采礦工程中的采礦工藝技術(shù)論文
摘要：為了提高煤炭開(kāi)采過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)效益及開(kāi)采煤礦的質(zhì)量，敘述了煤礦開(kāi)采的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，分析了煤礦開(kāi)采工藝與方法及煤礦開(kāi)采技術(shù)，對(duì)煤礦開(kāi)采工藝技術(shù)進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞：煤礦采礦；采礦工藝；技術(shù)
0引言
隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展，中國(guó)對(duì)煤礦資源的消耗量呈逐年上升趨勢(shì)。為了減少中國(guó)煤炭資源的浪費(fèi)，提高經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)中國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，需要不斷優(yōu)化監(jiān)控流程，及時(shí)對(duì)煤炭開(kāi)采各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)定，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)減少采礦工程的困擾，解決煤礦采礦中的實(shí)際問(wèn)題，提高采礦工藝技術(shù)和煤礦產(chǎn)量，保障中國(guó)能源安全及人身安全。
1煤礦開(kāi)采現(xiàn)狀及問(wèn)題
中國(guó)煤炭開(kāi)采形式多、分布廣、類(lèi)型復(fù)雜。目前，緩斜煤層占80%，傾斜煤層占9%，極斜煤層占3%。中國(guó)煤炭開(kāi)采方法將近60種，目前主要采用的方式有柱式或長(zhǎng)臂式采煤法。由于礦山地質(zhì)條件的不同，可將采煤系統(tǒng)與采煤技術(shù)聯(lián)合起來(lái)，通過(guò)一定的順序完成各項(xiàng)工序。如今，中國(guó)的采煤技術(shù)越來(lái)越成熟，在理論與應(yīng)用方面的技術(shù)越來(lái)越高，但也存在一系列問(wèn)題。如今，中國(guó)煤礦開(kāi)采方面存在的主要問(wèn)題有安全問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題，其中安全問(wèn)題是首要問(wèn)題，如果安全問(wèn)題做不好，采礦過(guò)程中的各項(xiàng)步驟就難以進(jìn)行，也就難以提高采礦效率，進(jìn)而影響經(jīng)濟(jì)效益。中國(guó)煤礦開(kāi)采安全事故多，主要與不健全的管理制度及落后的開(kāi)采技術(shù)相關(guān)。由于煤礦的開(kāi)采，煤炭上方的土層就會(huì)不斷松散，巖石層不斷位移，地下水位不斷發(fā)生變化，地下水流經(jīng)方向不斷改變，如果不采取有效措施，很有可能發(fā)生礦難，危及開(kāi)采人員的人生安全[1]。
2煤礦開(kāi)采工藝與方法
完善煤礦開(kāi)采的工藝和方法有利于提高煤礦的運(yùn)營(yíng)和發(fā)展。當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，中國(guó)煤礦開(kāi)采方法也不斷地發(fā)展和完善。為了讓采煤工藝更加安全可靠，提高采煤效益，需采取智能化的采煤手段，通過(guò)開(kāi)采設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)的相互配合，不斷完善采煤工藝和技術(shù)，從而使采煤系統(tǒng)更加完善。
2.1露天開(kāi)采
露天開(kāi)采是中國(guó)煤礦開(kāi)采過(guò)程中最常見(jiàn)的方法之一。露天開(kāi)采受環(huán)境限制比較少，它是一種較穩(wěn)妥的采礦方法，通過(guò)從上而下進(jìn)行挖掘，成本相對(duì)較少，效率相對(duì)較高，它的應(yīng)用促進(jìn)了中國(guó)采礦業(yè)的發(fā)展。露天開(kāi)采之前，開(kāi)采人員應(yīng)對(duì)礦井周邊環(huán)境進(jìn)行探測(cè)分析，首先找好開(kāi)采位點(diǎn)，然后利用專(zhuān)業(yè)設(shè)備對(duì)煤礦上層的巖石進(jìn)行破壞，再利用采礦機(jī)器把煤炭從上而下挖掘出來(lái)，最后利用開(kāi)采出來(lái)的煤礦通過(guò)各種運(yùn)輸工具運(yùn)送到相應(yīng)加工點(diǎn)進(jìn)行處理。由于露天開(kāi)采需要大面積的工作地，因此，排放到空氣中的污染也相對(duì)較多，影響了采礦的周邊環(huán)境，不符合當(dāng)前倡導(dǎo)的環(huán)境友好型的經(jīng)濟(jì)模式。
