采煤工程的采礦技術(shù)與施工安全研究
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摘要：采礦技術(shù)隨著當(dāng)前社會(huì)發(fā)展過(guò)程中煤炭需求量的不斷增加而快速發(fā)展。雖然我國(guó)煤礦資源總量相對(duì)較大，但由于區(qū)域分布不均勻而且表現(xiàn)出較大的地區(qū)化差異，因而在開(kāi)采過(guò)程中需結(jié)合實(shí)際情況應(yīng)用不同類(lèi)型的開(kāi)采技術(shù)。而且，近年來(lái)我國(guó)煤礦工程在作業(yè)過(guò)程中發(fā)生安全事故的頻次相對(duì)較高，這也說(shuō)明了當(dāng)前仍有相當(dāng)一部分煤礦企業(yè)在開(kāi)采過(guò)程中并未嚴(yán)格遵照相應(yīng)的安全管理標(biāo)準(zhǔn)。隨著開(kāi)采技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦開(kāi)采安全性也得到了有效提升，但不少小型煤礦企業(yè)仍存在技術(shù)認(rèn)知相對(duì)薄弱、安全管理不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)戎T多問(wèn)題。
隨著近年來(lái)我國(guó)工業(yè)化發(fā)展的持續(xù)進(jìn)行，全國(guó)能源消耗量也大幅提升，在這樣的情況下煤炭的消耗速率自然也明顯增加，為了進(jìn)一步滿(mǎn)足煤炭資源使用需求，各企業(yè)開(kāi)始進(jìn)行下一階段的煤炭開(kāi)采作業(yè)，而我國(guó)煤炭資源分布不均勻，很多煤礦所處地理位置以及地質(zhì)情況對(duì)開(kāi)采工作產(chǎn)生一定阻礙，而隨著煤炭的持續(xù)開(kāi)采，這種情況已經(jīng)成為常態(tài)。為了更好地滿(mǎn)足煤炭開(kāi)采需求，針對(duì)不同煤礦資源研究了不同的開(kāi)采技術(shù)?？茖W(xué)的開(kāi)采方式與嚴(yán)格的安全管理相結(jié)合才能保障煤炭開(kāi)采工作的整體水平。當(dāng)前采煤工程、采礦技術(shù)類(lèi)型較多，且施工過(guò)程中的安全注意事項(xiàng)也比較多，本文將針對(duì)采礦技術(shù)和采煤施工安全注意事項(xiàng)進(jìn)行研究。
1采煤工程的采礦技術(shù)
（1）露天開(kāi)采技術(shù)。露天開(kāi)采簡(jiǎn)而言之就是在確認(rèn)有煤礦資源的區(qū)域直接進(jìn)行開(kāi)挖，除去非煤礦資源的土方巖石后獲取煤礦的一種開(kāi)采方式。這是一種非常傳統(tǒng)的開(kāi)采方式，相較于其他井下作業(yè)模式，露天開(kāi)采的優(yōu)勢(shì)是非常明顯的，首先其安全系數(shù)比較高，由于采取直接開(kāi)挖的方式進(jìn)行采煤因此人員和設(shè)備并不需要進(jìn)入工作井并在巷道工作面進(jìn)行作業(yè)。而且其對(duì)于整體開(kāi)采技術(shù)的要求也并不高，整體投入適中，而且露天開(kāi)采能夠有效充分提升礦產(chǎn)資源的產(chǎn)出率而且回采率相對(duì)比較高。另外，露天開(kāi)采生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境相較于井下作業(yè)更好，不用過(guò)度擔(dān)心有害氣體以及粉塵在巷道內(nèi)濃度過(guò)高，對(duì)作業(yè)人員造成健康威脅甚至誘發(fā)爆炸的問(wèn)題。但是其劣勢(shì)也比較明顯，由于露天作業(yè)所以受天氣影響相對(duì)比較大，而且大型機(jī)械以及運(yùn)輸車(chē)輛需求量比較大，另外由于在開(kāi)采過(guò)程中有大量巖石以及土方產(chǎn)生，因此容易對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。況且隨著煤炭資源的不斷使用，處于地表淺層的煤礦資源越來(lái)越少，因此露天開(kāi)采應(yīng)用率會(huì)逐漸下降[1]。
