深井难采矿体开采与通风控制技术研究

深井难采矿体开采与通风控制技术研究

王敏

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摘要：煤炭是社会发展所需的重要资源，煤矿的开采对我国经济发展有着极为重要的作用。如何进行煤矿资源的大规模开发是我国矿业可持续发展的前沿问题之一。煤矿深井矿山开采规模大，岩石应力高，地温高，岩石爆炸倾向强，尤其是在深部缓倾斜厚壁容器中，深部矿体的开挖和通风问题能否得到迅速解决是一大难题。因此煤矿深井难采矿业开采的特点及技术对其通风控制技术的探究有着十分重要的意义。

关键词：深井难采；矿体开采；通风控制技术；研究  

引言

煤矿井下环境恶劣，可能存在大量高浓度的瓦斯气体以及有害粉尘，若操作不当，极易诱发爆炸或是其它形式的安全事故，造成严重的不良影响。若开采人员长期处于恶劣的环境中，其身心健康均容易受到损害[1]。从这一角度来看，加强对通风技术与安全技术的研究极具必要性，需要提高各项技术的应用水平，在技术的支撑作用下，创造更为良好的煤矿开采环境，以此来推动煤矿行业的优质化发展。

1煤矿深井开采特征

与浅矿体开采相比，煤矿深井开采的技术条件更复杂，具有明显的深挖特性。（一）深岩的温度很高。几十年的采矿和生产后，大部分浅矿物资源都被采集一空，已开始转移到深矿开采。深矿道的测量温度达到41℃，入口温度达到37—38℃。随着气温的升高，会严重影响地下工作人员的健康，降低了劳动生产率。（二）深部矿体的原位置应力和地压明显增加，矿床的安全性、稳定性下降。聚焦于唐口煤矿深井矿石的开采方法、挡块结构参数、压力浮度开采和矿石岩层开采序列，为了防止矿山过程中的高压力和岩盘突发崩溃，需要解决主要采矿技术问题，实现安全高效的矿山开发的经济效益。同时，在深井开采的条件下，需要为深矿资源的开采提供可靠的技术参考。

2煤矿深井采矿技术的研究与解析

2.1高地应力卸荷技术

高应力和低应力问题是当前煤矿采矿技术应用中必须解决的问题，矿山工程师必须在开采阶段，调节岩体应力分布情况。为保持对高地应力的加载工作，必须调节抵抗应力负荷的岩体，使之保持在三向应力状态，这就保证了岩体强度必须满足一致的准则，从而避免了岩体破碎问题，并最终产生更高的自阻力。同时必须将岩体的最大负荷和应力都传递到岩体上，从而为其自我承载力买单，以达到最高应力荷载的基本要求。

2.2钢纤维混凝土支护技术

基于良好的支护工作经验，当混凝土结合地基结构存在严重开裂情况时，通常采用高钢纤维体积含量混凝土。试验结果表明，在砼结合地基下的地基结构具备了较大的强度和持久性，从而达到了对矿井深部的较高内部应力及岩爆情况的有效预防。本技术的生产操作过程中，采用了相应的混凝土设备以及高钢纤维体积含量混凝土的生产工具，包括运输设备、mr45水泥拌和运输车、喷水池操作台等，能够保证结构的稳定性，防止出现松动隐患，并产生良好的附着力。

2.3高温矿井排热通气技术

高温矿排热通风的技术基础是根据空气和岩石之间的热交换理论，然后利用智能网络分析复杂的通风环境，并给出合理的技术数据和指令。最后，为高温测定仪能量配备有固定的连续上部管道，以保证在工作期间内气温的不断降低。因此，在采矿时可以通过利用地上集中供暖系统和井下集减温系统来使用这种技术，利用地面冻结设备制取冷冻水，或在井下加入高压变流器。同时，也使用深井冻结设备制取冷冻水，把冻结水直接送入高温作业面空冷器中，实现排热通风效果。

3影响矿井通风的因素

3.1常见的矿井通风设计问题

有些矿井的设计会导致通风的阻力比较大，而且巷道风速太大，究其原因，主要是因为设计的巷道断面太过狭小，从而对生产产生不良影响。此外，巷道布置存在不合理之处，在进行总体布置时应当对井下各种条件进行综合分析，从而获得较好使用效果。如果巷道布局存在问题，通风系统的安装也会存在不科学的地方。如此一来，井下可能出现一些无效巷道，通风路线太长、阻力太大等问题也会随之而来，给矿井工作埋下安全隐患。

