淺談煤礦采掘中的采礦工藝及采礦方法

陳冠希

摘 要：在當(dāng)前的國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)過程中，各行各業(yè)對(duì)能源物質(zhì)的需求量逐漸增大，煤炭是重要的能源物質(zhì)，是僅次于石油的主要供能產(chǎn)品，當(dāng)代的煤礦企業(yè)，對(duì)煤礦開采的效率，開采機(jī)械設(shè)備的利用率要求越來越高，為了提升自身的優(yōu)勢(shì)與競(jìng)爭(zhēng)力，采礦工藝與采礦方法不斷創(chuàng)新與優(yōu)化，各種新技術(shù)新設(shè)備不斷推陳出新，為降低投入，提升煤礦開采質(zhì)量提供了有利的保障。本文針對(duì)煤炭開采過程中的工藝方法進(jìn)行研究，重點(diǎn)介紹采礦方法的應(yīng)用與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煤礦挖掘；井下煤礦；露天煤礦；工藝方法

引言

我國(guó)是煤炭開采大國(guó)，也是煤炭進(jìn)口與消費(fèi)大國(guó)，如何提高煤礦開采效率，保證開采質(zhì)量，提升能源物質(zhì)的利用，是當(dāng)前煤炭企業(yè)的重要議題。煤礦企業(yè)為了提升效益，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，在改進(jìn)開采設(shè)備，提升開采機(jī)械自動(dòng)化程度的基礎(chǔ)上，通過采礦工藝與方法上的不斷優(yōu)化與創(chuàng)新，提升采礦質(zhì)量，降低采礦過程中事故發(fā)生的概率，最大化的利用資源，實(shí)現(xiàn)提高采礦的綜合效率。本文著重介紹采礦工藝流程、方法，并對(duì)采礦工藝的發(fā)展進(jìn)行詳細(xì)探究。

1 煤礦的開發(fā)與采礦過程介紹

1.1煤礦的開發(fā)過程簡(jiǎn)介

煤炭的開發(fā)與生產(chǎn)通常分為兩大過程：礦場(chǎng)的開發(fā)過程與礦石的開采過程，即首先是對(duì)礦山的開發(fā)，如地下礦井需要深度挖掘采礦通道，直通到礦石位置，然后構(gòu)建開采體系，進(jìn)行下一步的礦石開采。煤礦的開采與生產(chǎn)過程是指在礦山的開發(fā)過程完成后，建立采礦體系，設(shè)備安裝，進(jìn)行采礦直到礦石運(yùn)輸以及交付的過程。

1.2礦石的開采流程介紹

采礦的生產(chǎn)過程包括以下幾個(gè)方面：一、礦石的分離，切割。二、礦石的回采，礦石的回采分為落礦與出礦兩大部分，將礦石以標(biāo)準(zhǔn)的尺寸從礦床上分離的進(jìn)程稱為落礦。落礦通常的方法是使用炸藥進(jìn)行爆破或使用機(jī)械化設(shè)備進(jìn)行開鑿。出礦，是指將標(biāo)準(zhǔn)大小的碎礦石從礦道內(nèi)運(yùn)出的過程，通常使用機(jī)械化設(shè)備進(jìn)行搬運(yùn)。三、礦石的運(yùn)輸，是指礦石在經(jīng)過回采以后，將礦石運(yùn)輸?shù)絺}(cāng)庫或交付到礦石加工廠的過程。四、井道的管理。五、運(yùn)輸過程中混礦，是指在運(yùn)輸期間使礦石均勻混合的過程。六、井道內(nèi)廢石清理，是指對(duì)礦道內(nèi)產(chǎn)生的廢石進(jìn)行清理與排廢。

2 煤礦開采的主要方法

采礦的工藝方法根據(jù)礦床的地質(zhì)條件、礦床內(nèi)礦石的性質(zhì)、使用的設(shè)備、施工技術(shù)等因素的不同采用的方法也不同，工藝流程、使用的機(jī)械化設(shè)備、運(yùn)輸方法、井道的排布都需要根據(jù)礦山的實(shí)際情況而定，沒有哪個(gè)礦床的條件是相同的，相應(yīng)的采礦工藝與方法就會(huì)發(fā)生變化，選擇最優(yōu)的方案提升經(jīng)濟(jì)效益，降低能源的消耗，是制定采礦工藝與方法的總體原則：

2.1地下井工的采煤方法介紹

煤礦根據(jù)礦石的存在形式可以分為“井工”與“露天”兩種形式，采煤方法也主要根據(jù)這兩種不同的煤礦形式進(jìn)行劃分。地下井工采煤的方法與應(yīng)用分為壁式采煤與柱式采煤兩種：

