井下采矿技术及井下采矿的发展趋势探析

摘 要 井下采矿的危险系数很高，井下环境也比较恶劣，存在很多不安全因素，对采矿作业的安全与质量都有很大的影响，因此，在井下采矿过程中，必须要根据矿采区实际情况合理应用采矿技术，确保采矿的安全性以及高质量的实现，从井下采矿技术的特点入手，对井下采矿作业中几种常见的技术及其未来发展趋势进行了重点的分析，以便促进井下采矿技术的健康发展。关键词 井下采矿;采矿技术;发展趋势中图分类号：TD821 文献标志码：A 文章编号：1009-0797(2015)05-0129-03

1 我国矿产行业的发展现状我国的矿产资源种类丰富且多种多样， 储存数量也非常庞大，但是我国同时又是资源的消耗大国，这种资源现状造成了我国对矿产资源的大量需求，需求的不断增长促进了我国的矿产资源开采行业中技术水平的快速发展。 人们为了满足自身发展的需要就会进行煤矿的不断开采， 出现了资源过分开采的现状，逐渐造成资源短缺的问题的产生。 过分开采的现状不仅造成了矿产资源的短缺， 而且在开采过程中对矿区周围的生态环境造成了不可避免的破坏， 这种资源短缺与环境破坏的双重问题给人类社会的生存和发展带来了极为不良的影响。 现代社会人们逐渐认识到了环保、节能理念的重要意义，并且将这些观念逐渐渗透进了矿物开采行业领域， 国家为了改善矿产资源缺乏的现状， 实现资源的合理开发利用，尽量减轻对生态环境造成破坏，也相继出台了一系列矿产资源开发保护策略， 希望通过法律法规的规范以及人们节能环保意识的增强实现矿产资源开发利用的可持续发展。

2 井下采矿技术的特点 2.1 采矿技术类型的多样性我国地大物博矿产丰富， 因此相对来说国内的矿产资源采掘技术的发展也相对较快， 但是过分开采与肆意索取不仅会造成资源、能源短缺，还会因为开采过程中不小心破坏了生态平衡而引起环境问题， 进而反噬到人类身上对人类的生存造成影响[1]。山西霍州煤电集团坐落于晋中煤炭基地之中， 矿区分布广泛，地质储量达到了 54 亿 t，主要产品包含电煤、焦炭等多种类型，拥有广阔的国内国际市场，是山西井下采矿行业的重要组成企业之一， 在采矿技术的不断发展中创造了属于自己的矿业生产链，实现了从采矿到综合性发展的企业类型的转变。 井下开采的技术是一个比较宽泛的概念， 开采技术的类型多种多样，能够适应不同类型的井下作业，降低了自身的局限性。 在当前的井下采矿技术中长壁开采技术是使用比较广泛的一项技术， 有其是在煤矿的开采中最为常见， 在煤矿的开采中运用起来非常简便，能够有效的提高采矿的工作效率，安全性也非常高。 金属矿的开采则一般不会采用这种技术，这也说明了对井下采矿技术进行慎重选择的重要性。 2.2 井下采矿的复杂性与技术更新的快速性与露天采矿的形式相比井下采矿的工程施工具有较高的复杂性，而且井下采矿的安全性一般都比较低，容易存在安全隐患。 井下采矿的技术应用涉及到多个方面的施工内容， 所以在施工过程中需要投入更多的人力、物力和财力，这样才能使井下施工人员的安全得到应有的保障， 在施工之前工作人员需要进入深入地下的矿井， 因此在施工前必须做好各项安全工作的准备， 在确保人员安全的前提下还需要确认施工设备的运行良好与安全高效， 这样能够有效的避免因为设备故障而引起的火灾或者塌陷等引起的开采事故的发生。另一方面，井下开采技术还存在更新换代速度快的特点， 这一特点的出现是由于现代科技高速发展而形成的， 采矿企业如果想要在激烈的市场竞争中提高自身的竞争实力就必须不断的对自己企业技术进行更新完善， 跟随时代发展的方向实现井下开采行业的新发展，进行新技术的不断的研发，培养更多的专业技术人才，这样才能不断提高企业的竞争实力。

