井下采矿技术和井下采矿的发展形势论述

井下采矿技术和井下采矿的发展形势论述

任强

任强

国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司陕西榆林719000

摘要：我国科学技术的快速发展带动我国矿产行业发展迅速。井下采矿技术作为整个井下采矿工作的重要组成部分，在整个井下采矿工作中起着至关重要的作用。因此，提高整个井下采矿技术的质量和水平具有十分重要的意义。

关键词：井下采矿技术；井下采矿的发展形势

引言

随着我国经济的快速发展，人们生活水平的提高，对于能源需求与日俱增。矿产行业所处的市场环境较为复杂，若是在井下作业，必然会采用大量井下采矿技术。而井下采矿与地上采矿有极大差距，施工操作很难。了解当前矿产资源储备情况可知，有关工作人员要加大对井下采矿技术的深层探索，只有这样才能更好应对多变的市场环境，并符合人们对矿产资源的各项需求。

1井下采矿的技术特点

（1）复杂且难度高，与露天采矿对比研究可知，井下采矿工作面对的工作环境和压力更为恶劣，因此应用的采矿技术也非常繁琐，操作难度较高。了解实践案例可知，井下采矿工作效率要低于露天采矿工作，且相应的安全系数也不高。由此可知，为了保障井下采矿工作人员的生命安全，提升其操作技术水平，要从资源投入入手，在增加人力与物力资源的基础上，还要做好技术研发工作，以此完善井下采矿技术，提升实践工作效率和质量。（2）技术更新快，在社会经济持续进步，科学技术全面革新的背景下，矿产行业所在的市场环境竞争压力越来越大，此时为了更好应对涌现出的问题和要求，相关企业在增加资金支持的同时，还要引用现代高科技技术，培育更多综合型人才，并将现代化技术合理引用到井下采矿技术探究中，以此保障井下采矿技术会随着时代的变迁而革新，进而强化企业的市场竞争水平。（3）技术种类多，了解深层采矿行业可知，当前其中包含非常丰富的技术种类，如综采技术、倾斜分层采煤技术等。多种类型的井下采矿技术具有不同的优势，因此需要工作人员结合实践施工特点选择最佳的技术。需要注意的是，矿产的类型和周边环境也会影响井下采矿技术的应用效果，因此工作人员也要深层探索相关因素。（4）针对性强，不同的矿产资源自身的特性不同。因此，在进行开采工作时，需要因地制宜，采用与之相适合的开采技术和工艺，保障开采工作的质量。例如最为常见的井下长壁开采技术，它的使用范围一般在煤矿的开采中，并且具有非常好的开采效果。但如果在金属矿产的开采中，却并不能很好的使用。这与两者的结构构成及矿产的厚度都有很大关系。因此，在选择具体的开采技术时做好事前分析，确保开采技术的针对性。

2井下开矿技术分析

当前我国应用最多的井下采矿技术主要分为以下几点：其一，放顶煤技术。这种技术主要引用在倾斜角小的环境中，且要求作业面拥有一定的稳定性，并做好与之相关的支护系统和围岩。了解实践案例可知，这项技术应用起来成本支出小，且工作效率高。其二，炮采技术。这种技术的发展时间很长，且应用起来非常娴熟，符合井下采矿的各项工作，也但存在很多问题。如今只能用在走向单一的长壁采矿作业面中。其三，倾斜分层采矿技术。这种技术适用于地下煤层较为复杂的作业面，它可以结合周边环境、地质特点等提出适宜的方案进行操作，因此属于应用范围较广的技术。其四，综合采矿技术。这是现阶段我国具备现代化的应用技术，具体操作效率和质量高，且拥有一定的技术含量。

