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我国井下现代采矿技术、发展现状及现存问题

2023-08-02 冶金行业培训评价网 640

  我国地幅辽阔,矿产资源丰富,自新中国成立以来,我国就在逐步发展采矿科学技术,时至今日,矿物资源已经成为维系我国社会发展的根本性资源。数十年来,为提高我国采矿科学技术水准,提高采矿效益,实现增收、增产这一现实目标,我国数十年来持续开展采矿科学技术研究,取得了一定成果。但是从当前的实际情况来看,我国井下采矿技术发展水平仍旧普遍落后于发达国家,而外部客观因素,要求不断提高采矿作业水准,提高采矿作业安全性以及经济效益,因此立足于当前的实际情况,系统回顾、梳理数十年来我国采矿科学技术发展进程,从而为我国矿业生产提供有价值的理论参考。

  (1)井下常用煤矿开采技术

  目前,我国煤矿井下开采技术已经基本形成了完善的技术方法体系,采矿技术也处于不断完善、发展的状态,采矿工艺表现出多层次、多样化的特征,多数井下采矿技术方法都表现出较强的安全性、稳定性。如全面采矿法、崩落采矿法、充填采矿法,这些采矿技术方法需根据矿区实际情况合理应用。

  一是全面采矿法。该方法是指在回采过程中,合理划分矿柱、矿房,首先开始矿房的开采工作,然后根据规划要求形成矿柱。在开采矿房过程中,循序依靠井下开采区域周围的岩体作为支撑,开采区域以敞开的方式表现,所以需要根据安全形势以及生产规划,及时形成矿柱。该方法应用需建立在稳固岩体基础上,且采空区具有允许暴露一定时间的条件。全面采矿法在我国各个矿区应用相对普遍,但伴随技术不断发展,许多矿区也在淘汰全面采矿法,或将全面采矿法和其他技术方法交替使用。

  二是崩落采矿法。该方法是指在采矿过程中,充分分析矿体上方盘围岩情况,有计划的让其崩落,从而达到开采的目的,在回采过程中,需要以各个矿块的实际状态为基础,连续进行开采作业。崩落采矿法只能应用在有崩落基础条件的区域,且矿体上方不允许有过大的水体、流砂等,崩落采矿法目前适用于品质中等,允许有所损失的采矿作业,根据崩落方法,该技术还可细分为壁式崩落法、底柱分段崩落法、阶段崩落法等。

  三是充填采矿法。充填采矿法是安全性较高的技术方法,主要是指伴随回采工作面的逐步推进,采用填料来充填采空区的一种采矿技术方法,该方法以能够有效控制地面下沉、围岩崩落等问题的发生,可为采矿工作创造良好的基础条件。充填采矿法在我国已经有了数十年的应用时间,从上世纪五十年代起就在持续改进,干式充填法、胶结充填法、水砂充填法、胶结充填法等均得到了有效应用。

  (2)发展井下采矿技术的必要性

  目前,我国社会经济进入新常态发展阶段,此前资源开发遗留下的环境问题也亟待处理,井下采矿发展不仅仅要考虑到资源禀赋、技术水平、生产需求等,还需要考虑到环境因素、国家产业结构调整等。煤炭生产格局进一步向资源禀赋好、竞争能力强的晋陕蒙甘宁地区集中,中东部地区一些开采条件差、煤质差、资源枯竭的煤矿基本退出,煤炭生产集中在十四大煤炭基地。2017年,14个大型煤炭基地产量占全国的94.3%,同比提高0.6个百分点。从各矿区井下采矿工作实际情况来看,我国井下采矿技术水平仍旧显著低于发达国家,所以当前必须要推动井下采矿技术发展,立足于我国资源市场实际情况,顺应高新技术发展趋势,掌控核心技术方法,通过发展技术来提高采矿效益。从当前煤矿生产所用设备来看,我国的采矿设备无论是生产效率还是技术水准均落后于发达国家,虽然我国矿物资源丰富,但是因设备落后等因素制约,矿物开采效益始终较为低下,不利于自动化生产以及现代化控制,这对我国采矿企业的持续发展是一大障碍。

  延伸阅读:

  深度剖析:中国井下采矿技术发展现状及现存问题

  数十年来,我国井下采矿技术持续发展,目前已经有了一套基本成熟的技术体系,且采矿行业也在持续发展,技术、安全对采矿作业的重要性日益突出,广大从业者需深刻了解到井下采矿技术的发展现状,深入分析技术发展现存问题,把握住高新技术发展趋势,不断优化创新,以提高采矿生产水平。

  我国井下采矿技术发展现状

  一方面,我国井下采矿技术持续发展,勘探精度、勘探深度等不断改进,巷道掘进安全性、稳定性也在不断提高,精细化勘探、开采以三维地震技术、数字化勘探技术为核心,复杂矿区的大型矿井设计有坚实的技术保障。比如,我国自主研发的半煤岩巷掘进机,配合巷道锚杆支护、锚索支护新技术,对煤矿开采机械化以及装备支持有重要促进作用,我国矿井建设以及采矿工作开展,在技术支持下表现出良好的发展态势。同时,在配套装备的支持下,以及井下瓦斯防治技术持续发展的背景下,采矿安全可得到有效保障,地面抽采、本煤层抽采、临近煤尘抽采等瓦斯抽采技术在“先抽后采、监测监控、以风定产”的作业方针下进行了广泛的应用。由此可见,我国井下采矿技术表现出安全、效益并重的发展态势。

  另一方面,新技术对煤矿开采发展起到了重要的促进作用,比如矿压控制技术、井巷可视化布置、冲击地压防治、瓦斯治理、热害治理、深井通风等技术保持着稳定发展的态势。以“三下开采技术为例”,该技术方法以矿区地表沉降、上覆岩层运动实际情况为基础,采用模拟计算,揭示地层的变化规律以及地表的变化规律,以满足矿井开发参数优化以及开采系统优化需求,并为采空区填充技术应用提供基础支撑。

  总体来看,我国采矿技术朝着高效化、安全化、集约化的方向持续发展,并将提高采矿效率、保障采矿安全、提高安全效益、提高经济效益作为基础目标,同时依托于井下作业机械化改革,井下生产基本实现了规范化管理以及标准化管理,环境治理、安全控制等相关研究也在持续开展。比如,近几年,瓦斯勘测技术从简单的物理勘测,转变为智能化勘测,云计算、大数据等技术方法在瓦斯预测、勘查方面得到应用,采矿企业可获得更为丰富的瓦斯信息以及采矿信息。

  井下采矿技术发展现存问题

  一是采矿行业还需进一步规范,想要确保采矿行业的稳定发展,必须建立起完善的规章制度。从实际情况来看,我国采矿企业众多,尽管这些企业建立了基本的规章制度,但是仍旧在安全控制、技术发展、内部控制等方面存在问题,管理相对困难,井下作业粗放的情况相对普遍;

  二是中小型采矿企业,大多技术水准较低,安全管理能力较低,工作面存在走向长度过短的现象,机械化水平也有待提升,相应的安全控制措施、避灾控制措施无法有效落实;

  三是采矿企业过度关注经济效益,忽视技术发展以及安全控制,采矿本身是高危作业形式,其危险性尤为突出,同时采矿企业发展和高新技术发展有着密切关系;

  四是缺少专业技术人才,采矿行业技术发展潜力有待进一步提升。

  来源:煤观天下

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