一、采矿工程工艺特点和存在的问题
(一)工艺特点
采矿工艺流程具有较强的复杂性,需要在开采前勘查现场环境,根据现场的不同地貌和实际情况,与以往的成功案例相结合,全面综合分析相应的数据,预测和排除影响开采安全的所有不利因素,对合理科学的采矿工艺流程进行制定的同时,对每个生产环节的安全性予以有效保证。其中,在开展井下采矿作业时,需要通过地下井巷的挖掘,有效开展地下采矿作业。地下开采场地受到环境等诸多因素的影响,具有较强的复杂性和危险性,最为常见的灾害分别是矿井煤尘、瓦斯、水、通风、火、顶板等。当矿井内掺杂矿尘或有害气体时,井下空气成分受到影响。
1 采矿工程与采矿技术的特点
(1)采矿方式复杂。我国幅员辽阔,各地地质条件、地质构造、水文条件复杂,因此采矿方式也复杂多样。就煤炭开采而言,有立井开拓、平硐垌开拓、斜井开拓、综合开拓四种方式,还可根据井型分为露天开采与深井开采;就有色金属开采而言,也有立井开拓、平硐垌开拓、斜井开拓、综合开拓四种方式,有色金属采矿也可分为露天井与矿井[2]。——必须根据矿山的实际条件,具体情况具体分析,选择科学的采矿方式。
(2)井下采矿工艺复杂。由于井下环境复杂,要面对瓦斯突出、地下水涌出、冲击地压、燃烧、爆炸、坍塌、熱害等各种不确定危险,因而井下采矿工艺也较为复杂。井下作业不仅需要做好掘进、回采,还必须做好通风、排水、供电、运输等各个辅助环节的工作。且同一个矿井不同地段的地质条件、地质构造都可能存在着较大的区别,这就更加增添了井下采矿的难度,技术人员必须根据矿井内部的具体情况,选择多种采矿工艺,否则便无法保证作业安全。
(3)井下开采技术管理亟待转型。长期以来,井下开采走的是高投入、高耗能、高耗水、高排放、高污染、低产出、低效益的粗放型增长道路,以致矿业企业生产成本多年来居高不下。据统计,2014年中国采矿业利润率为9.67%,2016年下降为3.68%;2016年,矿业净资产利润率、资产利润率均为负值;2013年以来,国内煤炭、黑色金属、有色金属矿业生产都出现了大面积亏损[3]。面对矿业生产经营上的危机,井下开采技术管理必须转型,从粗放型转向精细化,否则无法提高生产效率,压缩生产成本。
(二)存在的问题
煤炭资源作为不可再生资源,需要在长期的历史环境以及地质变迁中才能形成,并在推动经济建设发展中占据着重要地位。因此,加强开采工艺的研究和应用至关重要,确保采矿质量和效率有效提升,极大限度地防止由于技术等原因,导致资源浪费的现象出现。目前,在众多小型煤矿企业中,煤矿开采过程中普遍存在开采技术设备及人员专业技能等方面不足的情况,资源回采率较低、资源浪费现象严重。随着浅层煤炭资源的不断开发,资源已逐渐匮乏,针对深底海底和地壳新型开采技术开发力度不足,需要加大开采技术、勘探技术以及高效应用几方面的研究力度,使煤矿资源综合利用得以有效发展。通过开采新工艺、新技术的应用,成本得到有效降低,生态环境的目标得以實现,进一步促进社会的可持续发展。
二、采矿工程技术应用分析
(一)空场采矿技术
此采矿技术主要将采矿过程分为矿房和矿柱两部分,前者先开采,并在开采过程中加大矿柱和围岩的维护力度,使矿房的强度得以增强。另外,通过采矿工艺技术的应用,开展有效的矿房回采作业,同时应及时对采空区域进行回填,在矿房回采作业时,利用填充料进行填充。
(二)填充采矿技术
此技术作为人工支护采矿技术,在采矿中具有较强的适应性。在推进回踩工作时,利用填充材料对矿房或者矿块中的采空区进行填充,并采用控制地表移动、围岩崩落以及地压管理等措施,在填充体或在相应保护措施下进行作业。此技术作业安全系统较高、矿石回采率高,能够有效避免矿石自燃引起火灾等安全事故;其不足之处在于施工成本较高、工艺较为复杂,以及劳动生产率不高等。
(三)崩漏采矿技术
此技术需要与开采实际情况相结合,在回采工作实施过程中,合理制订技术方案和计划,确保矿洞中的围岩崩落得以有效实施,填充采空区域,并进行回采作业,同时确保地压有效管理和控制的目的得以实现。
(四)加固岩体技术
此技术主要利用锚索等工具,针对采矿的顶板、溜井、硐室、围岩等周围稳固性不足的岩体有效加固;同时采用注浆的方法,将泥浆注入破碎岩体和流沙,使其能够得以加固,使井巷作业的顺利开展得到有效保障。
(五)溶浸采矿技术
作为现代化的化学采矿技术,此技术需要对开采矿产的物理和化学特性进行了解,对溶浸液进行合理选择,并将其注入矿层之中,使其与矿层产生反应,进一步合理筛选从矿层中浸出的有效成分,并通过成分固态转化为液态的方式有效回收。
(1)露天开采技术。露天开采指的是从敞露地表的矿场剥离岩石,得到矿石的作业过程。露天开采包括穿孔、爆破、采装、运输、排土各个环节;与井下开采相比,露天开采资源利用率高、回采率高、贫化率低,成本低、劳动生产率高、劳动条件好。但露天开采需要排出大量废石碎石,需要占有大量农田,初期投资较大,且露天开采受气候影响较大,不能全天候连续作业。
(2)地下采矿技术。地下采矿指的是通过在矿床内开拓地下巷道,把矿体分割为井田、阶段、采区,以矿块为基本同采单元进行回采;地下采矿包括落矿、搬运矿石、地压管理等各个环节。同露天开采相比,地下采矿技术难度要高得多,但由于我国绝大多数露天矿床开采殆尽,且大多数煤矿、黑色金属、有色金属深埋地下,因此必须采用地下开采方式。常用的地下采矿方法包括充填采矿法、空场采矿法、崩落采矿法等。目前,国外正在推行煤炭地下气化技术,这是值得我们学习借鉴的。
三、结语
目前,随着各种能源需求量的不断增长,作为重要的经济建设项目,煤矿开采需要遵循节能环保原则,在生态环境得到有效保护的前提下,研究和应用采矿工程的工艺和专业技术。同时,随着煤矿开采企业数量和规模的不断增长,采矿技术也朝着数字化、智能化的方向发展;随着生态环保意识和新技术的引入,生态维护型采矿技术也得到广泛关注,企业经济效益和社会效益得到有效提升,进一步增强企业的市场竞争力,提高信誉度。
(作者单位为长治市应急局煤炭安全纠察支队)
参考文献
[1] 张琳.煤矿采矿工程中的采矿工艺与技术分析[J].环球市场,2017(008):194.
[2] 梁芝晏.煤矿采矿工程中的采矿工艺与技术解析[J].技术与市场,2018(7):115.
[3] 范志勇.煤矿采矿工程中的采矿工艺与技术分析[J].工程技术研究,2016(5).
[4] 冯秀武,王瑜乾.煤矿采矿工程中的采矿工艺与技术分析[J].南方农机,2017,48(008):64.
作者简介:
赵金超,1978年5月11日出生,籍贯:黑龙江省七台河市,学历:大学本科,研究方向:采矿工程。