3井下采矿技术分析

我国煤矿资源储存量非常丰富，在煤矿资源的储备量上具有储存量较大以及种类丰富多样等特性，煤矿资源投入到社会市场当中，会对人们的日常生活以及工业生产带来巨大的推动力。当前我国社会经济的发展处于过渡和上升的阶段，对于煤矿资源的需求量非常大，因此在当前阶段的发展过程当中，煤矿资源的消耗量非常高，其中经常会面临资源短缺，或者是在煤矿开采过程当中对周围的环境形成严重的破坏，因此这就需要矿山单位在进行煤矿资源的开采过程当中以绿色节能环保为基础。在保证经济效益的前提下实现对自然环境的保护。当前在煤矿资源的开采过程当中，所使用的开采技术比较繁杂，其中不同的地质类型所采用的开采技术也有着一定的差异性，因此这就需要对矿山单位的煤矿开采技术加以不断的提升，依照矿山地质的实际状况，选择具有针对性的煤矿开采技术，保证煤矿单位资源开采效率的提高。例如神东煤炭集团采煤工艺与技术创新，厚及特厚煤层一次采全高技术。成功破解了厚及特厚煤层整层安全高效开采技术难题，首创了4.5m、5.5m、6.3m、7m、8m、8.8m一次采全高回采技术，提高了资源回收率。8.8米超大采高工作面2018年投产，创出日产5.84万吨、月产146万吨新纪录。该项技术填补了国内外综采工艺与装备技术空白。坚硬厚煤层放顶煤技术。在冒放性较差的侏罗纪煤田成功推广应用放顶煤技术，月产达90万吨以上，回采率达到86%。创新浅埋坚硬厚煤层预采顶分层综放技术，提出上层综采下层综放分层开采技术，顶煤的冒放性得到有效改善，回采率达到87%，解决了坚硬特厚煤层开采难题。短壁机械化全部跨落法回采工艺技术。在传统房柱式采煤法的基础上，形成“连采机、梭车、锚杆机、胶带运输、行走支架”新工艺，实现短壁机械化开采采硐间不留煤柱和顶板全部垮落，消除了房采采空区大面积悬顶的安全隐患，实现边角块段资源的安全高效开采，采区回采率提高到70%以上。柔模混凝土快速沿空留巷技术。研发“挡矸支架、端头铺网支架、高强度柔模混凝土墙、滞后临时支护”的快速沿空留巷技术，达到8小时施工柔模混凝土墙15m的留巷速度，采区回采率提高6%，解决了厚煤层大采高快速沿空留巷问题。在上湾、榆家梁两煤矿推广应用，累计多回收煤柱资源80多万吨。

3.1井下充填技术

井下填充技术是当前我国煤矿单位在资源开采过程当中经常使用的技术类型，在实际的开采过程当中主要包含了胶结、碎石水泥以及干式填充等操作方式。资源的开采过程当中，这些操作技术可以通过相应的填充物来对矿柱加以替代，这样可以最大程度上降低煤矿资源的损失量，同时还可以将煤矿开采过程中，周围的岩石通过填充物的支撑方式来进行保护，有效防止了煤矿开采完成之后产生大面积的真空区域造成的煤矿巷道的坍塌问题，为后续更加深入的煤矿资源开采提供出更加安全的开采环境。因为我国在矿山井下的填充技术已经比较成熟，同时在诸多的开采阶段当中，所使用的技术价值较高，工作人员在操作过程当中积累下了丰富的工作经验，因此矿产单位可以在开采过程当中直接对这项技术加以运用，在这种技术的使用程度上尽管熟练度较高，但是实际的投入成本以及材料的质量问题上，还需要继续加以完善，必须要结合新型的科技技术来进行更加深层次的技术优化。

3.2井下支护

对矿产资源而言，对其开采的方式主要分为两种，其一是露天开采，具体施工难度不大，安全性强；其二是地下开采，具体施工难度大，危险性高，需要企业和工作人员在工作前期提出具体的预防方案。在井下采矿过程中，工作人员合理引用井下支护技术有助于提升工作的安全水平。了解以往井下开采工作可知，工作人员要在施工前期提出有层次的工作计划，并保障在实践工作中可以严格按照规定进行操作。在新时代发展背景下，最常应用的锚网喷是井下支护技术的最佳选择，其包含了锚杆支护、网片支护和喷浆支护，在实践操作中应用不但可以控制安全事故的发生，而且能应用在各个区域。