2.2井下開(kāi)采
井下開(kāi)采具有一定的發(fā)展歷史，它對(duì)中國(guó)采礦企業(yè)的發(fā)展幫助極大。相比較而言，井下開(kāi)采對(duì)環(huán)境污染相對(duì)較低、生產(chǎn)效率較高，當(dāng)需要挖煤礦時(shí)，在煤層中尋找一個(gè)傾斜的路口，然后開(kāi)采人員對(duì)采礦層進(jìn)行劃分。一般情況下，將采礦層分成幾個(gè)不同的小區(qū)域，然后根據(jù)不同區(qū)域的特點(diǎn)采取不同的開(kāi)采方法。一般是根據(jù)所在區(qū)域含水量來(lái)確定開(kāi)采方式，通常采用水采或旱采的方式。然而，由于井下開(kāi)采的煤炭回收利用率及人員安全性較低，需要開(kāi)采部門(mén)及時(shí)做好安全措施，避免人員傷亡及其他不必要的麻煩。
2.3急傾斜煤層開(kāi)采
急傾斜煤層開(kāi)采方式使用較少，通常情況下是為了使煤炭開(kāi)采更加充分而進(jìn)行的第二次挖掘，從而使煤炭開(kāi)采更具徹底性和充分性。因此對(duì)開(kāi)采人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)要求更高。當(dāng)煤炭開(kāi)采時(shí)，必須對(duì)煤炭開(kāi)采區(qū)域進(jìn)行科學(xué)劃分，根據(jù)地形及煤層特質(zhì)采用不同的開(kāi)采工藝，充分保障開(kāi)采人員的安全性，使開(kāi)采工作能及時(shí)順利進(jìn)行。
3煤礦開(kāi)采技術(shù)
3.1填充開(kāi)采技術(shù)
填充開(kāi)采技術(shù)在中國(guó)煤炭開(kāi)采方式中較常使用，一般是由水沙為填充材料。由于其工藝制作的流程方式比較復(fù)雜，在現(xiàn)實(shí)運(yùn)用中并不是很理想，它阻礙了施工過(guò)程中減沉方面的工作，因此，必須使用其他新的填充材料來(lái)解決這一問(wèn)題。實(shí)踐證明，膏體和矸石在這方面具有良好的特質(zhì)，能有效解決壓煤或堆存煤石的問(wèn)題，有利于煤炭開(kāi)采及符合環(huán)境友好型經(jīng)濟(jì)模式[2]。
3.2煤與瓦斯共存煤礦開(kāi)采技術(shù)
煤和瓦斯共存的煤炭開(kāi)采技術(shù)攻克和研究了高低壓與透氣性方面的技術(shù)問(wèn)題，通過(guò)創(chuàng)新和改革，除去了通風(fēng)降溫和采掘方法的交換過(guò)程，使高低壓、地溫和沖擊地壓等問(wèn)題得以解決。在煤炭開(kāi)采時(shí)，對(duì)覆巖層的礦壓進(jìn)行有效利用，利用抽采工藝，精準(zhǔn)有效地對(duì)煤層進(jìn)行卸壓時(shí)間控制。這樣一來(lái)就能對(duì)煤炭進(jìn)行有效開(kāi)采，也確保了煤炭開(kāi)采時(shí)的安全性，進(jìn)而使經(jīng)濟(jì)效益和安全效益得到了保障。
3.3壁式體系方面的煤炭開(kāi)采技術(shù)
很久以前，壁式體系方面的煤炭開(kāi)采技術(shù)是由美國(guó)為首的一些發(fā)達(dá)國(guó)家采用，此方法在一定程度上促進(jìn)了發(fā)達(dá)國(guó)家的煤炭開(kāi)采。如今，該技術(shù)在全球范圍內(nèi)廣泛使用，在中國(guó)也一樣，在煤炭開(kāi)采過(guò)程中使用這一技術(shù)能使功率達(dá)到150kW左右，從而提高了中國(guó)煤炭開(kāi)采速率。但由于中國(guó)煤炭層中的復(fù)雜性和多樣性，在緩斜性煤層中通常使用分層傾斜式的長(zhǎng)壁開(kāi)采技術(shù)，這一技術(shù)促進(jìn)了中國(guó)煤炭開(kāi)采業(yè)的發(fā)展。
3.4高效集約化生產(chǎn)技術(shù)
在煤炭開(kāi)采過(guò)程中，為了提高工作效率，必須采用高效性和集約化的方式，所以要對(duì)采煤設(shè)備及采煤工藝進(jìn)行創(chuàng)新。在開(kāi)采煤炭前，對(duì)開(kāi)采步驟及生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單布置。在開(kāi)采煤炭時(shí)，必須嚴(yán)格監(jiān)控和采取有效設(shè)備，通過(guò)設(shè)備層和管理層的有效把握來(lái)提高煤礦企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效果。
