不稳定煤层开采技术分析

民营科技　丽　论常见难采煤层开采技　术及小煤矿复采残采煤　层采煤方法　张剑峰　（萍乡市王坑煤矿，江西萍乡３３７０００）　摘要：分析了小煤矿在生产技术方面存在的主要问题，介绍了适合　于小煤矿残采煤层的采煤方法，提出了小煤矿采煤方法改造的技术措施。　针对几种常见难采煤层的不同特．最，提出了不同的开采方法。　关键谲：小煤矿；开采技术；方法；类型；措施　采煤方法包括采煤系统和采煤工艺两大部分，是煤矿生产技术的核　心，它集中体现了矿井生产技术装备的水平。采煤系统和采煤工艺的选　择与确定，是以矿井具体的地质条件和技术条件为依据，具有相对的合理　性。难采煤层是指那些赋存或地质条件差，在当前的开采技术条件下，　开采困难，安全生产条件不好和经济效益不佳的煤层。通常难采煤层是　指赋存不稳定，构造复杂或有特殊灾害威胁的煤层。难采煤层的开采技　术，通过多年来的不断努力，已经具备了一些比较完善、成熟、系统的开　采技术，还有一些在不断探索之巾。　１　常见的难采煤层开采技术　１．１强自燃发火煤层的开采技术　自然发火期在１—３个月内的煤层均属强自然发火煤层。对于煤炭　自燃，应以预防为主，采取综合性技术措施。首先要正确选择开采方法，　通风方法，同时要采取专项预防措施。采空区灌浆防火在我国已有３Ｏ多　年的历史，积累了丰富的经验，近些年又发展了均压防灭火及喷洒阻化　剂和注氮等防灭火新技术。同时，运用气体检测法和束管监测系统进行　预测预报，就能成功有效地开采强自然发火煤层。　１．２极薄煤层的开采技术　应以实现机械化开采为目标，进行相应设备的研制工作。一般采用　爬底板式采煤机或各种刨煤机落煤，单体柱或液压支架和气垛支架进行　支护的普采或综采工艺进行回采。螺旋钻机采煤是一种安全、高效、工作　环境较好的缓倾斜极薄煤层采煤法。另外，远距离遥控房式连续采煤机　采煤也在国外成功地用于近水平极薄煤层的开采。各种无人工作面采煤　法将在极薄煤层中得到大力发展。　１．３地温高煤层的开采技术　地温随开采深度大而增高，一些地质构造运动也可以造成局部地温　升高，凡采掘工作面达到或超过３０＇Ｅ的煤层，均属难采煤层。这类煤层　的开采，主要是加强通风，使部分热量被增加的风量带走。使用时风量　最好与煤流方向一致。一般可使工作面下降２～４℃。如果是采用空调降　温措施，可采用中央集中制冷或局部分散制冷两种方式向Ｔ作面送入冷　风，一般可使工作面温度下降５～１０℃。　２对某区小煤矿复采残采煤层的探讨　２．１小煤矿井田开采现状　１）小煤矿井田范围小，井田开拓布置不合理。　小煤矿主要开采残留煤柱和复采底分层剩余煤量，煤层厚度变化大，　赋存情况不稳定；受断层、褶曲影响，煤层完整性受到影响。通常将井筒布　置在井田浅部边界，实行中央并列式通风，实行下山开采，采区存在下行　通风问题，矿井通风系统复杂，特别是矿井生产后期通风线路长，通风阻　力大，事故隐患多。　２）井田一般采用片盘斜井开拓串车提升和立井单水平罐笼混合提升　２种形式。　３）地质勘探资料精度不够。　４）机械化程度低，矿井装备技术水平较差。受资金、技术力量限制＇／Ｊ、　煤矿采煤、掘进、运输等生产环节都没有实现机械化，采煤工作以炮采工　艺、手工作业为主，工人劳动强度大，劳动效率低；以壁式采煤法为主的小　煤矿，工作面长度较短。　科技论坛　５）采准巷道和采场支护主要采用木棚支护，少数采用金属支架和金　属单体支柱支护，支架性能较差。　６）有些小煤矿采煤与巷道掘进不分，采煤Ｔ作面利用局部通风机通　风，工作面难以形成２个独立的安全出口，采煤系统不完善，防灾和抗灾　能力差。　２．２小煤矿采煤方法类型　由于小煤矿地质条件和生产技术条件不同，出现了不同类型的采煤　方法归纳起来，基本可分为壁式采煤法和柱式采煤法两大体系。　