煤矿井下生产技术及采矿方法研究

煤矿井下生产技术及采矿方法研究

马瑞琦

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摘要：随着煤炭资源需求量不断增加，对煤矿开采也提出较高的要求。生产技术、采矿方法关系着煤矿的开采效率和质量。采用科学的井下生产技术以及采矿方法，可以推动煤矿企业的稳定发展。基于此，阐述了煤矿井下采矿的特点，并对煤矿井下生产技术及采矿方法展开探究。

关键词：煤矿；井下采矿；生产技术

煤矿井下是一个高风险的作业环境，矿井事故可能导致人员伤亡和财产损失。通过研究井下生产技术和采矿方法，可以不断改进和优化工作流程，降低事故风险，提高矿井作业的安全性，保障职工的生命安全和身体健康。煤矿是国家能源供应的重要来源，有效利用煤矿资源、提高煤炭开采和生产效率对于能源供应和经济发展至关重要。研究井下生产技术和采矿方法能够优化矿井设计、改进矿井开采工艺，实现高效、稳定的矿井生产，提高煤炭的产量和品质，满足国内能源需求。相比露天开采，井下采矿对环境影响较小，有助于保护土地资源和生态环境。通过研究引进先进的井下采矿技术和设备，可以实现有效、高效地资源开采，减少对大面积土地的占用，降低采煤对环境的影响，促进绿色矿山建设和可持续发展。煤矿井下生产技术与采矿方法研究推动了矿业技术的不断创新。

一、煤矿井下采矿的特点

煤矿井下是一个封闭、黑暗、高温、潮湿、有限空间的工作环境，存在高风险和危险因素。工人需要在有限的空间中进行作业，面临通风、排水、瓦斯爆炸等多种技术难题和安全风险。相比露天开采，煤矿井下采矿需要到达地下较大深度才能采取煤炭，常见的矿层埋藏深度通常在几百米甚至上千米。这就增加了采矿的技术难度和成本。煤矿井下采矿需要使用一系列专业化设备和机械设备来进行钻探、开拓巷道、输送煤炭等作业。例如，掘进机、顶板支护设备、矿井提升设备等。这些设备需要具备强大的适应能力，能够在恶劣的井下环境下正常运行。井下采矿涉及高风险的作业，需要严格遵守安全管理规定和标准。包括瓦斯抽放、通风系统、地质预测和监测等措施的实施，以确保采矿过程中的人员安全。煤矿井下采矿往往需要多个工种之间的协同合作，如钻孔工、爆破工、运输工、矿井设计师等各岗位人员共同配合完成任务。因此，团队合作和沟通是井下采矿的重要特点之一。

二、煤矿井下采矿生产技术

（一）巷道布置开采技术

通过在煤层中挖掘巷道网络，形成支护完善的巷道系统。巷道主要用于运输矿石、通风和人员出入。在巷道布置时，通常会根据煤层分布特点，选择合适的采场布置方式，如卧放式、级放式、斜放式等。上升和下降巷道是煤矿井下布置开采的重要组成部分。上升巷道用于提升矿石和人员，而下降巷道则用于运送煤炭和供应材料。这两种巷道通常会与采煤工作面相连，并通过适当的坡度或提升设备实现运输功能。剥离法是一种巷道布置开采技术，适用于薄煤层的开采。该方法通过在煤层上方和下方布置水平巷道，再通过钻孔将上方岩层的顶板剥离，实现煤层的自由崩落和采煤。

（二）深矿井开采技术

垂直综合巷道系统是深矿井开采的基础设施。它由上升巷道、下降巷道和运输巷道组成，用于提升矿石、供应材料和人员进出矿井。这些巷道通常利用坡度、提升设备或提升舱来实现运输功能。深矿井中，地质条件更加复杂和恶劣，对巷道的支护要求更高。常用的巷道支护技术包括锚杆支护、钢架支护、喷射混凝土支护等。这些支护技术能够增强巷道的稳定性和承载能力，确保矿井的安全运营。在深矿井中，需要开展爆破拆除工作以获取更多的矿石。爆破拆除技术通常通过钻孔、装药和引爆等步骤实现。在深矿井中，考虑到安全和环境因素的复杂性，对爆破参数和工艺要求更加严格。深矿井开采过程中，可能产生矿石或岩层崩落，形成空洞或松动带。为了保持井下环境的稳定和安全，可以采用絮凝填充技术。这种技术通过注入浆液或浆体材料来填充空洞或固化松动带，从而增强地质体的整体稳定性。