3.5硬頂板的控制技術(shù)
這一技術(shù)是通過(guò)巖層中的定向水力壓及傾斜深口破裂技術(shù)來(lái)將煤礦進(jìn)行開(kāi)采，這樣能提高煤炭的回收率用率，且可將頂煤破碎，保障煤炭開(kāi)采工作的順利進(jìn)行。這一方式要利用淺埋等方式對(duì)硬頂板進(jìn)行有效控制。
3.6近距離煤層開(kāi)采技術(shù)
近距離煤層開(kāi)采是指在薄煤層上作為開(kāi)采點(diǎn)，這一技術(shù)需解決機(jī)面高度和主電機(jī)之間的矛盾。在煤炭開(kāi)采時(shí)，需利用一個(gè)體積小、功率大的.主電機(jī)。目前，中國(guó)已研制出了多種薄煤層液壓架型，大大提高了煤炭開(kāi)采效率，為煤炭開(kāi)采作出了較大貢獻(xiàn)。
3.7采煤設(shè)備的保障系統(tǒng)
為了在開(kāi)采煤炭的過(guò)程中能高產(chǎn)高效地進(jìn)行，就需要建立完善的支架監(jiān)控系統(tǒng)和圍巖系統(tǒng)。而支架支撐位態(tài)、檢測(cè)液壓系統(tǒng)信息和優(yōu)化頂板狀態(tài)都需通過(guò)電液控制閥系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行改進(jìn)，這樣一來(lái)能有效監(jiān)控采煤機(jī)的磨損情況、擱板輸送機(jī)的工作情況及工作溫度等，這樣有利于提高開(kāi)機(jī)總效率。
4煤礦開(kāi)采工藝技術(shù)的展望
4.1提高采場(chǎng)圍巖控制技術(shù)
如今，中國(guó)使用的圍巖技術(shù)復(fù)雜且成本高，主要是用高壓注水、化學(xué)加固等方式。因此，尋找新的材料和開(kāi)發(fā)新技術(shù)尤為必要。當(dāng)前，中國(guó)進(jìn)行了一系列的相關(guān)研究，從研究成果看，可通過(guò)現(xiàn)代先進(jìn)的數(shù)值法和解析法對(duì)煤炭開(kāi)采層的地質(zhì)條件進(jìn)行科學(xué)研究，在頂煤方面的規(guī)律可使用散元方法進(jìn)行分析，以便使優(yōu)化放煤和頂煤回收率問(wèn)題得以解決。此外，通過(guò)煤炭開(kāi)采時(shí)的平衡機(jī)制及規(guī)律進(jìn)一步完善采場(chǎng)圍巖控制技術(shù)，根據(jù)采礦成本和效率保證開(kāi)采工作的順利進(jìn)行[3]。
4.2提高煤炭地下氣技術(shù)
目前，中國(guó)發(fā)明的煤炭地下氣技術(shù)雖然還存在許多不合理之處，但發(fā)展空間巨大。地下煤炭的燃燒情況需通過(guò)熱化學(xué)作用來(lái)進(jìn)行控制，從而獲得可燃?xì)怏w等能源。這一技術(shù)人工需求小、成本低、效率高、污染少，從而可降低生態(tài)環(huán)境的污染，特別是對(duì)于中國(guó)劣質(zhì)煤炭多、地形復(fù)雜的區(qū)域來(lái)說(shuō)，這一技術(shù)尤為重要。
4.3改善頂板狀態(tài)及支護(hù)質(zhì)量的監(jiān)測(cè)工作
在煤炭開(kāi)采時(shí)，應(yīng)對(duì)緩傾斜中的頂板破壞及堅(jiān)固工作進(jìn)行適時(shí)監(jiān)測(cè)，這樣才能保障采礦人員的人身安全及保證采礦工作的順利進(jìn)行。然而，中國(guó)在煤炭開(kāi)采方面的監(jiān)控技術(shù)存在諸多問(wèn)題，監(jiān)控方法仍有很大的提升空間，監(jiān)測(cè)儀器也需要及時(shí)改進(jìn)，積極開(kāi)發(fā)小型化直觀型的監(jiān)測(cè)儀器并廣泛使用，努力朝著智能化監(jiān)控發(fā)展。
5結(jié)語(yǔ)
近年來(lái)，中國(guó)煤炭開(kāi)采技術(shù)發(fā)展迅速，優(yōu)越的技術(shù)是煤炭開(kāi)采工業(yè)發(fā)展的有效保障。但在現(xiàn)實(shí)運(yùn)用中，應(yīng)根據(jù)礦區(qū)具體情況選擇適合的開(kāi)采工藝，在保證高產(chǎn)高效的前提下實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的和諧發(fā)展。在煤層開(kāi)采監(jiān)測(cè)方面，通過(guò)智能化儀器對(duì)煤層中的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而防止安全事故的發(fā)生，不斷創(chuàng)新開(kāi)采方式才能保證開(kāi)采工作的順利進(jìn)行。
參考文獻(xiàn)：
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