（2）井下開(kāi)采技術(shù)。井下開(kāi)采是相較于露天開(kāi)采的一種采煤技術(shù)，由于當(dāng)前多數(shù)煤炭資源深埋地下，露天開(kāi)采的相應(yīng)技術(shù)參數(shù)難以對(duì)此類(lèi)煤炭進(jìn)行開(kāi)采，因此需要采取掘進(jìn)建立巷道然后機(jī)械采煤的方式來(lái)進(jìn)行開(kāi)采。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，從煤炭總儲(chǔ)量上來(lái)看，我國(guó)一半左右的煤礦需要進(jìn)行井下開(kāi)采，而隨著淺層煤礦的不斷開(kāi)采利用，井下開(kāi)采逐漸成為了主要采煤技術(shù)。井下采煤需要較多專(zhuān)業(yè)化設(shè)備，包括采煤機(jī)、輸送機(jī)、頂板等，在進(jìn)行相應(yīng)的巷道建設(shè)過(guò)程中，不僅要考慮邊掘進(jìn)邊支護(hù)而且要重點(diǎn)認(rèn)識(shí)到隨著開(kāi)采的進(jìn)行，必須逐漸完善通風(fēng)系統(tǒng)保障巷道空氣環(huán)境同時(shí)避免粉塵濃度超限。井下采煤同時(shí)也包括許多不同的分支類(lèi)型，例如填充采礦、崩落采礦、長(zhǎng)壁開(kāi)采等，其中填充采礦主要應(yīng)用于一些開(kāi)采過(guò)程中采空區(qū)塌陷風(fēng)險(xiǎn)逐漸升高的礦床。而崩落采礦是一種傳統(tǒng)的落煤方式，計(jì)算好位置后利用人工炮孔進(jìn)行爆破落煤，但是爆破落煤的方式受多重因素影響，目前已經(jīng)不再是主要開(kāi)采手段。長(zhǎng)壁開(kāi)采是利用采煤機(jī)、輸送機(jī)以及頂板支架三部分設(shè)備來(lái)構(gòu)成采送工作面，完成連續(xù)采煤和向外運(yùn)輸?shù)囊环N采煤方式[2]。
（3）緩傾斜層開(kāi)采技術(shù)。井下開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中，根據(jù)開(kāi)采傾角劃分不同的煤層，煤層位置以及地質(zhì)情況差異都會(huì)影響開(kāi)采傾角，而所謂緩傾斜層即為開(kāi)采區(qū)傾角在8°~25°的煤層，依照開(kāi)采傾角煤層還可分為急傾斜層和近水平層。就我國(guó)煤礦資源整體情況來(lái)看，緩傾斜層居多，因此緩傾斜層開(kāi)采技術(shù)自然是重要的開(kāi)采技術(shù)。不同情況下的緩傾斜層煤礦在開(kāi)采方式上也不同，舉例來(lái)講，勘探表明該煤層周邊巖體力學(xué)穩(wěn)定向相對(duì)較高而且煤層厚度介乎于薄層及中厚層之間，一般可采用房柱采礦法進(jìn)行開(kāi)采。這是一種機(jī)械化程度比較高，而且整體人力投入相對(duì)比較小的現(xiàn)代化采煤方式，在開(kāi)采過(guò)程中能夠展現(xiàn)出比較好的回填效率，不僅具備較高的開(kāi)采效率而且也能夠很好地保障分層開(kāi)采安全，近年來(lái)符合相應(yīng)要求的煤礦越來(lái)越多地采用了這種方式進(jìn)行開(kāi)采。
（4）急傾斜層開(kāi)采技術(shù)。與緩傾斜斜層開(kāi)采相比急傾斜層煤在開(kāi)采過(guò)程中難度更高，雖然急傾斜層煤在開(kāi)采過(guò)程中煤塊會(huì)自動(dòng)滑落向下簡(jiǎn)化了裝運(yùn)工作，但是從其他角度來(lái)看，此類(lèi)煤層在開(kāi)采過(guò)程中難度很大，包括支護(hù)難度、采空區(qū)處理以及物料向上運(yùn)輸?shù)裙ぷ鞫际艿捷^大限制，而且由于其角度相對(duì)較大，已經(jīng)超過(guò)了自然安息角，因此其采空區(qū)的崩落風(fēng)險(xiǎn)也比較高。此類(lèi)煤層在開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)用比較多的包括分段空?qǐng)霾擅悍ㄒ约昂笸耸讲擅悍ㄟ@兩種，其中垂直漏斗后退采煤屬于該類(lèi)煤層的開(kāi)采新技術(shù)，結(jié)合漏斗爆破的相關(guān)技術(shù)大大強(qiáng)化了急傾斜層開(kāi)采能力[3]。
（5）深層井巷道支護(hù)技術(shù)。深層井巷道支護(hù)需要注意的內(nèi)容相對(duì)較多，首先，要明確巷道中不同相鄰煤層之間的間距，這直接決定了具體的支護(hù)方案。如果間距在2m以?xún)?nèi)，那么其頂板支撐性和穩(wěn)固性都相對(duì)較弱，容易出現(xiàn)破碎坍落的問(wèn)題，因此在支護(hù)過(guò)程中要注意采取結(jié)合支護(hù)的方式，不僅要采用原木支護(hù)而且也要應(yīng)用工字鋼棚來(lái)進(jìn)一步增加對(duì)巖層的固定作用。如果每層建筑在2~4m之間，那么在支護(hù)方案選擇方面則可以選擇錨桿支護(hù)加工字鋼棚支護(hù)相結(jié)合的方式。采取這樣的支護(hù)方式需要注意頂板下錨桿的布置，注意錨桿插入角度以及錨桿直徑。而工字鋼棚在架設(shè)過(guò)程中需要保障主錨桿的間距與夾角。最后，當(dāng)每層間距超過(guò)4m的情況下，由于巷道頂板的整體穩(wěn)固性相對(duì)較好，因此在支護(hù)過(guò)程中也可只應(yīng)用錨索網(wǎng)來(lái)進(jìn)行支護(hù)加固。
2施工安全注意事項(xiàng)