１）壁式采煤法。壁式采煤法具有较长的采煤工作面，采煤工作面两　端至少有两条巷道，用于通风和运煤。当工作面可以布置长度大于５０　ｍ　时，提倡采用长壁采煤法；工作面长度小于５０　ｍ时采用短壁采煤法。因受　井田、地质、生产技术等各种条件的影响＇／Ｊ、煤矿的工作面长度一般小于　５０　１１１．通常采用短壁采煤法。　２）柱式采煤法。柱式采煤法包括房式采煤法、房柱式采煤法和巷柱　式采煤法３种类型。柱式采煤法有以下主要特点：采煤工作面的长度较　短，推采宽度小，但数目多，可以同时有３，４，５个采煤工作面同时回采，回　采过程中没有采空区处理工序，采场支护简单，采装运及通风也极为简　单。对于开采边缘零星煤柱、三角煤柱，以及宽度较小的残留煤柱的小煤　矿，在布置壁式工作面有困难时，一般采用柱式采煤方法，尤其是房柱式　采煤法在复采残采小煤矿广泛应用。但柱式采煤方法存在采出率低，工　作面通风条件差，掘进与回收煤柱时多头串联通风现象，存在安全隐患。　柱式采煤法适用的地质条件是：缓倾斜煤层，煤层厚度１　１２　ｍ以上，开采　深度一般不超过３００　ｍ，且同岩比较稳定，煤层不易自燃以及低瓦斯煤层；　对于遭受严重地质破坏地区或残采遗留煤柱时，在不适宜采用壁式采煤　法时，采取一定的安全技术措施后，可以考虑采用柱式采煤法，使残存资　源得到部分回收。　２．３复采残采煤层采煤方法　目前，该区小煤矿开采的煤层数目多，煤层地质条件变化大，在辖区　西部、中部的井田，煤层以近水平、缓倾斜煤层为主，东部以倾斜、急斜煤　层为主。多数矿井以开采残留煤柱和复采一分层采后遗留下的底部煤层　为主，部分矿井井田范嗣内煤层为完整煤层，或国有大型矿井平衡表外储　量中弃采的煤层。根据小煤矿煤层赋存条件多变、矿井机械化程度低，生　产技术水平和管理水平较低的特点，该区小煤矿大多采用房柱式采煤　法。该采煤方法具有采煤系统简单、生产环节少、矿井投产快，对地质条　件适应性强，以及材料消耗少、煤炭成本低的特点。但有时也存在着回采　与掘进不分和串联通风问题，以及采煤工作面不能满足２个独立安全出　口的要求，存在矿井生产分散、采出率低、事故隐患多的缺陷。对于开采　完整煤层井田和开采较宽煤柱的井田，在小煤矿中应积极推行生产集　中、安全性好的短壁式采煤法；对于近水平煤层可以将水平大巷布置在　井田倾斜方向中部，实行单水平上、下山开拓；也可以实行采区巷道布置，　采用倾斜短壁采煤法。对于急倾斜煤层采用水平分层走向短壁采煤法；　有条件的厚煤层矿井，可以采用单体支柱炮采放顶煤采煤法，实现小煤矿　合理集中生产，提高采煤工作面生产技术经济指标。　２．４小煤矿采煤方法改造技术措施　１）优化开拓布置，合理集中生产。新建、改建矿井井筒应布置在井田　储量中央，实行上、下山开采，根据情况实行中央并列或中央分列式通风；　扩大小煤矿井田范同，将邻近几个小煤矿合并改、扩建，提高矿井生产规　模，实现合理集中生产。　２）用壁式采煤法取代柱式采煤法。对新建和改建的小煤矿，必须实　行壁式采煤法，并优先采用走向长壁和倾斜长壁采煤法，其次采用短壁式　采煤法。有条件的矿升实行单体液压支柱炮采采煤工艺，提高小煤矿技　术装备水平。　３）房柱式采煤法开采时，煤房内抬棚支架的支柱，必须采用金属摩　擦支柱，并使用液压升柱器升柱，保证支柱具有一定初撑力，提高抬棚支　护的支撑性能。　３结束语　开采难采煤层与普通煤层相比，投入等量的资本（物质与劳动力）可　能获得的是较低的利润，甚至会造成亏损。因此，对难采煤层都应根据　当地的地理位置等具体情况，选择正确的开采方法。　参考文献　［１］陈炎光，徐永圻．中国采煤方法【Ｍ】．徐州：中国矿业大学出版社，１９９１：　１０３．６２０—６３０．

