井下采礦技術(shù)及井下采礦發(fā)展趨勢【論文】_第1頁
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井下采礦技術(shù)及井下采礦發(fā)展趨勢礦產(chǎn)資源一般埋藏于地下,需要進(jìn)行井下開采。但是,井下環(huán)境復(fù)雜、惡劣,使得井下采礦工作難且危險系數(shù)高。為此,在井下采礦中,采用與礦區(qū)實(shí)際情況相符的合理的采礦技術(shù)是實(shí)現(xiàn)安全、高效采礦的關(guān)鍵。本文分析井下采礦技術(shù)特征,通過介紹幾種先進(jìn)的技術(shù)來剖析井下采礦技術(shù)的發(fā)展走向。礦產(chǎn)資源是社會存在和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),大約80%的原料、95%的能源、70%的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料和30%的飲用水源自礦產(chǎn)資源,也就是說社會變遷和生產(chǎn)力的發(fā)展在一定程度上取決于礦產(chǎn)資源。但是,礦產(chǎn)是一種不可再生的、空間分布不均衡的、賦存狀態(tài)復(fù)雜且數(shù)量可變的資源。對此,為了穩(wěn)定國家經(jīng)濟(jì)和推動國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,深入研究礦產(chǎn)資源井下開采技術(shù)非常必要,即:及時掌握井下采礦的發(fā)展趨勢,適時改進(jìn)井下采礦技術(shù),以滿足井下采礦對安全、質(zhì)量和效率的要求。1井下采礦技術(shù)特征井下采礦技術(shù)類型多樣近年來,我國礦產(chǎn)資源開采技術(shù)發(fā)展快是不爭的事實(shí),但是盲目開采卻引發(fā)了能源資源短缺、環(huán)境破壞和生態(tài)失衡等問題,從而威脅到了整個人類社會的健康發(fā)展。井下采礦技術(shù)類型多樣,適應(yīng)于不同的井下作業(yè)環(huán)境。目前,長壁開采技術(shù)是一項(xiàng)廣泛應(yīng)用的井下采礦技術(shù),其最常見于井下開采中,因其表現(xiàn)出操作簡便、作業(yè)高效且安全的特點(diǎn)。井下采礦技術(shù)復(fù)雜相較于露天采礦,井下采礦施工條件更復(fù)雜,面臨的安全形勢更嚴(yán)峻。可見,井下開采是一項(xiàng)高難度的工事,首先要求投入充足的財力、人力和屋里,以實(shí)現(xiàn)井下安全作業(yè);其次,在在井下采礦作業(yè)前,做好一切安全準(zhǔn)備工作,以保障作業(yè)人員安全為前提,并做好施工設(shè)備的安全、高效運(yùn)轉(zhuǎn)工作,以免因設(shè)備故障引起坍塌、火災(zāi)等井下采礦事故。井下采礦技術(shù)更新快時代在進(jìn)步,井下采礦技術(shù)更新不斷加快已經(jīng)成為了不爭的事實(shí)。面對這一社會形勢,采礦企業(yè)唯有不斷更新和完善采礦技術(shù),緊隨時代步伐,研發(fā)新的井下采礦技術(shù),培養(yǎng)專業(yè)的技術(shù)人才,才能在激烈的競爭中獲勝??傊?,井下采礦技術(shù)具有較強(qiáng)的針對性、創(chuàng)新性,要求與人類社會實(shí)現(xiàn)同步發(fā)展。2井下采礦技術(shù)深井開采技術(shù)目前,深井開采技術(shù)(或稱井下深部開采技術(shù))是一項(xiàng)應(yīng)用最多的井下采礦技術(shù),其施工工藝見圖1。結(jié)合圖1,在深井開采中,礦層、巖層的壓力將會隨著開采深度的增加而增大,所以要求開采人員準(zhǔn)確計(jì)算不同礦層的垂直距離、巖層的承壓力,準(zhǔn)確定位巷道的位置,并利用專業(yè)的泄壓設(shè)備泄壓,從而保障深井安全生產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在深井開采中,用水量一般會隨著開采深度的增加而增多,要求采礦人員在整個開采作業(yè)中合理抽水,以維持井下環(huán)境的安全。另外,礦井深部溫度不高,要求采礦人員運(yùn)用HEMS降溫?fù)Q熱系統(tǒng)合理控制溫度,以改善采礦人員的工作環(huán)境。緩傾斜開采技術(shù)緩傾斜中厚礦體的礦巖條件穩(wěn)定,我國一般采取分段崩落采礦法、水平分層填充采礦法、爆力運(yùn)搬空場采礦法、分段空場采礦法和房主采礦法等采礦技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中,要求開采人員從井下客觀實(shí)際出發(fā),如礦層傾斜度,采取合理的井下采礦方案。