谈谈采矿工程技术发展趋势与应用

　　传统的粗放型采矿方式，不仅对环境造成严重的破坏，采矿效率较低，还造成了严重的资源和能源浪费，背离了环境友好型、可持续发展、绿色环保理念。因此，应该加强现代采矿工程技术应用研究，并探索实现采矿工程和环境保护的采矿工程技术。文章分析了我国采矿工程技术及应用现状，探析了采矿工程技术的发展趋势，旨在为采矿工程技术人员提供一定的参考。

 

　　一、前言

 

　　煤炭资源是一种重要的能源资源，在社会生活和生产中发挥着至关重要的作用，并且随着社会的快速发展，对煤炭资源的需求量不断提高，对煤炭开采技术提出了 更高的要求。我国现阶段采用的采矿工程技术良莠不齐，并且由于开采工程本身会对地貌、地表以及当地环境造成污染和破坏，如何实现采矿工程和环境的友好、可持续发展已经成为困扰众多采矿工程企业的难题。因此，文章针对采矿工程技术发展和应用的研究具有非常重要的现实意义。

 

　　二、我国采矿工程技术及应用

 

　　1.填充采矿技术及其应用

 

　　填充采矿技术指的是在铁路公路、水源以及建筑物下面进行开采，该种技术在开采的过程中需要用其他材料将采过的煤炭空缺区域填充，以此缓解与改善作业面的称压力，既能够保证开采安全，又能够提高开采率，加快开采进程。在应用该种采矿技术时，应该对开采上覆岩层以及地表下陷规律进行深入研究，保证地下水资源、建筑物、地表等保护满足开采系统的要求。在实践应用的过程中应该对以下关键技术进行深入研究和优化：煤炭城市和煤炭开采和谐统一的矿井水资源、土地复垦、村庄下压煤、开采沉陷控制等关键技术;设备以及工艺参数的改进和优化;各种填充技术以及组合技术的研究与应用等。

 

　　2.崩落采矿技术及其应用

 

　　崩落采矿技术指的是以崩落围岩来实现地压管理的采矿技术，即自然崩落或者强制崩落的围岩填充采矿场，以达到管理与控制地压的目的。目前，采矿工程中采用的崩落采矿技术主要包括分段崩落技术、阶段崩落技术、单层崩落技术、分层崩落技术等，该种采矿技术在我国煤炭开采中具有非常广泛的应用，并且其采矿总量比重还在呈现上升趋势。

 

　　3.小阶段爆破落煤技术及其应用

 

　　当煤层厚度在5m左右，并且每层倾斜度超过40%时，应该采用小阶段爆破落煤技术。在实际应用的过程中，应该先把煤区划分成不同的阶段，然后分别对各个小段进行爆破。小阶段爆破落煤技术的优点在于技术水平高，采煤率相对较高，缺点在于爆破完成后，回采率非常低，容易造成煤炭资源的浪费，难以实现煤炭资源的可持续开采。在实践应用的过程中，工作人员应该保证施工的安全性，在爆破之前应该确保现场没有工作人员以及设备等。

 

　　4.炮采放顶采煤技术及其应用

 

　　当煤层厚度超过5m时，应该采用炮采放顶采煤技术。炮采放顶采煤技术包括支柱、顶梁两个部分，该种采矿技术和其他采矿技术相比，具有操作方便、可移动、安稳牢固、可靠以及安全等优点，并且在制作支柱与顶梁时，投诉成本相对较小，被广泛的推广和应用在中、小型煤矿开采中。

 

　　5.刨煤机采煤技术及其应用

 

　　刨煤机是煤矿开采最常采用的机械设备之一，刨煤机采煤技术具有采煤效率高、节省人力和物力投入、加快煤矿开采进程等众多优点。刨煤机采矿技术通常应用在中层与浅层煤矿开采中，刨煤机的抛煤力度非常大，每次次刨煤的深度为0.3m左右。现阶段，刨煤机引入了人工化、智能化技术，和传统的刨煤机相比，在不需要采矿人员的情况进行刨煤施工，并且能够自动寻找合适的刨煤平面进行施工，不仅刨煤工作更加安全、可靠，而且能够显著降低开矿人员的工作量和工作强度。随着刨煤机采矿技术以及刨煤机的快速发展，尤其是智能化、自动化技术在刨煤机中的应用，使刨煤机采矿技术逐渐向智能化、自动化方向发展，在煤矿开采中具有非常好的应用前景。

 

　　三、采矿工程技术的发展趋势

 

　　1.采矿工程中中虚拟现实技术的应用和发展

 

　　采矿工程具有一定的危险性，尤其是井下采矿，存在许多不可测的因素，一旦发生事故，将会造成严重的人员伤亡和经济损失。虚拟现实技术在采矿工程中的应用，能够模拟采矿工程开采的过程，能够有效避免许多意外事故的发生。虚拟现实技术是一种集合了信息科学、人文科学的高新技术，并且随着虚拟现实技术的快速发展，逐渐的被应用在采矿工程中，具体表现在以下几个方面：首先，虚拟现实技术作为一种新兴技术，想要将其推广和应用在采矿工程中，应该做好试验性应用，在试验应用的过程中总结经验;其次，虚拟现实技术的应用，对采矿现场的现状进行模拟，模拟采矿现场可能存在的危险因素，为应急预案的制定提供可靠的参考，然后采取有效的安全管理措施进行处理，将危险或者不安全因素消灭在萌芽阶段;再者，虚拟现实技术在采矿工程中的应用，能够为采矿工程安全管理提供可靠的参考，为采矿工程创造安全的环境，进而保证采矿工程能够安全、有序的进行。