3.3井下深部开采技术

目前由于地上、井下浅层处的矿产资源被大量开发，为了更好地向市场中供给所需的矿产资源，要求矿山企业借助于开采技术不断进行井下深部区域埋藏资源的开采工作，以此克服深部作业的诸多难题，将深部区域内的大量资源良好的开发出来，保证市场需求可以得到最大化的满足。但是对我国一些矿山深部开采期间使用的三下技术进行分析，可以了解到在开采作业的岩层稳定性方面存在的问题较为严重，需要矿山企业作业人员在之后的井下作业期间可以先对井下深部的地质地貌、地下水活动、岩层力学性质等情况进行严格的勘察测量，得出相关数据后再进行深部开采技术应用方案的编制，以此确保该项技术的应用价值得以发挥。同时在技术应用时须注意如果发现井下存在有空缺地方，则需要先进行填补与加固处理，之后再作业，这样可以保证井下作业人员可以安全开采，而且井上地面也不会出现较为严重的位移、不均匀沉降、塌陷等问题；并且井下作业时会有较多的水，这些水若不及时进行处理则会影响开采作业工作的顺利进行，须工作人员妥善处理作业周边的水体。

3.4机械化煤矿开采技术

地壳下面更深地质环境中的煤矿资源储存量非常丰富，当前在我国煤矿资源的开采工作当中，对于深层地下的煤矿资源开采非常重视，因此在机械化采矿技术的研究速度也在不断加快，机械化矿技术已经慢慢被运用在一些重点煤矿开采区域当中。通过深层机械化开采技术的有效运用，可以实现对地壳内部资源的高效率开发，同时在资源的传输工作当中对整个资源开采过程实施全方位的监督和管理，这样可以充分保证地壳内部的资源开发具有更加高效和高质量的特点。在煤矿的开采过程当中，主要的工作有采集地壳内的矿产资源，通过机械化设备来进行资源的传输，有效的定位地层当中的资源量。在这些工作的开展过程中，必须要结合先进的机械化开采技术来加以实施。资源的开采过程当中需要提高煤矿开采的管理工作，这样可以有效的提升地层内部资源开采工作的工作效率，防止矿场开发过程当中产生人为性因素的影响。在进行矿产资源的开发过程当中，需要对资源回采工作流程进行处理，同时还需要采矿工作人员充分的认识到地层采矿工作存在的难点和影响因素，这样可以对一些比较复杂的地底环境进行准确的勘察，保证矿产资源具有较高的质量和实用价值。

3.5三下技术

在实际应用过程中，施工人员需根据深井岩层、深井土质等实际环境特点，设计制定完善的矿采开采方案，同时针对深井岩层中存在的空缺，利用填补法将其填平，防止在开采过程中出现塌陷事故。另外，为保障工程安全，需组织矿产开采人员对深井岩层表面进行加固与重建，以保证井上建筑物的安全性与稳定性。另外，在进行井下采矿作业时，地下水、岩层结构等都会影响采矿作业的安全性，因此在进行矿产开采时需对开采作业面一定范围内的水体进行处理，避免的开采过程中造成水体流失问题。

3.6深海采矿技术

海底蕴含的矿产资源同样较多，当前的资源开采工作对于海洋资源开采较为重视，所以深海采矿技术也为当前应用较多的一项采矿技术，依托该技术可以对海洋资源采集、传输等工作内容进行全方位的监督管理，以此保证深海资源开采工作有着较好的质量。具体作业期间的工作有：采集海洋矿产资源、使用海底设备传输资源、定位海面动力等，这些工作开展过程中需要进行智能化开采设备、深海采矿技术的联合应用，从开采作业的全过程中出发加强采矿管理，便可以提高海洋采矿工作的效率，以免发生采矿作业问题。其中进行回采工序处理时，需要采矿人员充分认识到深海采矿作业的难度与难点，以此可以提前对复杂海底开采环境进行调查，以此选取相应的技术（软管输送技术、悬吊采矿系统设备等）将采出的资源正常有序的输送至海面之上，确保采集的矿产资源有着较高的使用价值。

