煤矿采矿工程中的采矿工艺与技术

煤矿采矿工程中的采矿工艺与技术

张兵

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摘要：根据国家统计局的数据,2023年我国煤炭产量达到39.6亿t,占全球煤炭产量的46.8%,位居世界第一;煤炭消费量达到41.2亿t,占全球煤炭消费量的50.6%,也位居世界第一。煤炭的开采和利用,为我国的工业化、城镇化、现代化提供了强大的动力,但同时也带来了一系列的安全、环境、社会等问题,尤其是煤矿安全问题,一直是困扰我国煤炭行业的顽疾。煤矿安全问题不仅影响了煤炭行业的可持续发展,也威胁着矿工的生命财产安全,引发了社会的广泛关注和不满。因此,加强煤矿采矿工程安全管理,提高煤矿安全生产水平,是煤炭行业的迫切需要和重要任务。

关键词：煤矿，采矿工程，采矿工艺

引言：

煤矿采矿工程是一项具有重要意义的技术，其应用范围广泛。在当前社会经济快速发展的情况下，对煤炭的需求量不断增加，而传统的开采方式已无法满足市场需求。因此，需开发更高效、安全、环保的新型采煤方法。采矿工艺是指通过各种手段，将地下埋藏的矿物资源从地层中提炼并进行加工处理的过程。本文将从煤矿采矿工艺的基础理论角度出发，通过分析充填式采矿工艺、溶浸采矿工艺等技术手段，以期为煤矿企业的可持续发展作出贡献。

1煤矿产业的地位与重要性

煤矿产业作为国家经济支柱，在能源领域扮演着举足轻重的角色。煤炭作为重要的燃料，应用于电力、冶金和化工等行业，为工业化进程提供了强大的能源支持。我国煤炭储量丰富，产业链完备，在能源结构中占据重要地位。早期煤矿产业发展以传统采煤工艺为主，但随着科技不断进步和社会对环保的日益关注，传统采煤工艺逐渐显露出高污染、高能耗等弊端。目前我国正朝着碳达峰和碳中和目标努力，实现碳中和的前提是实现碳达峰，积极开发新能源，加强我国森林储蓄，在碳排放总量上实现目标，为中国绿色经济发展推波助澜。减少高碳排放的化石能源使用，对我国产业结构布局、能源结构调整、新能源开发利用都会产生重大影响，甚至对生活出行方式都会带来深刻变革。因此，对煤矿地位的重新认识与技术创新成为紧迫任务。

2煤矿开采现状分析

目前，我国煤炭企业经过多年发展，采矿工艺和技术已经相对成熟。在煤炭资源开采过程中，技术效果基本令人满意。但是我国煤炭资源分布没有规律，不同区域的地质结构会有很大差异，所以在不同区域开展煤炭资源开采，需要结合情况，选择合适的工艺和技术。只有这样，采矿技术才能呈现更好的采煤效果。合适的采煤工艺和技术能为煤炭开采工作顺利开展奠定基础，同时，能大幅度提高煤炭资源开采效率。因此，必须重视采矿工艺和技术选择，并对其不断更新。

3煤矿采矿工程中采矿工艺和技术分析

3.1露天采矿技术

露天采矿技术是在煤矿采矿工程中使用最频繁且常见的一项技术，主要的采矿方式是将煤矿遮挡物转移，建立完整性较强的露天采矿基地。在开采过程中，如果没有特殊情况，露天采矿技术一般不会出现上层矿石塌方。科学使用露天采矿技术，可以保护采矿人员的生命安全。而且，专业机械设备能进一步提高采矿效率。合理应用露天采矿技术，能有效促进煤矿保质、保量、按时完成采矿工作。