3.2人员因素对矿井通风影响

要做好井下通风工作除了通风系统，作业人员的安全意识也极为重要。如果煤矿通风管理技术人员对自身工作重视不足，安全意识不到位也会导致井下出现安全隐患。所以通风管理人员要足够重视自身工作，相互协作做好预防措施，保证安全第一。煤矿企业应当不断提高通风管理相关人员的思想认识以及技术能力，不断规范通风工作，对工作人员开展专业培训，切实做好矿井通风管理工作。

3.3基础设备对矿井通风影响

要充分发挥矿井通风技术的作用，必须做好相关基础设备的管理工作。部分煤矿企业的矿井通风管理存在设备陈旧、老化等问题，其主要原因是：第一，通风设备修护、保养不到位。第二，操作过程中存在不当行为，相关人员没有按照规定使用导致设备磨损比较严重。第三，矿井相关部门没有及时购入新型设备，以往的设备难以达到当前需求和预期效果。第四，有些煤矿企业在通风设备方面投入较少，以至于难以购入先进设备，从而使得通风技术受到较为严重的约束，对矿井通风管理产生不良影响。

4矿井通风技术研究

4.1变频改造技术

为提高对风机的控制能力，可对传统的通风系统做改造升级处理，其中引入变频改造技术则是重要的思路。主通风用变频器控制电机，以更加自动化的方式调速驱动风机，以便根据现场环境来调整风机的运行状态，提高转动效率。在变频改造技术的支持下，可对系统进行变频和风机的双回路控制，运行的灵活性和稳定性均得到显著的提升。此外，还具备远程监控以及自动报警的功能，其对于维持通风系统的稳定性而言有重要意义。

4.2风筒技术

随着巷道掘进施工进程的推进，需及时延接风筒，在强化通风后，降低施工现场有毒有害气体的含量。为给风筒吊挂和操作人员提供安全保障，需密切关注通风供风距离，以此为主要的参考，确定合适的通风机类型以及风筒的直径。若为高瓦斯矿井，考虑到现场通风效果的要求，选用2×30kW以上功率的通风机，所用风筒直径需超过600mm；应用于长距离通风场景时，则需要适当增加单节风筒的长度，尽可能减少接头的数量，采用此方法保证风筒的严密性，降低漏风率，以便高效通风。风筒上有连接接头，该处以双反压边的方法予以处理。风筒吊挂施工环节，尽可能保证平直性和稳定性。

4.3煤矿通风设备的维修、保养

通风设备的运行水平会直接影响开采现场的环境品质，因此保证通风设备的稳定运行至关重要，具体需要将维修及保养工作落实到位。在实际工作中，应密切关注煤矿通风设备的运行原理、运行情况等，根据检查结果判断设备是否有异常，若有则予以处理。作为维修人员，需要加强对设备各类通风零部件的检查，且尤为关键的是易损耗的零部件。作为保养人员，需定期开展保养工作，保证设备的运行稳定性，降低故障发生几率。条件允许时，及时更新煤矿通风设备，依托于前沿的设备来取得更为良好的通风效果，保证施工现场的安全性。在联合做好维修、保养两项工作后，充分提高煤矿通风设备的运行水平，为煤矿安全开采创设条件。

结语

通过多年的奋斗，我国煤矿深井开采技术水平进一步发展，但随着客观要求的日益提高也对煤矿深井采矿技术水平有了更高的要求。这不但需要加大对外国先进科技的学习与整合，还需要我们不断加强技术创新，尤其需要突破带有本国本地特点的深井采矿关键技术。如果可以有所突破，矿井的利用效益将会进一步凸显，并成为我国社会建设与国民经济发展的必然需要，也成为我国快速可持续发展的主要保障。

参考文献

[1]于润沧.论当前地下煤矿资源开发的科学技术前沿[J].中国工程科学，2002，4（9）：8-11.

[2]中国有色工程设计研究总院.铜都铜业股份有限公司冬瓜山铜矿初步设计[R].北京：中国有色工程设计研究总院，2001.

[3]中国恩菲工程技术有限公司.冬瓜山铜矿床60线以南西翼开采工程可行性研究报告[R].北京：中国恩菲工程技术有限公司，2010.