4井下采矿发展趋势

4.1井下深部开采技术的未来发展趋势

随着我国经济建设的发展速度不断加快，对煤矿资源的需求量不断上涨，在煤矿资源的开发过程当中必须要不断研究出更加先进和深层次的煤矿开采技术，不断的提高煤矿资源的开采量，这对我国整个社会经济的发展以及工业化的发展层次提升有着重要的保障。在当前阶段当中，我国煤矿井下开采技术基本上还处于初级的发展阶段，整体的开采技术还不是非常成熟，相关的专业性工作人才比较缺乏。在井下深层次煤矿开发过程当中，开采的环境存在一定的特殊性和复杂性，在煤矿开采工作当中很容易受到周围环境所产生的影响，比如在进行深层次的煤开采工作当中，经常会存在矿震，或者是地下压力冲击等相关问题，因此要求煤矿单位在进行深层次煤矿开发工作当中，需要研究出更加先进的煤矿开采技术，保证煤矿开采过程当中的安全性，推动我国煤矿事业的长远稳定发展。

4.2向着大型化革新

以采矿设备为例，矿产企业要着重革新采矿设备，促使其向着大型化的发展革新，因为只有这样才能符合现实工作需求，促使井下地面资源开采的规模化发展更为标准和完善，所以在新时代发展背景下，钻井机械设施要满足规模化要求，而凿岩机更要从液压等方面入手进行革新。了解当前井下采矿工作情况可知，设备的工作效率和运行速度直接影响着整体开采工作，因此工作人员可以在施工中应用现代化计算机技术。以激光侧位为例，在计算机自动化控制技术的引导下，其可以有效处理车厢的粘接物，促使车辆可以持续装卸，进而达到预期设定的工作目标。

4.3向着智能化创新

随着智能技术的飞速发展，井下定位技术、自动化技术、通信技术和井下工作面信息智能技术有机结合。采矿调度系统与主流技术、卫星定位技术、数据通信技术共同加强，使整个井下采矿工作向无人化方向转变。此外，要积极借鉴国外发达国家的经验，充分利用卫星导航技术、实时处理监测技术和地下通信技术，实现井下工作面各机械设备的无人驾驶操作。

4.4井下填充采矿技术

随着矿产行业的快速发展，采矿作业的相关技术也在不断更新，当前形势下传统的充填技术逐渐向着高浓度与高尾砂的方向发展，泵压输送填充技术与上向分层充填采矿法等井下填充采矿技术的应用受到重视，减少了对胶结材料的使用，能够满足井下采矿作业的需求，促进井下采矿作业环境的改善，最大程度降低井下采矿对生态环境造成的污染与破坏，减少井下采矿作业成本。在整个井下采矿的工作中，加强井下采矿技术的创新，优化井下采矿技术效果，逐步制定一套科学合理的井下采矿方法，进一步创新井下采矿技术措施，促进采矿企业经济效益的增加。井下采矿作业普遍是按照由远及近与由上到下的顺序进行开采作业，需要根据井下采矿工作的具体需求，灵活运用锚杆桁架等先进的顶板支护工艺进行井下支护，充分考虑采矿企业的技术与经济条件，选用高强度的钢杆与涨壳式锚杆等搭建支护，为井下采矿作业的顺利推进提供安全防护，从而维护井下采矿作业的安全。

结语

综上所述，现阶段井下采矿工作操作起来依旧非常繁琐，且难度系数很高，因此为了更好应对多变的市场环境，满足行业发展要求，企业要控制资源开采工作，持续优化资源开采效率和质量，避免资源减少对生态环境产生负面影响。随着科学技术的不断革新，井下采矿工作也在持续优化，此时只有保障井下采矿工作的有效性，控制安全事故的出现，才能为矿业持续发展提供有效依据。

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