3.2充填式采矿工艺

通过充填式采矿工艺来实现煤炭的开采，可有效提高采空比和生产效率。在煤矿采矿工程中，充填式采矿是一种常见的采矿方法。其主要特点是利用水力或机械的方式将一定量的水或其他介质注入到工作面内，以达到压实煤块的目的。该方式不仅能有效控制煤体变形，还能减小地表开挖面积，减轻地面破坏程度。同时，由于充填式的采矿过程相对简单，因此，也受到了广泛的应用和发展。充填式开采主要包括充填动力、充填位置、充填量、充填材料等方面。其中，充填动力是影响充填效果的关键因素。不同的充填动力类型会对采矿效果产生不同程度的影响。例如，风力充填机具有高效率、低成本的优势，但需要考虑风速等因素；而机械充填机则更稳定可靠，但价格较高且操作难度较大。合理的充填位置能最大限度地发挥充填的效果，同时也能避免因充填不当导致的问题。充填量则分为部分充填和全部充填。充填过程中所需水量或其他介质数量过少会导致采矿效果不佳，过多则会增加开采成本。充填材料的选择也是十分关键的，不同的充填材料对于采矿效果有不同的影响，其主要包括水砂充填、矸石充填、膏体充填等。水砂充填是最常用的一种充填材料，其具有良好的渗透性、稳定性、经济性等优点；而矸石充填则可通过改变充填物的粒径大小来调节充填效果。膏体充填则可在一定程度上抑制煤岩裂缝扩展，增强采矿效果。

3.3空场采矿法

空场采矿是一种高效的采煤方法，它利用合理的工艺和技术，最大限度地提高矿井煤炭开采率，减少资源浪费，降低采矿成本。该采矿方法的核心思想是将矿井中的煤炭尽可能地采尽，以减少未来的支柱回采工作量，在此过程中，应注意煤柱的合理保留与维护，以保持地表稳定。空场采矿法的应用步骤如下。1）确定采煤区域。这一步骤需要综合考虑矿井地质条件、煤层厚度、煤炭品质和采煤工艺等因素。一般来说，煤层较厚、品质较好的区域是空场采矿的首要选择。2）确保煤柱的稳定性。在空场采矿中，煤柱的稳定性至关重要。煤柱是指留在采煤区域周围的未采煤块，起到支撑地表的作用，防止地表塌陷。通常，空场采矿会采用支柱法或回采法维持煤柱的稳定。支柱法是在采煤工作面两侧留下支柱，以支撑地表。3）优化采煤工艺。空场采矿工艺的核心是采煤工艺的优化。采用高效的采煤设备和工艺流程，可以提高采煤效率，减少煤炭损失。其中，煤矿机械的选择和维护至关重要。

3.4智能开采技术

智能开采技术是在煤矿采矿工程中不断发展的技术，利用信息技术、自动控制系统和感知技术，提高采矿效率、降低劳动强度、优化资源利用和确保安全生产。引入智能开采技术标志着煤矿行业朝着更高效、智能化的方向发展。在智能开采技术中，自动化设备和传感器应用起到关键作用。通过智能传感器采集井下数据，如煤层厚度、瓦斯浓度和岩石稳定性，系统能够实时监测矿井状态，为采矿决策提供数据支持。自动化设备如智能采煤机、运输设备和支护设备，可以实现远程控制和自主作业，提高作业效率和安全性。智能开采技术还包括人工智能在煤矿生产中的应用，通过机器学习算法，系统可以分析大量的煤矿数据，优化生产计划，提高煤矿开采的整体效益。智能开采系统还能够实现对突发状况的自动响应，提前预警可能发生的安全风险，降低事故发生概率。然而，智能开采技术应用和推广也面临一些挑战，包括技术投入、设备维护成本昂贵和人才培养任务艰巨。

4结束语

本文通过对煤矿采矿工程中的采矿工艺应用进行分析，得出合理选择合适的采矿工艺对于提升采煤质量和生产率具有重要意义，如充填式采矿工艺、智能开采技术。同时，合理的采矿方案能有效降低开采成本，提高经济效益。采用现代化的技术手段可有效减少人力资源的需求，提高工作效率。因此，采用先进采矿技术不仅能满足企业自身的需求，还能为社会提供更多的能源供应，以实现更高效、更可持续的采矿发展目标。

参考文献

[1]高桂琴,黄涛.煤矿采矿工程中的采矿工艺与技术分析[J].中国战略新兴产业,2018,(36):242.DOI:10.19474/j.cnki.10-1156/f.006180.

[2]温非非.煤矿采矿工程中的采矿工艺与技术分析[J].能源与节能,2018,(02):99-100+167.

[3]冯秀武,王瑜乾.煤矿采矿工程中的采矿工艺与技术分析[J].南方农机,2017,48(08):64.