3 发展趋势 3.1 井下填充技术的发展趋势井下采矿技术众多包括干式填充技术、 尾砂胶结技术、碎石水泥浆胶结技术等，随着矿产行业的不断发展，以上这些井下采矿技术已经无法在满足矿产煤矿现代化 2015 年第 5 期 总第 128 期 · · 129 行业发展需求，所以，更先进的采矿技术应运而生并得到广泛应用[2]。 井下填充技术就是众多新型技术的其中一种，在井下采矿的过程中，干式填充技术、全尾砂胶结技术等都会得到运用，但是在科技高速发展的今天传统的采矿技术已经逐渐失去了主力地位，原有的填充技术也逐渐向高浓度的方向进行改变，这种变化有效的降低了胶结材料的使用数量，对于井下采矿环境的改善以及采矿生产成本的降低都具有十分突出的作用。 目前这种开采的方式正逐渐向着机械化、大型化的方向发展， 比如在国家的重点技术支持之下，霍州煤电集团对于黄土填充机械化采煤的技术的研究，重点的开展了对于填充采煤的主要机械设备的研发， 完成了矿井设施全优化润滑管理的工程建设。传统的填充技术逐渐得到了改善，新型的胶结填充技术正在向全尾砂、高浓度的方向转变。 3.2 深部开采技术的未来发展分析矿产需求量的增大对开采技术的要求逐渐升高，在这种情况下采矿的深部开采技术逐渐的发展成熟起来，得到了越来越多的应用。 这一技术能够满足当前人们对矿产开采的技术需求，同时还能够很大程度上提高开采矿产的工作效率，这些优势能够促使我国的矿产开采企业的经济效益得到提高，还能够促进我国 采矿行业的持续发展，实现采矿行业的成功转型，由原来的能源消耗型产业转变为能源节约型、环境保护型的产业。 与其他比较发达的国家相比较，我国的深部开采技术投入使用的时间比较晚，现在还处于一个起步的阶段，考虑到这一技术井下作业的复杂性以及环境情况的多样性，在具体的操作中还需要注意一些常见问题的发生，比如爆破事故、矿震的发生等等。这些问题的存在不断鞭策着采矿行业对深部开采技术进行不断的完善，重视这一技术的研究探索与实际应用， 不断提高采矿的工作效率与安全性的发展，提高矿产行业的高效前进。 3.3 深海采矿技术与技术的机械化发展趋势深海开采技术是深海金属矿产资源开发的核心，包括深海矿产的采集、海底软管输送系统、海底矿物制备装载和输配电、 从深海将矿物输送到洋面的提升、海面支持以及采矿船动力定位和采矿及输送过程的监测控制，其核心技术是适应海底作业环境回采率高的智能化采集设备，回采过程形态复杂多变的软管输送技术等[3]。 从深海采矿技术的具体内容来看主要包括深海软管输送技术、矿物传输技术等多种技术项目，在实际的运用中采矿企业必须对这些技术内容进行全面的了解和研究，不断提高深海采矿技术的工作效率，促进海洋开采的高质量、高水平的完成。 另外，不断提高井下采矿的机械化水平是我国井下采矿行业发展的一个重要趋势，井下采矿的技术人员应该对不同的类型的矿井进行不同类型技术应用的改善，根据矿井作业的实际需要，选择合适的开采工艺、开采技术以及开采设备，对我国的采矿行业的机械化水平进行一个全面整体的提升，比如硬顶版控制技术的应用，既可以提高煤矿开采的破碎效率，又能够保障开采过程的安全系数。 3.4 井下支护技术的发展趋势井下采矿作业是一项高危险性的工作，所以，井下支护技术的重要性不言而喻， 井下采矿时， 应是有计划、按顺次进行开采，以此确保井下采矿安全[4]。 随着采矿技术的不断发展， 支护相关的技术也在进行不断的更新换代， 比如锚杆桁架技术的出现就是技术革新的一个具体体现， 锚杆桁架主要是由高强度钢杆和 2 个涨壳式锚杆结合形成的， 这一技术在井下采矿中逐渐得到了广泛的使用，取得的成绩也非常令人满意。一系列新型井下支护技术的应用不仅能有效避免采矿作业安全事故的发生， 还能够进一步提高采矿企业的经济利益与社会利益。比如霍州煤电集团在“绿色开采”、支护改革等技术方面的研究都取得了较快的发展， 针对井下采矿开展了高复合泥岩顶板煤巷桁架锚索组合支护技术的相关研究， 使得高软围岩环境下的巷道支护技术得到了提升，改善了井下采矿的技术条件。 3.5 井下采矿行业的绿色生态化的发展趋势采矿工艺在现代化科技的更新换代中实现了不断的提高，未来井下采矿的主要方向就是绿色、高效、低碳、环保[5]。 井下采矿的绿色化的发展是采矿技术含量增长的保障，工作程序的优化也可以通过绿色化的规范来进行调整，当前井下采矿的绿色工艺主要包括瓦斯与煤共采技术、 煤炭地下气化技术等几个方面，在对煤层的开采中能够有效的保证煤炭的清洁程度。而煤炭的地下气化技术能够将地下的煤炭资源通过化学反应转变为气体，然后将气体储存起来供人们燃烧使用。这两种井下采矿技术的应用能够使井下采矿的贫化率得到很大程度上的降低，提高井下矿产的使用效率，同时还能够提高井下作业的安全性。 在山西霍州煤电集团的采矿业发展中也一直在践行着“文明生产、绿色空间”的环保观念，大力治理污染增加环境保护设施的建设，逐步淘汰了一部分高能耗开采设备，增加了矿山环境治理资金的投入，提高了集团的污水处理能力，井下水的处理率达到了 90%以上，矿区的生态环境质量得到了明显的提高。

