(lái)說(shuō)，中國(guó)煤礦企業(yè)在總體上分為三種類型。第一是鄉(xiāng)鎮(zhèn)型；第二是地方型；第三是國(guó)有型。這三種類型在發(fā)展趨勢(shì)和發(fā)展的側(cè)重點(diǎn)上是千差萬(wàn)別的，所以在技術(shù)的投入和使用方面也存在著極大的差異性，再加上不同的地區(qū)和區(qū)域所表現(xiàn)出的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和整體構(gòu)造有很大的區(qū)別，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和發(fā)展速度以及發(fā)展方向等都表現(xiàn)出明顯的差異。因此，有些地區(qū)可能已經(jīng)從整體上實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化的開(kāi)采工作，有著極高的開(kāi)采率，但是有些地方所使用的設(shè)備和投入的各種工藝仍然相對(duì)來(lái)說(shuō)較為落后，這就出現(xiàn)了開(kāi)采技術(shù)多元化、方式多樣情況。從整體上來(lái)說(shuō)，中國(guó)煤礦開(kāi)采的技術(shù)和水平仍然處在半自動(dòng)化和半機(jī)械化的層面與階段，生產(chǎn)效率和開(kāi)采效率與那些經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高的發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)還存在著極大的差距。

2.2 開(kāi)采技術(shù)有了極大的突破

近些年來(lái)，中國(guó)的科技發(fā)展與更新速度呈現(xiàn)出前所未有的加快趨勢(shì)，各種信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在煤礦開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中得到了廣泛使用和投入，也萌生出許多高科技創(chuàng)新型的煤礦開(kāi)采技術(shù)。例如，堅(jiān)硬頂板技術(shù)、綜合放頂煤技術(shù)等，這些技術(shù)的研發(fā)和使用，讓煤礦開(kāi)采作業(yè)的效率和出煤量得到了顯著提升，也讓中國(guó)煤炭開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展瓶頸期得到了突破，迎來(lái)了空前未有的發(fā)展機(jī)遇。就目前來(lái)說(shuō)，有一大部分的采礦企業(yè)都已經(jīng)將“三下”采煤技術(shù)運(yùn)用到實(shí)際的開(kāi)采工作過(guò)程中，這讓開(kāi)采效率和煤礦生產(chǎn)率得到了提高。除此之外，各種煤礦開(kāi)采的基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備也有了較大的更新和進(jìn)步，如電牽引采煤機(jī)等，這些新型高科技采煤機(jī)器的使用和廣泛投入都受益于中國(guó)技術(shù)發(fā)展水平提升，中國(guó)煤炭產(chǎn)量相較于發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)位居前列也受此影響[1]。

2.3 開(kāi)采過(guò)程更加注重綠色生態(tài)、保護(hù)環(huán)境

煤礦開(kāi)采作業(yè)過(guò)程都是在地下礦井進(jìn)行，地下開(kāi)采的工作在地理位置上的表現(xiàn)相對(duì)來(lái)說(shuō)較為特殊，畢竟一旦開(kāi)采不當(dāng)，就會(huì)導(dǎo)致地下水資源出現(xiàn)各種污染情況，煤礦地表的資源也在不同程度上會(huì)受到破壞。在煤炭資源開(kāi)采出來(lái)之后，需要進(jìn)行一定的傳輸和運(yùn)輸工作，在這一過(guò)程中，倘若處理不當(dāng)，必然會(huì)產(chǎn)生大面積的粉塵，這會(huì)造成周圍的空氣污染，使空氣質(zhì)量下降，因此煤礦開(kāi)采對(duì)于周圍環(huán)境所帶來(lái)的威脅和不利影響是極大的。再加上一些開(kāi)采工廠開(kāi)采技術(shù)落后，開(kāi)采設(shè)備不夠先進(jìn)，各種生態(tài)問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題就會(huì)相繼而來(lái)，并出現(xiàn)嚴(yán)重惡化的趨勢(shì)。在此背景下，中國(guó)相關(guān)的部門和人員正在不斷地加大環(huán)保開(kāi)采技術(shù)和開(kāi)采設(shè)備的研發(fā)與投入，積極創(chuàng)設(shè)和制造出各種新型環(huán)保的開(kāi)采技術(shù)與設(shè)備，這樣才能在保證人們對(duì)煤炭資源的使用需求得到滿足的前提條件下，更好地去保護(hù)周圍的生態(tài)環(huán)境，同時(shí)確保煤礦開(kāi)采行業(yè)得到長(zhǎng)久、持續(xù)、科學(xué)、穩(wěn)定的進(jìn)步和發(fā)展。