壁式工藝采煤，由于礦層厚度上的差別，較薄或厚度適中的礦層通常使用長(zhǎng)壁式一次采煤法，如果礦層的厚度較厚，實(shí)際采煤過程中會(huì)將煤層進(jìn)行分層，變?yōu)檩^薄的煤層再進(jìn)行長(zhǎng)壁開采。壁式采掘根據(jù)其設(shè)備的開采軌跡分為長(zhǎng)壁與傾斜角度兩種，長(zhǎng)臂開采其運(yùn)動(dòng)軌跡是直線的，而傾斜角度開采其運(yùn)動(dòng)軌跡與法線方向會(huì)傾斜一定角度，根據(jù)礦石的地質(zhì)條件選擇不同的壁式開采方式以提高開采效率。壁式井工煤礦開采方式其工藝方法主要有爆炸工藝、通用機(jī)械化采煤工藝、自動(dòng)機(jī)械化采煤工藝。爆炸工藝是通過在長(zhǎng)壁的煤礦開采表面，使用炸藥爆破的方式與方法進(jìn)行煤礦的開采過程。機(jī)械化與自動(dòng)機(jī)械化采煤工藝是根據(jù)使用設(shè)備的自動(dòng)化程度來劃分，整個(gè)采煤過程全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的方式稱為自動(dòng)化機(jī)械采煤?，F(xiàn)代的采煤設(shè)備已經(jīng)向著高度集成自動(dòng)化的方向發(fā)展，為采煤效率的提升提供了必要條件[1]。

柱式工藝采煤，柱式采煤可以理解為將煤礦分為若干小的礦房，這些礦房之間由通道相連，在礦房開采后只剩下一個(gè)個(gè)的支撐柱子，根據(jù)這些柱子的形狀將此種采煤方式稱為柱式采煤。礦房在開采以后剩下的柱子最后進(jìn)行開采。柱式采煤法也分為多種形式如典型的煤房式，煤房與煤房之前通過煤柱間隔的煤柱式，以及巷柱式等等。

2.2地上露天礦場(chǎng)采煤方法介紹

地上露天式煤礦的采掘方法主要按礦床的平緩程度而采取不同的采礦方法，其開采工藝分為間隔式、循環(huán)式、半連續(xù)式三種工藝。礦床的傾斜角度小于十二度平緩礦床的開采，根據(jù)礦場(chǎng)巖石的地質(zhì)條件不同選擇不同的開采工藝，循環(huán)式效率最高，適合于地質(zhì)情況較為松軟的礦層，而間隔式不受礦層質(zhì)地限制，但效率相對(duì)較低。半連續(xù)式則介于兩者之間，效率適中[2]。

對(duì)于煤礦礦床的傾斜角度大于十二度的傾斜礦床，采礦的方法主要有階梯法、分區(qū)域分時(shí)法等。階梯法是使用機(jī)器挖掘臺(tái)階，將采掘平臺(tái)設(shè)在臺(tái)階上的方法。分區(qū)分時(shí)法是指對(duì)陡度大或區(qū)域大的礦層分區(qū)域的不同時(shí)間加以開采，分區(qū)域分時(shí)間開采主要目的是先將礦層厚，品質(zhì)好的區(qū)域率先開采。

地上露天礦場(chǎng)的開采過程主要是現(xiàn)場(chǎng)爆破、采掘礦石、裝運(yùn)、排土。在開采過程中要確保施工的安全，防止事故的產(chǎn)生。

3 煤炭開采工藝展望

我國(guó)現(xiàn)代煤礦的開采工藝發(fā)展十分迅速，但綜合技術(shù)相比發(fā)達(dá)國(guó)家還有差距，未來的開采技術(shù)主要向機(jī)械自動(dòng)化開采方向發(fā)展，注重自主技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，提高設(shè)備的安全與施工過程中的安全，提升開采質(zhì)量以及開采效率。智能化是未來開采技術(shù)發(fā)展的方向，由于煤礦開采過程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生事故給工人及煤礦企業(yè)帶來安全及財(cái)產(chǎn)隱患，因此人工智能是未來主要趨勢(shì)。節(jié)能、環(huán)保、減排及提高效率也是煤礦開采重點(diǎn)發(fā)展的方向，當(dāng)前煤礦開采過程中對(duì)環(huán)境的破壞以及對(duì)周圍環(huán)境的影響非常大，隨著技術(shù)的進(jìn)步，未來的煤礦開采會(huì)降低對(duì)環(huán)境的破壞，保護(hù)人類的生存環(huán)境。

4 結(jié)束語

綜上，煤炭是我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要能源物質(zhì)，我國(guó)當(dāng)前的煤礦開采技術(shù)發(fā)展非常迅速，露天、井下開采的機(jī)械化程度很高，隨著科技的進(jìn)步，未來會(huì)向著智能、機(jī)械自動(dòng)化、節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展，提升開采的綜合效率，節(jié)約能源，提高開采質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 任建華.試論煤礦采掘中的采礦工藝及采礦方法[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2017（4）：150-151.

[2] 侯存虎，杭忠國(guó)，孫慶波.探究礦井采掘生產(chǎn)中的采礦工藝與方法[J].科學(xué)家，2017，5（4）：37-37.