科学论坛　

急倾斜不稳定煤层开采方法浅探　

付加成　，　卜照伟ｚ　科学与财富　

（１．汪清县龙腾能源开发有限公司吉林省汪清县；２．吉林海沟黄金矿业有限责任公司吉林省）　摘要：在吉林省煤炭资源短缺的情况下，对赋存条件极差的煤层进行安全经济合理开采是非常必要的，这是我在小煤矿工作中时常思考的问题。本　

人曾在小煤矿（安图县胜利煤矿）工作四年，对急倾斜不稳定煤层的采煤方法略有探索。曾进行过技术改造，此种采煤方法将对小型煤矿的难开采煤层的　

回采具有～定的意义。　关键词：急倾斜煤层；开采方法：小型煤矿　

安图县胜利煤矿采用片盘斜井开拓，通风采用中央并列式通风方式，煤　

层为东西走向，矿区走向长度为６００米，倾角平均７５ｏ，煤层平均厚度为４米。　

一、煤层概况　此煤层属长焰煤，煤层倾角６５ｏ以上，厚度０．７；Ｙ￣－６．０米不等，属鸡窝状不　

稳定煤层，没有伪顶，直接顶和底板为页岩和凝灰岩，硬度大约ｆ＝５　。没有　大的褶曲。也没有断层，地下水也不大。　

二、开采方法　（一）巷道布置　设计相邻两个车场的标高差为２７米，在车场通过石门进入煤层后，先沿　

煤层打一个急倾斜上山与上水平运输顺槽贯通，用作运输顺槽掘进时回风，　内设爬梯便与行人；间隔８￣１０ｍ再打一个溜煤眼用作回风顺槽掘进时出货。　

然后沿煤层送运输顺槽，一直送到井田边界为止，回风顺槽与上水平运输顺　槽间留４米煤柱，也一直送到井田边界。开切眼打通后，退回２０＂＇２５米再打～　

个预备开切眼，在两个开切眼中间送两条腰顺，（见纵向投影图）。所有巷道　

均采用上宽２ｍ，下宽３ｍ，净高２．２ｍ的净断面积。　

叠一一盟一一婪一盟　ｌ：５０　

（二）回采工艺　安全检查结束后，先在回风顺槽向下打两排炮眼，在两条腰顺内向上向　

下各打两排炮眼，在运输顺槽向上打两排炮眼。排距１米，眼深２米，每排扇形　布置，眼底至顶底板（见炮眼布置图）。装好药后，母线都连接至预备开切眼　

下口处，先放运输顺槽的两排炮眼，再放腰顺的上下炮眼，最后放回风顺槽　的两排炮眼，即自下而上的顺序。放炮前，先开启运输机，每次放炮要有间隔　时间，以防煤多压住运输机。煤出净后，重复上述工艺。　