（三）采场围岩控制技术

采用不同类型的支护结构对采场周围的围岩进行支撑，以防止其失稳和塌落。常见的支护工艺包括锚杆、钢架支护、预应力锚索和梁柱支护等。这些支护结构能够承受采场内部岩体的压力，减少岩层断裂和滑动的风险。通过增加巷道的密度和布置方式，可以减少采场的跨距，使围岩受力更加均匀，有利于控制岩层变形和塌落。例如，可以提高水平或倾斜巷道来提高围岩的支撑能力。钻孔爆破技术可以改善围岩的稳定性，通过在围岩中钻孔并进行爆破，破坏岩体的连接性和内应力分布，减小围岩的变形和断裂。在采场周围注入填充物或胶结剂，增加围岩的强度和稳定性。常用的填充材料包括水泥浆、砂浆等，可以填充空隙并加固围岩。

三、煤矿井下采矿的方法

（一）空场采矿法

空场采矿法是一种地下矿山开采方法，主要适用于岩石崩落、脆性围岩或高应力的地质条件。它基于让部分采场区域保持不开采、保持为空场状态来提供稳定的工作环境。根据地质情况和采矿计划，将矿体划分为多个采场区域。在每个采场区域中选择一个或多个空场，即不进行开采的区域。这些空场通常位于整个矿体的顶板或周边，作为支撑和稳定的区域。对其他采场区域进行支护，防止其发生塌落和失稳。可以使用各种支护结构（如锚杆、钢架支护等）进行支撑，并通过预留空场减小采场跨距，提高围岩的稳定性。按照预先制定的采矿计划，从非空场的采场区域开始逐步进行开采。开采完成后，移至下一个采场区域。

（二）充填采矿法

充填采矿法是一种地下矿山开采方法，通过将矿石后方挖掘出来的空洞填充材料进行填充，以维持地下矿山的稳定性和提高资源回收率。挖掘矿石，根据采矿计划，在地下矿井中开采矿石。这通常涉及开挖巷道、房柱、采场等，以获取目标矿石。为了保持矿井的稳定性，在矿石开采过程中使用各种支护结构（如锚杆、木柱、钢架等）对洞口和周边进行支撑，并防止地面坍塌和失稳。后方空洞处理，在矿石开采后，形成的空洞需要被填充材料进行处理。填充材料可以是岩渣、沙土、水泥浆等。通常会选择适当的填充方法和材料来填充空洞，以确保地下结构的稳定性和强度。充填材料输送，填充材料通过输送设备（例如输送带、管道）从地面或其他区域输送到矿井下方。填充过程中需要控制材料的流动和密实度，以确保填充效果。处理尾矿，除了填充后方空洞，部分矿石开采过程中产生的细粒度废料，即尾矿，也可以经过处理后进行充填。这有助于提高资源回收率和环境保护效果。

（三）崩落采矿法

崩落采矿法是一种地下矿山开采方法，适用于岩层较脆弱、容易自然崩落的情况。它利用岩层自身的稳定性差异，通过控制合理方向和时间触发崩落，将岩石破碎后的碎块进行回收。预处理，在开始采矿前，对目标矿层进行预处理。这可以包括打孔爆破或使用其他方法，在岩层中形成裂缝或虚空空间，以使其更容易崩落。触发崩落，在预处理完成后，通过刺激或引导，选择合适的时间和方式来触发崩落。常见的触发方法包括爆破、振动或水力刺激等。崩落回收，触发崩落后，岩石会自然破碎并形成碎块。然后使用采矿设备（如装载机、拖拉机）将碎块收集起来，并通过输送带或其他方式将其转移到地面进行处理和分类。安全措施，在使用崩落采矿法时，需要采取适当的安全措施来保护矿工和设备。

四、结语

由于煤炭开采环境较为复杂，对于开采技术有着极高的要求，想要保证开采质量，就需要确保开来的安全。采煤的技术对煤炭开采安全、质量有着密切关联。在具体的煤炭开采中，一日采矿生产技术、采矿方法使用不当。便会严重影响煤炭开采的顺利进行，甚至威胁人员安全。巷道布置开采技术、深矿井开采技术、采场围岩控制技术是比较常见的煤矿井下开采技术，常用的煤矿开采方法有空场采矿法、充填采矿法、崩落采矿法。结合煤矿实际情况，选择合适的煤炭开采技术和方法，才能保证采矿作业的顺利进行。

参考文献

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