煤矿安全开采技术创新研究

兰宝军（百色百矿集团有限公司，广西 百色市533000）

煤矿安全开采技术创新研究

兰宝军（百色百矿集团有限公司，广西 百色市533000）

煤矿是我国重要能源之一，随着科学技术的发展和进步，大大带动了煤矿产业中采矿技术的完善。但在煤矿开采的实际过程中，仍存在诸多尚未解决的问题，比如井下开采的安全问题，越来越多井下事故的发生说明了煤矿安全开采技术的不完善。本文主要从煤矿开采导致安全事故发生的原因入手，对矿山压力测试进行分析，以此来提高煤矿开采的安全性，在一定程度上，避免地面沦陷现象的发生，从而实现我国煤矿开采量的提高。

煤矿安全；开采技术；安全生产

1 前言

一般情况下，煤矿开采是在复杂的地质环境下进行的，需要对巷道进行挖掘，在开采过程中存在诸多危险因素，且煤矿开采工作要在近千米的深度下进行，尽管现阶段开采技术得到一定程度的改善，但煤层还是遭到了不同程度的破坏，由此可见，实现煤矿开采质量的提高对避免安全事故的发生具有重要意义。可对煤矿开采环境进行预测，并在矿区填充些许实物，以此来避免开采过程中发生地面塌陷事故，造成人员伤亡。

2 煤矿开采与事故发生的因果关系

制约煤矿安全开采的技术障碍：

现阶段，对煤矿安全开采技术具有一定制约作用的因素主要有：

（1）缺少对安全预防基础理论方面的研究。目前，资金和劳动力直接限制了煤矿开采工作的开展，相关研究学者并未对此进行针对性研究。导致安全事故频繁发生的主要原因就是瓦斯，瓦斯泄露的危险系数较大，产生的危害也最严重，但在对瓦斯运动规律方面的研究并未取得一定成效，从而无法保障井下开采的安全。

（2）探测技术发展较为落后。对煤炭勘探产生影响的主要因素就是煤层深度，实际开采和生产情况和预计之间存在一定偏差，且勘测到的基本为煤层中的浅层部分，目前的开采技术无法对较深的煤层进行挖掘。

（3）矿区井下瓦斯的抽放率较低。虽然我国矿产资源较为丰富，但由于受到地形的影响，地质条件较为复杂，导致大部分煤矿资源还未得到完全开采。其中，煤炭的主要组成部分为石炭二迭纪煤层，其瓦斯含量较多，导致煤层过软，透气效果较差，从而对煤层内瓦斯的排放造成一定难度。随着社会经济的发展，针对煤炭企业实行集约化管理，煤矿开采的规模在不断扩大，瓦斯等危险性较大的流动场给煤炭的开采造成较大难题，是煤矿生产经营的主要安全隐患。

3 以矿山压力理论为指导的煤矿安全开采

3.1 矿山压力理论的相关定义

矿山压力理论主要是指根据矿山压力的现象，在对矿山压力进行分析的基础上，对岩石覆盖层的实际运动状况进行阐述，并发现其运动规律，有利于对煤矿开采程序实行理论控制，该理论的提出能够为煤矿开采提供有力保障，并对采矿场的支护效果进行完善，从而保障煤矿开采安全性的提高。

3.2 工程理论与先进技术的结合

和发达国家相比而言，我国在煤炭开采方面较为落后，具有一定的局限性，煤矿开采过程中安全事故和地表塌陷现象频繁发生。煤矿开采安全事故发生的主要原因在于开采前未能对岩层的运动规律进行分析，就展开大规模的回采工作，由此可见，应将先进技术积极应用到煤矿开采过程中，降低安全事故的发生率，提高煤矿开采的安全性。有效掌握岩石覆盖层的运动规律，有利于工作面长度和高度的合理确定，并通过有效的开采步骤，实现煤矿开采工作的安全性和高效性。

我国的地形和地质成分较为复杂，且在煤矿开采过程中机械化水平不高，在煤矿开采技术管理方面存在一定缺陷，因此，在煤矿开采的过程中，可将矿山压力理论作为主要支撑，岩石动力学作为基础，通过现代化信息技术的运用，对煤矿开采体系进行完善，并运用智能化和可视化技术，对煤矿开采地区的地形和地质进行勘查，并在勘查的基础上，制定详细的开采计划，再将煤矿开采的相关工作落实到位。