２００７年第５期　煤炭工程　

不稳定多夹矸放顶煤开采设计的探讨　

郑树柱　（中煤国际工程集团北京华字工程有限公司，北京１０００１　１）　摘　要：在山西煤炭进出口集团公司铺龙湾煤矿改扩建设计中，通过对矿井各可采煤层赋存　条件的分析论证，找到了不稳定多夹矸煤层较为适宜的采煤方法，拓宽了放顶煤开采的适应范　围。其设计思路对类似地质条件的矿井具有一定的借鉴和参考作用。　关键词：改扩建；放顶煤；夹矸；高岭岩　中图分类号：ＴＤ８２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７１—０９５９（２００７）０５－（）００５－（）３　

０引　言　铺龙湾煤矿井田东西长３．０６２ｋｍ，南北宽１．９０５ｋｍ，面　积４．８６６５ｋｍ　，主要可采煤层３层，保有地质储量　１．１７亿ｔ。该矿始建于１９９０年，设计生产能力为０．１５Ｍ￣ａ，　矿井采用斜井开拓，共布置主斜井和副斜井二个井简，　１９９８年建成投产，２００４年生产原煤０．１５Ｍｔ，达到设计生产　能力。　铺龙湾煤矿煤层赋存稳定，煤炭资源丰富，煤质优良，　开采技术条件及外部建设条件优越，具备建设大型矿井的　条件。而目前井下布置一个炮采工作面和四个普掘工作面，　原煤生产能力０．１５Ｍ￣ａ，现有矿井的生产能力以及相对落　后的采煤方法与矿井的资源条件、开采技术条件极不匹配，　生产效率很低，资源浪费比较严重，且受现有客观条件的　限制，矿井各主要生产环节能力均趋于饱和，甚至超负荷　运转，存在一定安全隐患。为加大煤炭资源的回收率，提　高采煤工作面的装备水平，实现集约化生产，改善安全生　产条件，山西煤炭进出口集团公司决定对铺龙湾煤矿进行　矿井改扩建设计，扩建后的设计生产能力为１．２０Ｍ￣ａ。　１矿井地质　１．１　地质构造及开采技术条件　铺龙湾井田位于大同盆地向斜的东南边缘，井田基本　呈一轴向北西的短轴背斜构造。背斜两翼地层平缓，倾角　较小，一般在２。～５。之间。根据生产地质报告及井下生产　巷道揭露，井田内共有小型断层８条，落差均在５ｍ以内，　对煤层开采影响不大。井田内未发现陷落柱和火成岩入体，　井田构造属简单类型。铺龙湾煤矿属于低瓦斯矿井，各煤　层属于较易自燃类煤，煤尘均有爆炸危险Ｉ生。　１．２煤层赋存　铺龙湾煤矿井田主要含煤地层为太原组和山西组，含　煤地层总厚１４７～１９３ｍ，一般厚１７１ｍ，煤层总厚ｌ２．７２～　３１．７２ｍ，平均２１．９８ｍ，含煤系数为１２．８％。其中主要可采　煤层有３层，分别为太原组的４号煤、５号煤和８号煤层。　太原组４号煤层厚度２．０～６．８５ｍ，平均４．９９ｍ，是本　矿井的主要可采煤层。４号煤全区可采，但厚度变化较大，　结构中等，含泥岩夹石ｌ～３层。其顶板为３．０ｍ厚的泥岩，　底板为２．０ｍ厚的泥岩。　５号煤上距４号煤层平均５５ｍ，煤层厚度在７．２７～　９．１４ｍ之间，一般厚８．１９ｍ，也是本矿井的主要可采煤层，　占整个矿井工业储量的５０％。该煤层比较稳定，全区可采。　顶板为砂岩、泥岩或砂质泥岩，底板为泥岩、砂岩，有时　有炭质泥岩伪底。　８号煤层位于太原组下部，上距５号煤层平均２６ｍ，煤　层厚度在１．６６～８．０８ｍ之间，一般厚４．３２ｍ，为本矿的第　三个主要可采煤层。该煤层厚度变化比较大，结构复杂，　全区可采，含夹石１～５层。其顶板为泥岩、砂质泥岩，底　板为灰黑色泥岩，局部有炭质泥岩伪底。　２采煤方法　适宜的采煤方法是建设高产高效矿井的关键。采煤方　法的选择，应根据煤层赋存状况、开采技术条件、设备发　展水平，以及安全、产量、效率、成本和煤的回收率等因　素综合比较后确定。　根据井田地质构造、煤层开采技术条件及赋存条件，　该矿井开采条件比较优越，具备建设高产高效矿井的条件，　应首推高产高效的建设模式，努力提高矿井的经济效益和　社会效益。根据矿井设计生产能力，为实现集中生产、一　矿一面的高产高效要求，该矿可选用的采煤方法有大采高　综采、放顶煤综采和分层综采。纵观近几年国内主要高产　高效矿井产量和采煤工艺，由于分层开采需要大量的人力、　物力和财力，同时开采过程及工序复杂，单产很难突破百　收稿日期：２００７—０ｌ一０３　作者简介：郑树柱（１９６３一），男，河北唐山人，高级工程师，１９８７年毕业于河北煤炭建筑工程学院采矿工程专业，　直从事采矿设计及项目管理，现在中煤国际工程集团北京华字工程有限公司矿山工程所工作。