（1）優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)。通風(fēng)系統(tǒng)直接影響著煤礦開(kāi)采工作的安全，同時(shí)也是采礦作業(yè)的基礎(chǔ)條件。由于井下作業(yè)過(guò)程中隨著開(kāi)采的持續(xù)推進(jìn)巖層中的各種氣體將會(huì)進(jìn)入到采空區(qū)的各個(gè)位置，而且各種粉塵也會(huì)隨著開(kāi)采的進(jìn)行而持續(xù)增加，對(duì)于人員而言，空氣環(huán)境直接影響人體生命健康，對(duì)于整體安全性而言，不論是氣體濃度超限還是粉塵濃度超限都將大大增加爆炸風(fēng)險(xiǎn)，因此必須重視通風(fēng)系統(tǒng)的建設(shè)。應(yīng)全面優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)，了解當(dāng)前井下通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，保障通風(fēng)系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足通風(fēng)要求。尤其要注意進(jìn)一步落實(shí)工作面的通風(fēng)和降塵工作，因工作面前方不能很好地進(jìn)行氣體和粉塵流動(dòng)，因此該處濃度超限的風(fēng)險(xiǎn)比較高，所以該區(qū)域的通風(fēng)降塵工作也更為重要。另外，對(duì)于巷道各個(gè)區(qū)域而言，一定要保障氣體流通順暢，避免任何物體擋住通風(fēng)口，避免通風(fēng)系統(tǒng)工作受限。
（2）預(yù)防頂板事故。頂板事故往往會(huì)帶來(lái)比較嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)損失，而且近年來(lái)我國(guó)煤礦頂板事故發(fā)生率并不低，這充分凸顯了部分小煤礦安全意識(shí)差，不重視頂板安全管理工作。頂板管理工作分為工作面頂板管理、采空區(qū)頂板管理以及巷道頂板管理。巷道頂板比較容易出現(xiàn)冒頂?shù)膯?wèn)題，所以必須在檢查過(guò)程中詳細(xì)了解其情況，最大限度保障巷道整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。而在工作面頂板管理工程中則要注意在采煤機(jī)前進(jìn)過(guò)程中頂板是否出現(xiàn)了空頂?shù)膯?wèn)題，空頂不僅容易導(dǎo)致坍塌事故而且也容易損壞采煤設(shè)備。采空區(qū)的頂板管理重點(diǎn)集中于上方垮落情況，正常情況下應(yīng)自然垮落，而不能自然垮落的就需要通過(guò)強(qiáng)制放頂?shù)姆绞絹?lái)輔助下落避免因集中下落而導(dǎo)致的巷道應(yīng)力問(wèn)題。
（3）強(qiáng)化前期勘探工作。對(duì)于采煤工程而言，實(shí)際施工前的勘探工作尤為重要，勘探作業(yè)不僅能夠有效了解未知區(qū)域煤層的分布情況，同時(shí)也能分析這一區(qū)域的地質(zhì)參數(shù)，包括地質(zhì)構(gòu)造、巖層情況、含水層位置及范圍等，這是選擇正確開(kāi)采方式的基礎(chǔ)。更為科學(xué)細(xì)致的前期勘探工作有助于保障開(kāi)采決策正確。在進(jìn)行前期勘探工作時(shí)，不僅要選派經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)能力強(qiáng)的勘探人員，而且還要結(jié)合當(dāng)前煤礦開(kāi)采勘探技術(shù)，購(gòu)置先進(jìn)的勘探設(shè)備，軟件和硬件條件相結(jié)合才能最大限度保障勘探質(zhì)量。
3結(jié)束語(yǔ)
本文針對(duì)煤礦工程采煤技術(shù)進(jìn)行了深入分析，針對(duì)不同煤層的開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行了研究，明確了深層巷道支護(hù)技術(shù)。在研究中，針對(duì)一系列與采煤安全相關(guān)的工作內(nèi)容進(jìn)行了論述，明確了保障采煤安全的具體措施。希望本文所述相關(guān)內(nèi)容能夠?yàn)闃I(yè)界同仁提供有效的幫助。
參考文獻(xiàn)：
[1]張偉.采礦工程的采礦技術(shù)與施工安全的分析研究[J].新商務(wù)周刊,2020(1):222.
[2]趙坤,趙丹丹.淺析采礦技術(shù)與施工安全在采礦工程中的重要性[J].冶金管理,2020(3):14,119.
[3]嘉如慧.關(guān)于煤礦工程采礦技術(shù)與施工安全管理的研究[J].當(dāng)代化工研究,2020(10):75-76.
作者:蘇利文 單位:西山煤電臨汾古縣圪堆煤業(yè)有限公司