另外,在下井采礦作業(yè)前,要求采礦人員先勘察清楚礦體結(jié)構(gòu)特征,再合理分段(一般分為礦段、盤區(qū)),然后針對不同分段開展相應(yīng)的井下開采作業(yè)。以房柱采礦法為例。房柱采礦法的技術(shù)原理是先畫出回采單元,再按照一定規(guī)則交替布置礦柱、礦房。山東某礦體采用了一種人工墊層分采分爆房柱采礦法,其開采技術(shù)條件包括:礦體底、頂板圍巖分布著極限抗壓強(qiáng)度高、構(gòu)造致密的蝕變花崗巖;礦體賦存狀況是底板上層礦體厚1.6~5m,底、頂板之間的廢石夾層厚約0.8m,廢石夾層與上方頂板之間的礦體厚1.1m,且礦體厚度變化不均,收縮、膨脹明顯。在具體施工中,首先,結(jié)合該礦體的賦存狀況布置采場,即:對穿插脈巖、局部厚約2~6m的礦體劃分采場,順著走向布置礦塊,并在采場中間隔6~8m布設(shè)Φ3m的不規(guī)則礦柱,用以維護(hù)地壓;其次,在礦房中,順著下層礦體底板采準(zhǔn)切割礦體,從而得到一個采準(zhǔn)-切割-回采的自由面;第三,結(jié)合該礦體及其廢石夾層賦存狀態(tài),劃分作業(yè)面,具體劃分為上、下層礦石和中層廢石三層,并從下往上分步回采,具體操作工藝見圖2。井下支護(hù)技術(shù)井下采礦的危險性非常高,而井下支護(hù)技術(shù)可有效保障井下采礦的安全。井下支護(hù)的技術(shù)原理是在井巷空間中支撐木材、鋼材、石材和混凝土等不同的材料,以維持巖層的穩(wěn)定狀態(tài)。為了順應(yīng)井下采礦行業(yè)的發(fā)展,井下支護(hù)技術(shù)同步實(shí)現(xiàn)了更新?lián)Q代,如錨桿桁架技術(shù)。錨桿桁架由兩根漲殼式錨桿、若干高強(qiáng)度鋼桿組成,現(xiàn)已在井下采礦中廣泛應(yīng)用。3井下采礦技術(shù)的發(fā)展趨勢采礦設(shè)備大型化隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,礦產(chǎn)資源需求量與日俱增,而為了適應(yīng)這一發(fā)展形勢,要求改進(jìn)采礦設(shè)備,即淘汰掉傳統(tǒng)的采礦設(shè)備,改用一些大型的采礦設(shè)備,繼而不斷完善井下采礦體系。如在井下穿孔爆破中,大型爆破設(shè)備的使用不僅縮短了爆破作業(yè)時長,還提高了爆破的效率,同時大大減小了工作偏差。采礦技術(shù)智能化數(shù)據(jù)顯示,我國超過75%的煤礦實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化采礦,其中大型煤礦機(jī)械化程度高達(dá)95%。隨著物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)和人工智能技術(shù)的發(fā)展,將新型技術(shù)引入煤炭開采中是一種不可逆的趨勢,且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)的突破式發(fā)展,將會出現(xiàn)一種煤礦智能化無人開采理念——智能自適應(yīng)開采技術(shù)模式,這都表明了我國井下采礦技術(shù)正在朝向智能化方向發(fā)展,也就是說井下采礦技術(shù)從機(jī)械化、自動化到智能化是一種必然的趨勢。井下開采綠色化地球是人類賴以生存的母親,環(huán)境一旦遭受破壞,人類將會遭遇滅頂之災(zāi),所以環(huán)保是人類社會永恒不變的主題。在礦產(chǎn)資源開采中,環(huán)境破壞問題一直都很突出,且尚未從根本上扭轉(zhuǎn)局勢。在這種情況下,如何減輕井下采礦造成的環(huán)境問題備受關(guān)注,這就表明了實(shí)現(xiàn)井下開采的綠色化是時代的要求,即以環(huán)保、綠色、低碳、高效作為井下采礦技術(shù)發(fā)展的標(biāo)桿。目前,瓦斯與煤共采技術(shù)和煤炭地下氣化技術(shù)等都屬于綠色的井下采礦工藝,其有助于降低井下采礦貧化率,提高采礦效率和保障井下作業(yè)安全。4結(jié)語綜上,井下采礦作業(yè)總的要求是安全、綠色、高效,井下采礦技術(shù)研究應(yīng)始終以此為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn),

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