1 川煤一矿煤层矿压动力显现防治措施

矿压动力显现是指承受高压的脆性煤体或岩体极限平衡状态遭到破坏，向自由空间突然释放能量的动力现象，是人工采矿活动所引起的破坏地震，是一种严重威胁煤矿安全生产的动力灾害，具有突发性、瞬时震动性和巨大破坏性等显现特征。近年来，随着开采深度的不断增加，深部开采中矿压动力显现较为明显，其矿压动力显现的预测与防治已成为煤矿安全生产中共同关注的一项课题。我矿于1308综放工作面机道、1502综放工作面机道分别受其相邻工作面采空区的影响，收敛变形严重，巷道反复扩面维修；1603、1605、1607掘进工作面多次发生大的煤炮，顶板坠包、帮凸底鼓严重，严重影响了我矿的安全生产，为此，特制定以下安全技术措施。

一、掘进工作面

㈠矿压观测

1.巷道掘进过程中，每隔50m在巷道顶部安设一台LBY-2型顶板离层监测仪，并悬挂顶板离层指示仪管理牌板，每7天由队技术人员填写一次观测数据，监测巷道顶板下沉量。

2.巷道掘进过程中，要求每班用力矩扳手对支护锚杆逐根进行监测，保证锚杆扭力达到350N.M，并将监测结果由队技术人员详细记入技术管理台帐，每月以书面形式报生产技术部备查。

3.锚杆抗拔力：由生产技术部矿压组以300根锚杆为一组，每组检查3根锚杆的抗拔力，并将检查结果记录在案。 2 4.巷道收敛变形观测：巷道每掘进200m由施工队技术员负责设置一个巷道收敛变形简易观测站，每站不少于7个观测点，每10天观测一次巷道收敛变形，每月以书面形式报生产技术部，生产技术部主管技术员建档备查。

㈡打孔、爆破、煤层注水卸压。

第一，巷道掘进过程中，每隔40m布置一个卸压钻场，钻场内设计6～7个深85～90m的钻孔，钻孔使用φ42mm多功能钻杆与φ70mm的梅花钻头配合进行施工，钻孔施工结束后除与掘进巷道相交的钻孔外，其余钻孔选用5BZ-2/16型注水泵及EF－3型封孔器配合注水卸压。卸压钻孔超前掘进工作面20～30m。