淮南矿区矿井建设条件浅析

淮南矿区矿井建设条件浅析

发布时间：2021-07-14T07:01:56.610Z 来源：《中国科技人才》2021年第11期 作者： 林劲夫

[导读] 根据安徽省煤炭工业发展规划，为满足现有生产矿井接替需要，淮南煤炭国家规划区内新设置探矿权7个，分别为阜东勘查区、新

集二矿深部勘查区、谢桥矿南部勘查区、潘一矿深部勘查区、潘三矿深部勘查区、潘集外围勘查区、古沟－高皇勘查区。

淮南煤矿勘察设计院有限责任公司 安徽淮南 232001

摘要：淮南矿区-1000m以浅的煤炭资源均已开发建井，可供建设新井的区域主要为淮南矿区后备的潘集外围勘查区、古沟－高皇勘查

区、大兴勘查区及阜东勘查区，均为-1000m以深的资源。因深部地质环境与浅部地质环境有着本质的区别，深部资源开采是采矿界一个很

大的难题，其中最主要的是深部高瓦斯治理、深井软岩支护以及矿井高地温治理的难题。

关键词：深部资源开采；深部高瓦斯治理；深井软岩支护；矿井高地温治理

1 可供淮南矿业集团建设新井的区域及条件

根据安徽省煤炭工业发展规划，为满足现有生产矿井接替需要，淮南煤炭国家规划区内新设置探矿权7个，分别为阜东勘查区、新集二

矿深部勘查区、谢桥矿南部勘查区、潘一矿深部勘查区、潘三矿深部勘查区、潘集外围勘查区、古沟－高皇勘查区。

新集二矿深部勘查区可由新集二矿来开采，谢桥矿南部勘查区、潘一矿深部勘查区、潘三矿深部勘查区均可利用谢桥矿、潘一矿、潘

三矿现有生产系统开采，不需建设新井。

淮南矿区后备区的古沟－高皇勘查区、阜东勘查区及大兴勘查区均是省地勘基金项目，为“十二五”期间开始预查找煤区，暂时不具备

建井条件。

唯一可供淮南矿业集团建设新井的区域为潘集外围勘查区。煤炭资源赋存均在-1000m以深，13-1煤的标高为-1000m～-1500m，下伏煤

层更深，根据临近浅部矿井资料推测，本区煤层瓦斯含量在30m3/t以上，瓦斯压力在7Mp以上，地温在43°C以上。

在本区建井，井底车场水平标高要设置到-1300m～-1700m，目前国内还没有这么深的矿井，因深部地质环境与浅部地质环境有着本质

的区别，深部资源开采是采矿界一个很大的难题。

2 深井开采的主要技术难题

淮南矿区深部井的突出特点主要体现在高瓦斯煤层群开采，且煤层松软,透气性差，岩石松软且地压大，地温高。另外，开采A组煤时

尚受到太灰水的威胁。因此，实现深部煤层安全开采需要攻克诸多技术难题，其中最主要的是深部高瓦斯治理、深井软岩支护以及矿井高

地温治理的难题。

（1）深部煤层瓦斯综合治理难题

随着开采深度的增加，井田煤层瓦斯含量和瓦斯压力随之增大。潘集外围勘查区位于淮南潘谢矿区瓦斯含量最大的区域。邻近的望峰

岗深部井主采煤层瓦斯含量达20.62m3/t以上，-860m水平B11b煤层实测最大瓦斯压力达到6.2MPa，瓦斯含量高、压力大，使得瓦斯治理的

难度不断增大。

在瓦斯治理上，坚持“可保必保、应抽尽抽”的原则。但目前瓦斯治理赖以生存的方式为“打钻”，深部煤层突出性强，打钻将会遇到夹

钻、顶钻、喷孔等多种困难，煤层透气性差，例如望峰岗深部井-817m轨道石门安全揭穿13-1～4煤需耗时3～5年，主要是打钻难，抽采卸

压难。由于深部煤层太软而无法形成“钻孔”--这一抽采瓦斯的通道，目前的煤层防突及采掘工作面的瓦斯治理方式在深部将可能无法进行。

因此，深部煤层瓦斯治理为深井开采技术难题之首。