4 运用煤矿填充开采技术提高煤矿开采的安全性

4.1 常用的不迁村的采煤方式

大量的煤矿资源隐藏在村庄下，这些煤矿资源不易被开采，造成资源浪费，不利于矿井的生产，现阶段，可采用不迁村的方式来开采村庄下的煤矿资源，主要采用条带开采或填充开采的方法。

条带开采主要是指煤矿开采在基础工艺的指导下，条带主要起到间隔作用，能够有效避免地面发生沉降现象，从而提高煤矿开采量，但该方法的缺点在于煤矿采出率较低，并会造成大量煤矿资源的浪费，生产效益不高。在运用填充开采时，是在采空区填充大量的实物，用实物将煤矿置换出来，不仅能够避免地面塌陷现象的发生，还能实现煤矿开采量的提高。

4.2 煤矿填充开采的工艺

现阶段，在煤矿开采过程中，主要采用水砂填充开采和膏体填充开采的方法。

4.2.1 水砂填充开采

该方法被普遍应用到填充开采中，并取得较好的开采效果，但水砂填充技术的使用流程较为复杂，不能运用机械，因此，具有较高的开采成本，且经济收益不理想。

4.2.2 膏体填充开采

这种开采方式主要是将矿井周围的粉煤灰、工业炉渣等废弃物制作成膏状的物体，在一定压力作用下，通过运输管道将其运送至井下，用来对采空区进行填充。膏体填充要根据井下的实际情况，进行部分填充或完全填充。在选用粉煤灰等材料时，应确保这些材料的颗粒不宜过大，若材料颗粒过大，应及时采取处理措施，膏体填充物是由不同的成分构成的，应经过准确配置后，才能保证膏体流动的有效性。

5 提高安全生产的开采技术的创新策略研究

5.1 注重基础理论研究与技术研发的应用

开展研究的关键动力就是科学可靠的基础理论，有利于提高煤矿开采的安全性，降低或消除各种潜在隐患的存在，对瓦斯保障事故发生的机理问题、火灾水害和煤尘等灾害的预测及防治问题、瓦斯抽放和利用问题、无人开采和机械开发等技术问题的研发和革新具有重要意义。

5.2 大力推广与普及机械化开采的进程

保障井下煤矿开采的安全性具有一定难度，加大机械化的推广力度是未来煤矿开采的主要趋势，比如液压支架的使用能够有效避免顶板事故的发生，综采过程不需要爆破穿孔等。

5.3 提高煤矿机械制造设备的创新能力

加大煤矿开采机械设施的创新力度，并将自发研发核心技术作为基础，实现机械化水平的有效提高，首先要制定有效的技术战略，投入一定资金，将重点放在核心技术的研发上，比如对采煤机的创新和研发，应对快牵引、超大功率等重点技术进行保障时，可实现电机电控和滚筒齿轮使用周期的延长，实现机电系统一体化的目标。

5.4 实现自动化监测水平的提高

创建智能自动化监控系统，实现交互式的人机对话、无线电遥控、数据的采集和传输、故障诊断和警告等，能够实时在线对矿区机械故障和安全隐患情况进行检测，并及时排查预警，从而实现安全质量的有效提高。

6 井下开采的技术方案

笔者根据自身从事煤矿开采多年的工作经验来看，主要针对地面存在建筑物的区域进行煤矿开采时所需的开、开采技术作以下介绍：①在条件允许的前提下，选择自上而下的方法，对第一、第二层煤层进行有序开采；②针对顶板管理的填充可选择进行全部填充，再将矸石打碎并装袋砌筑后进行填充；③在条件允许的情况下，可在两个工作面上实行试开采，并在地面建筑物的周边设置相应的观测点，并定期观测建筑物的沉降数据，并将观测结果记录下来；④正式展开煤矿开采工作的前提是建筑物地表移动数值不超过地表允许移动的值，并根据地表建筑物的保护类别，对其进行定期检查。

7 总结

煤矿开采技术和安全措施的落实情况直接对矿工生命和财产安全造成影响，矿工企业应对此予以高度重视，从而促进煤炭产业的可持续发展。煤矿安全作业的有力保障就是高水平的开采技术、科学合理的规划、高水平的工作人员、完善有效的制度、及时的救援等，这些都是保障开采作业能顺利开展的基础和核心。井下开采安全还关系到矿区开采作业的质量，因此，为了保障煤业企业的稳定发展，相关部门或企业应对煤矿安全开采技术的研究予以重视。

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TD823.2

A

2095-2066（2016）22-0057-02

2016-6-18

兰宝军（1973-），采煤工程师，本科，主要从事煤矿安全管理、技术管理工作。