摘要：伴随煤炭能源储量的不断缩水和下降，煤炭资源面临枯竭的危险，尤其是浅层煤矿及露天煤矿的储量锐减。为了保证煤炭资源的持续供给，煤矿深井开采逐步普及，随着开采深度的增加，煤矿矿压不断增加、底部巷道维护难度加大、煤矿围岩受到矿压冲击而崩塌的危险性不断累积、煤矿井下瓦斯浓度升高，井下作业面临的综合环境更加复杂。文章对中国煤矿智能开采科技创新与发进行了研究分析，以供参考。
关键词：煤矿；智能开采；发展
1前言
我国现代大规模开采煤炭过程中，对环境所带来不良影响是多层面的，其中还会给水资源带来较大的损坏和污染，导致土地结构遭受破坏，甚至是在使用煤的同时会导致二氧化碳的不断产生。在煤矿开采过程中这样的破坏和污染情况，也约束了煤矿产业的进一步发展，需要对本来粗放型的开采技术进行改进和完善，其中要大大的着眼于开采技术，围绕环保层面展开，使其在使用时，能够在很大程度上强化资源开采的水平，并且不会给环境造成非常大的破坏，使得煤矿开采技术的发展更加科学和合理，与此同时需要将可持续发展作为煤矿开采技术发展的主导趋势。
2深井煤矿开采的主要技术问题分析
2.1井下瓦斯浓度高，开采位置空气温度较高
随着煤矿矿井开挖深度的增加，瓦斯浓度逐步提升，且随着深度的继续增加，瓦斯浓度上升的速率越来越快。此外，除了煤矿井下瓦斯浓度的增加外，煤矿井下围岩的应力值同时提升，在开采作用力的扰动下，很容易破坏井下围岩面的稳定性，出现冲击崩塌事故，由于拟分析的煤矿其主矿井深度在1200m左右，在这种开采深度范围内，一旦煤矿瓦斯与围岩冲击矿压力出现耦合作用，出现系统性的动力失稳灾害的概率将显著提升。另外，在深井煤矿的防突技术上还存在一定的缺陷和不足，当前，国内在深井煤矿开采中积累的瓦斯浓度参数数据总体不足，对于不同深度范围内的瓦斯浓度估测模型及方法还不够科学，尤其在深度超过800m以上的深井煤矿，相关的参数积累和模型分析及预判能力更加不足。除了瓦斯因素外，深井温度过高也是主要的问题之一。通过对该深井煤矿的开采温度进行观测，发现，该煤矿的温度恒定位置位于井下30m深度位置，温度值为16℃，且随着开采深度的推进，深度推进到1000m以上，井下岩体的温度高达40℃以上，虽然采用了一定的通风降温措施，但是开采位置的温度仍然超过限定值。井下温度过高，容易引起井下可燃气体自燃及人员中暑问题。
2.2深井下冲击矿压风险累积、井下结构支护南难度进一步增加
经过调查统计发现，本文研究的该深井煤矿在前5年的开采中总计出现过5次井下冲击矿压事故。由于井下矿压累积较高，围岩自身强度难以抵抗压力影响，导致巷道内的通风设备、支护结构及煤矿开采机械设备受到不同程度的挤压和损坏，严重影响了深井的正常开采，且井下深度一旦超过1000m,则随着井深的不断增加，冲击破坏的程度将以指数形式增长。
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3实现智能开采技术发展的措施
在经济条件和政策允许的条件下，对矿区实现集成化、系统化、信息化和自动化改造，有选择性地关闭生产效率低的小矿井，扩大生产规模，提高生产效率。对生产过程和生产工艺实现自动化和信息化，能大大提高矿井的效率和安全性。此外，可以通过改善巷道和机械设备的布置形式，提高煤矿矿井系统整体的协调性。
煤矿企业应投入大量经费，引进和开发先进的生产设备，培养大量技术型人才。自动化技术应是煤矿企业投入的重点，实现矿井提升运输、通风自动化管理水平的提高，提高安全性。煤矿开采处于围岩中，围岩控制是煤矿开采所要解决的重要问题，它关系着煤矿生产的安全性。根据围岩控制理论，当地应力增加，围岩强度降低时，围岩极易产生松动等情况，存在重大的安全隐患。所以，在进行围岩控制时，应充分估计围岩强度，选择合理的支护形式。另外，在保证安全的情况下，降低围岩控制的成本也十分必要。
3.1深矿井开采技术
随着煤矿开采进入深部开采阶段，面临的问题逐渐增加。一方面围岩所承受的压力增加，另一方面围岩所承受的流体压力增加，例如温度、水压等。在深矿井进行煤层开采时，开采的不确定性增强，随时面临着冲击地压、煤与瓦斯突出及地热的威胁。煤矿开采时岩层控制难度增加，通风难度也增加。因此，需要针对深部围岩开发有效的围岩控制技术及配套的设备。
3.2三下采煤技术的发展
三下采煤对环境造成了不可逆转的破坏，主要体现在两个方面：一方面造成开采区域的地下水被污染和断流；另一方面开采时可能破坏建筑物，不利于建筑物的正常使用。所以，在进行三下开采时，应对开采所造成的地表沉陷进行预计，提前采取措施保护建筑不受破坏。另外，必要时应该运用岩层移动规律，实现对煤层的保水开采，进一步改进和发展煤矿水源保护开采技术，充分分析地表特点，改善煤矿充填减沉开采技术。
3.3矸石排放问题
煤矿周围存在大量煤矸石，这些煤矸石不仅占用土地，而且会造成严重的环境污染。针对煤矿开采过程中产生的矸石，一方面，可以通过多布置煤巷减少矸石的排出；另一方面，在单一煤层开采时，可以将矸石直接填进煤层开采留下的采空区内，这样不仅减少了矸石量，而且可以控制地表的沉陷量。此外，由于煤矸石内也含有少量的煤，可以用来发电，实现对资源的综合利用，提高矿井的经济效益。
4结束语
煤炭是中国重要的能源，在中国经济建设中发挥了不可替代的作用。由于中国地质条件复杂，煤矿开采过程中会发生安全事故，因此在提升效率的同时保证矿工的生命安全也是十分有必要的。中国现在经济已经开始转型，为了保证煤炭产业的竞争力和活力，未来煤矿开采应由劳动密集型向技术集约型转变，将更多的高新技术用在煤炭的开采上。同时，应对未来的挑战时，一方面，中国煤炭已经进入深部开采阶段，开采所面临的技术问题突出；另一方面，煤矿开采带来的环境问题日益突出，在这种情况下应该革新煤矿的开采技术。
参考文献：
[1]徐朝政,崔先泽,黄诗冰.潘一东矿深井软岩巷道变形特性与支护对策[J].煤矿安全,2013(12):54-57.
[2]国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社,2016:137-145.
论文作者:于云凯
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2019/1/7
标签：煤矿论文; 围岩论文; 井下论文; 深井论文; 瓦斯论文; 矿井论文; 技术论文; 《基层建设》2018年第33期论文;