目前，淮南矿区正在开展煤层综合增透技术、强突出煤层地面钻井掏煤辅助消突技术、地面水平分段压裂钻井抽采煤层气技术攻关，

以提升抽采效果，缩短打钻和抽采时间，从而实现深部突出煤层的安全开采。

（2）深井高地压岩层控制与支护难题

矿井越深，地压越大，围岩变形量也增加。浅部的岩层及围岩的活动规律被打破，岩层在高应力作用下软化、延性化，支护难度加

大，巷道支护维护因难。朱集矿首采面运顺底抽巷(-920m标高)矿压值铅直方向为19Mpa，水平方向为22Mpa；望峰岗深部井-817m水平巷道

最大主应力为21.5Mpa。 近年来淮南矿业集团在深井支护上一直在走产、学、研相结合的道路，在深井巷道支护上不断的进行探索，采用多种新型支护方式也

没有解决巷道的长期稳定问题，巷道变形速度快，变形大，维修次数多。

深部开采巷道和采场的维护及其机理、出发点与浅部开采有十分明显的区别，这种区别的根源在于岩石所处的应力环境的区别以及由

此导致的岩体力学性质的区别。煤矿开采实践说明，在浅部十分普通的岩石，在深部可能表现出软岩的特征——蠕变性强。可靠的长期稳

定的巷道支护技术还没有解决。

深井巷道支护是深井开采中的又一大难题。

（3）深井热害治理难题

地温增高是矿井开采深度增加时出现的突出问题之一。目前淮南矿区的顾桥、丁集等开采相对较深的矿井，采煤工作面温度达到37°C

左右，时有发生职工中暑现象。淮南矿区地层温升梯度为1.7～2.5°C/100m，进入深部开采后，矿井高温热害越来越严重，必需采用机械制

冷降温方式。

目前机械降温存在的问题很多，一是难以解决采煤工作面回风温度高的问题；二是难以满足大风量、长距离通风采掘头面降温需要。

三是低温输送技术不成熟，井下冷水管网系统复杂，管路及空冷器占用巷道空间多，操控困难。所以目前的降温系统只是对井下温度较高

地点针对性的使用，尽可能改善局部高温地点人员的作业环境。若矿井开采至-1300m水平时，预计井下温度在43°C以上，工人将无法在井

下工作和停留，目前的机械降温水平也无法满足千米以下矿井的降温需要。

因此矿井的热害防治是深井安全开采的重要难题之一。

3 结论

潘谢外围勘查区含煤地层上部被新生界松散层所覆盖，松散层厚度达400米左右不等。目前潘谢矿区最深的井筒为朱集矿矸石井1045

米，潘谢外围勘查区新建矿井，井深至少达到1400米，井筒施工难度增大，风险加大。

总的来说，目前在深井煤炭开采方面的经验还十分欠缺，尤其是对井下支护、通风降温，一些重大井下事故如顶板来压、岩爆、煤与

瓦斯突出、工作面突水等方面的机理、预测与防治还缺乏必要的理论和技术。

淮南矿业信集团在瓦斯综合治理技术、高产高效采煤技术、松软岩层快速掘进和支护技术等方面取得了有效突破，已形成了一套适合

淮南矿区复杂地质条件下快速建井及高产高效核心技术，但这些技术都是在-1000 m以浅的矿井开采中研究、总结出来的，还有很多问题如

深井软岩支护、深井降温等到目前为止仍不能从根本上得以解决，深井瓦斯治理技术也待进一步研究，浅部有效的生产技术和管理已不能

完全适应深部煤层的安全高效开发的要求。因此在目前的开采技术条件下，-1000 m水平以下矿井建井和煤炭开采技术还不成熟，应暂缓建

设深部矿井，待技术水平成熟时适时开采。

参考文献

[1] 钱鸣高，石平五 . 矿山压力与岩层控制 [M] . 徐州 中国矿业大学出版社, 2003.

[2] 唐永志，周俊 . 中国煤矿典型瓦斯治理模式与技术. 北京 应急管理部出版社, 2020.