3 煤礦開(kāi)采技術(shù)及工藝分析

3.1 崩落圍巖采礦技術(shù)及工藝

所謂的崩落圍巖采礦技術(shù)實(shí)際上就是在開(kāi)采之前先對(duì)周圍的巖層進(jìn)行炸裂和崩落，然后再對(duì)地表進(jìn)行嚴(yán)格控制和管理的一種新型采礦技術(shù)及工藝。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)相應(yīng)的手法和技巧來(lái)讓采礦區(qū)周圍的礦石進(jìn)行強(qiáng)制性的碎裂和崩落，然后再利用周圍多余的巖石對(duì)采礦區(qū)域和場(chǎng)所進(jìn)行整體填充的一種技術(shù)。這種技術(shù)主要是為了能夠更好地對(duì)地表和地壓進(jìn)行監(jiān)管與控制。就目前而言，這種技術(shù)的類型是多元化和多樣化的，如分層崩落法、分段崩落法等，他們?cè)诰唧w的采礦施工和挖掘工作過(guò)程中獲得了極為廣泛的投入和使用，這一技術(shù)的使用也使當(dāng)前煤礦產(chǎn)業(yè)的采礦總量在整體上提升了1/3，近些年來(lái)仍然呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢(shì)。但是不得不承認(rèn)的是，這種工藝與技術(shù)與當(dāng)前世界先進(jìn)技術(shù)來(lái)比，還存在極大的落后性和差異性，存在著很大的缺陷和不足[2]。

3.2 利用各種機(jī)器設(shè)備進(jìn)行放頂采煤的技術(shù)和工藝

利用各種機(jī)器設(shè)備進(jìn)行放頂采煤的技術(shù)和工藝實(shí)際上就是機(jī)械化放頂采煤方法。從專業(yè)角度來(lái)講，這種方法主要是在采礦區(qū)域煤層交互的地區(qū)底部設(shè)置一個(gè)范圍較大、距離較長(zhǎng)的工作面，保持該工作面的實(shí)際采掘高度在2～3m，這一整體工作面設(shè)置和準(zhǔn)備完成之后，再利用采礦過(guò)程中最常規(guī)的方法進(jìn)行回采步驟，之后再借助采礦區(qū)域本身的山脈壓力或者其他的機(jī)械以及人工進(jìn)行松動(dòng)的方法對(duì)所設(shè)置的設(shè)備支架上方頂部的煤層進(jìn)行整體的破碎工作，使大煤礦變成大小不一的各種散體（見(jiàn)圖1）。這些散體被集體運(yùn)輸?shù)街Ъ芎蠓?，然后再用提前設(shè)置好的刮板輸送機(jī)將這些散落的煤礦進(jìn)行輸送使他們脫離工作面，最后到達(dá)地面。受不同地區(qū)地理位置和地理?xiàng)l件的影響，不同的采礦區(qū)域的煤層儲(chǔ)層條件有著極大的差異性，所以在實(shí)際的操作過(guò)程中這種方法需要隨機(jī)應(yīng)變，根據(jù)不同的情況采取具體的實(shí)施手段。就當(dāng)前來(lái)說(shuō)，放頂煤開(kāi)采技術(shù)在中國(guó)煤礦開(kāi)采環(huán)節(jié)是極為重要的一種工藝，其發(fā)展速度也極其迅猛，這種技術(shù)的投入和使用使得礦區(qū)的開(kāi)采效率得到了極大的提升，礦區(qū)的產(chǎn)量也相對(duì)來(lái)說(shuō)較高，同時(shí)其生產(chǎn)成本也有所降低，這也就意味著他能夠?yàn)橄鄳?yīng)的開(kāi)采廠家?guī)?lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。

圖1 煤礦開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)

3.3 巖體進(jìn)行整體加固的工藝和技術(shù)

眾所周知，巖體加固工藝在煤礦開(kāi)采過(guò)程中是極為普通使用極為廣泛和常見(jiàn)的一種技術(shù)。這種技術(shù)主要是在開(kāi)采的過(guò)程中對(duì)開(kāi)采區(qū)周圍的巖體部分進(jìn)行加固工作，防止巖石周圍出現(xiàn)崩塌、碎裂、裂縫、碎石的情況。加固巖體主要是為了防止采礦過(guò)程中由于一些突發(fā)性因素影響著采礦人員的生命安全。通常情況下，只有在礦區(qū)周圍巖石的結(jié)構(gòu)巖石本身的性質(zhì)存在不穩(wěn)定因素和潛在風(fēng)險(xiǎn)的情況下，相關(guān)的施工人員才會(huì)采取巖體加固的方式，這種方式能夠有效避免和防止巖石在作業(yè)的過(guò)程中出現(xiàn)坍塌風(fēng)險(xiǎn)的情況發(fā)生，確保采礦工作能夠順利展開(kāi)和進(jìn)行并按時(shí)完工。例如，進(jìn)行錨索加固工藝和技術(shù)，這種方法對(duì)巖石進(jìn)行加固所產(chǎn)生的效果較高，也能夠有效穩(wěn)定采礦區(qū)周圍巖層的結(jié)構(gòu)，保證巖石在開(kāi)采過(guò)程中的穩(wěn)定性和安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，隨著中國(guó)的經(jīng)濟(jì)和科技在各方面都取得了飛躍性的發(fā)展和進(jìn)步，各個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)對(duì)煤炭資源的使用頻率和數(shù)量也在不斷地增加。煤礦作為中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中必不可少的重要自然資源，其開(kāi)采能夠有效提升和擴(kuò)充中國(guó)的煤礦產(chǎn)量，為中國(guó)各行各業(yè)以及經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和革新提供更大的能源保障。因此，相關(guān)的部門和開(kāi)采人員必須充分認(rèn)識(shí)到研發(fā)新的開(kāi)采工藝、革新開(kāi)采技術(shù)的關(guān)鍵意義，確保中國(guó)煤礦開(kāi)采工作能夠有效服務(wù)與社會(huì)整體經(jīng)濟(jì)水平的提升。