4 结束语矿产资源在社会发展的许多方面都发挥着重要的作用， 是我国国民经济建设中重要的物质基础，随煤矿现代化 2015 年第 5 期 总第 128 期 · · 130 着矿产资源需求量的不断加大，井下采矿行业得到了广泛的发展，本文从我国矿产资源发展现状以及井下采矿技术的发展趋势方面进行了分析与探讨，期望井下采矿行业能够不断提升自身的市场竞争力，促进经济效益的不断提升，同时也为矿产业的健康发展贡献力量。参考文献： [1] 耿建伟.井下采矿技术及井下采矿的发展趋势探析[J].科技传播，2014，(4)：72+70. [2] 刘红伟.试探究井下采矿技术及其发展趋势[J].环球人文地理，2014，24：44-45. [3] 侯树秋.浅谈井下采矿技术及井下采矿的发展趋势[J].黑龙江科技信息，2013，18：129. [4] 何勇.谈井下采矿技术及井下采矿的发展趋势[J].黑龙江科技信息，2013，27：141. [5] 张金财.井下采矿技术及井下采矿的发展趋势探讨[J].电子制作，2014，18：250. 作者简介：时连军(1986.12-)，男，汉族，山西省霍州市人，2010 年毕业于中国矿业大学北京函授站 采矿专业， 本科， 助理工程师;学位：学士，研究方向.煤矿工艺。 (收稿日期：2015-8-7)云南省小煤矿顶板事故多发的原因和对策李仕民， 陈 轶(云南煤矿安全技术中心， 云南 昆明 650205)摘 要 针对云南省小煤矿顶板事故频发的现状，通过对云南煤矿的顶板事故进行统计分析，从中探查出云南煤矿顶板事故发生的总体趋势，找出不同类型煤矿、不同作业场所、不同月份煤矿顶板事故发生情况，找到薄弱环节，及时采取针对性的防范措施，有效地遏制顶板事故的发生。关键词 小煤矿;顶板事故;安全培训中图分类号：TD327.2 文献标志码：A 文章编号：1009-0797(2015)05-0131-02 据统计 2013 年云南省共发生造成人员死亡的煤矿事故 57 起，死亡 91 人;顶板事故 32 起，共 37 人死亡，占总起数的 56.14%，占死亡人数的 40.65%。 2014 年云南省共发生造成人员死亡的煤矿事故 19 起，死亡 63 人;顶板事故 7 起，共 8 人死亡，总起数的 36.84%，占死亡人数的 12.69%。 2015 年 1 月到 5 月 11 日， 共发生造成人员死亡的煤矿事故 3 起，顶板事故 3 起，死亡 7 人，所有事故均为顶板事故，其中，5 月 11 日云南省沾益县播乐乡大海煤矿发生死亡 5 人顶板事故[1-3]。从以上的数据中可以看出近几年煤矿事故中，顶板事故是云南省煤矿灾害之首， 造成了巨大的物质损失和人员伤亡， 特别针对当前云南省煤矿转型升级阶段重要阶段， 如何遏制顶板事故是整个云南省煤矿的重中之重。 为了预防和减少云南省煤矿顶板事故，对云南煤矿的顶板事故进行统计分析，从煤矿地质条件、 安全生产技术和煤矿现场管理三个方面分别进行阐述，分析原因，提出解决之道，来预防煤矿顶板事故的发生。 1 云南省顶板事故频发的主要原因 1.1 煤矿地质条件围岩非常破碎，构造发育导致岩体及煤岩松散。局部冒顶事故是指顶板掉落岩块或局部冒落导致的事故，主要发生在地质条件复杂、机械化程度低的矿区[4]。 以恩洪矿区为例，恩洪矿区位于恩洪复向斜东翼的东南部，处于昆明山字型构造东翼反射弧。 夹持于属新华夏系构造的两断层之间断层、 褶皱构造较多，断层数量密集，进一步破坏了顶底板的结构，从而造成顶底板稳定性较差。 1.2 煤矿安全生产技术 1.2.1 支护方式严重落后，容易造成冒顶云南省煤矿发展区域不平衡， 滇东北地区煤矿发展较快， 基本实现金属支护; 滇西南地区发展落后，技术严重落后，目前为止都未完全淘汰木支护，在开采深部煤层时由于施工工艺达不到要求， 支护强度不足，支护质量差。 1.2.2 非正规采煤法造成冒顶云南省小煤矿众多，在利益的驱动下，对历史遗留的三角煤、边角煤、保护煤柱进行残采，由于残采点大多处于应力集中区极易形成孤岛工作面， 由于压力突然释放导致顶板事故的发生。 某些煤矿未采用正规的采煤方法，采用巷道式采煤，见煤就采，出现大量的空顶、悬顶，容易造成冒顶事故。 1.2.3 回柱放顶过程造成冒顶(1)在壁式工作面回柱时操作位置不当，未按照煤矿现代化 2015 年第 5 期 总第 128 期 · · 131