 

　　2.采矿工程中绿色开采技术的应用和发展

 

　　在开采的过程中，如果不重视环境保护，将会严重破坏土地资源、水资源，同时还会造成严重的大气污染。为了实现采矿工程和环境的友好和和谐发展，应该广泛推广和应用绿色采矿技术，具体包括以下几个方面：

 

　　2.1保水开采技术

 

　　保水开采技术是一种新型、绿色的采矿功臣技术，在采矿生产过程中，能够有效降低对地下水、地表环境的破坏，同时还能够提高煤炭开采效率。某些地区采矿活动完成后，会出现“地下漏斗”现象，进而影响地下水，甚至严重破坏地下水和环境。保水开采技术的应用，能够有效的防止在开采施工的过程中破坏地下水层，降低对环境造成的影响和破坏，作为一种有效的绿色开采技术被广泛的推广和应用。

 

　　2.2瓦斯和煤炭共采技术

 

　　瓦斯是一种温室气体，如果在采矿施工过程中不重视瓦斯处理，排放的空气中会加重温室效应，如果在矿井中大量囤积，还会造成严重的安全事故。因此，瓦斯和煤炭共采技术的的应用，能够实现瓦斯的资源化。瓦斯和煤炭共采技术的应用主要包括以下几个方面：首先，在煤炭开采之前，采用抽采技术，将煤层中的瓦斯气体抽出，这样能够有效提高煤体的透气性，避免出现瓦斯囤积的现象，保证煤炭开采过程的安全性;其次，当煤炭开采施工完成后，围岩的压力将会显著降低，会在采空区释放大量的瓦斯气体，此时是抽取瓦斯的最佳时机，一边抽采瓦斯，一边布置钻孔，这样既不影响开采进程，又能够抽取瓦斯，保证煤炭开采安全、高效的进行;再者，废弃的矿井中也会散发大量的瓦斯，当矿井开采施工完成后，应该根据矿井岩体裂隙场的实际状况，应用抽采技术将瓦器气体抽出。

 

　　2.3矿产资源的综合高效开采

 

　　在煤矿开采过程中，不仅应该开采煤炭资源，还应该重视其他矿产资源的开采，由于技术因素、效益因素的限制，人们往往过程重视和开采单一的资源，这样会造成其他能源和资源的浪费。因此，基于绿色开采理念，在煤炭开采的过程中，还应该重视其他矿产资源的开采，提高资源利用率。

 

　　2.4地下矿山无废开采技术

 

　　根据采矿实践经验，采矿的过程中一些爆破、搬运的活动都是没有效益的，会增加资金和人力投入，造成极大的资源和成本浪费，并且工作效率相对较低。因此，应该重点关注废石问题，在不影响工程安全和进度的情况下，应该优化布置采切工程，对于不用的废石应该尽量不弄出坑口，因为这样不仅会造成环境破坏，还会增大工作量，而是应该综合考虑各种因素，合理选择开采技术和工艺方式，从技术上考虑矿石回采、填充以及运输等，合理布置开采系统、运输系统以及搬运系统等，以此实现无废开采的目标。

 

　　3.采矿工程中可视化技术的应用和发展

 

　　采矿工程作业场所环境复杂，生产环节众多，工序复杂，并且许多生产过程都是在地下进行，地下巷道空间狭小，并且呈现复杂交错的状态，许多采矿人员只能根据自己的想象和经验判断巷道的位置。可视化技术在采矿工程张的应用，能够创建矿井巷道系统三维立体模型，更加清晰、全面的展示矿井巷道的分布状况，为采矿人员提供良好的可视效果。采矿工程中的可视化技术包括两种：其一，基于数值模拟的可视化技术，数值模拟技术能够对矿井巷道分布、矿山压力变化状况、巷道支护损坏以及巷道变形等状况进行模拟，清晰显示矿山的压力变化状况，并且通过应力计算，能够获得应力分布状况，岩石矿山整体结构与空间变化状况，一旦发现巷道变形或者压力变化快的问题，应该及时的采取措施进行处理，防止在开采作业过程中发生坍塌事故;其二，基于计算机辅助设计的可视化技术，利用Auto软件创建巷道的三维立体模型，采矿人员铜鼓分析矿井的三维结构，能够清晰的了解矿井巷道的实际状况，具有非常好的可视化效果，以此保证采矿生产能够安全、高效的进行。

 

　　4.采矿工程中爆破技术的应用和发展

 

　　传统的爆破技术安全性较低，并且不能够实现定向爆破，影响采矿生产的安全性和效率性。随着爆破技术的快速发展，光纤起爆技术、激光起爆技术、定向爆炸炸药、低引燃性炸药以及等离子爆破技术的应用，既能够保证爆破施工的安全性，又能够实现定向爆破。爆破技术的发展表现为：逐渐向激光引爆、定向爆破方向发展，传统爆破技术效果不理想，安全性较差，激光引爆技术、定向爆破技术已经成为爆破技术未来发展的重要方向。爆破技术的应用，能够有效解决掘进设备、破碎设备工作效率低、破碎难度高的问题，有效提高开采效率和加快开采进程。

 

　　四、结束语

 

　　总而言之，在新时期，应该认真贯彻和落实生态绿色、低碳环保、可持续发展理念，根据采矿工程技术现状，广泛推广和应用现代化、绿色化采矿工程技术，不断的提高采矿工艺水平，提高采矿质量、效率和安全性，进而推动整个采矿行业更快、更好的发展。

 

　　作者：唐义 来源：中国房地产业·下半月 2015年11期

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