煤礦中厚煤層的開采技術(shù)

 陜西陜煤澄合礦業(yè)公司王村斜井煤礦調(diào)度室----------鄭志勇

摘要：煤礦在開采時，因為礦內(nèi)煤層所處地質(zhì)條件的不同，使得煤層在開采過程中開采工具及開采工藝往往也不盡相同，而在煤層開采過程中，為了更加安全有效，就需要對煤層的空間層面進(jìn)行設(shè)計，并且選取合適開采技術(shù)?；诖?，本文結(jié)合煤礦開采實例主要闡述煤礦中厚煤層開采時所用的技術(shù)。

    關(guān)鍵詞：煤礦；開采技術(shù)；機(jī)械設(shè)備；煤

截至目前來說，根據(jù)采煤時是否使用大量的水，將采煤技術(shù)分為了干式采煤與水式采煤兩種，其中水式采煤技術(shù)是煤礦中厚煤層開采中應(yīng)用很廣泛的一種，本文結(jié)合某煤礦中厚煤層開采實例，分別從煤層工作面設(shè)計、技術(shù)管理、安全生產(chǎn)管理等幾個方面就怎樣提高產(chǎn)能的措施做了敘述，提出了以后怎樣對中厚煤層進(jìn)行更加合理的開采，并總結(jié)了在開采中應(yīng)該注意的事項。

1實例概況

1.1礦井歷史

    某礦業(yè)公司為國外專家設(shè)計的大型水能機(jī)械采煤礦井，該礦井計劃產(chǎn)能為150萬t/a，實際在1989年開建，截至1990年正式投產(chǎn)，1993年完成設(shè)計產(chǎn)能，1995開始新建井并擴(kuò)建，1998年新井開始投入產(chǎn)出，新井預(yù)計產(chǎn)能可達(dá)到200萬t/a，2005年新井產(chǎn)能達(dá)到了250萬t/a。

1.2礦井地質(zhì)條件

    該煤井位于山區(qū)，所處地域地質(zhì)主要是褶皺構(gòu)造。井田自西向東依次由X₁向斜、X₁背斜、X₂向斜、X₂背斜、X₃向斜等幾個主要褶皺構(gòu)成，其中X1背斜占礦井大部，與其余褶曲復(fù)合構(gòu)成整個煤層，使得煤層構(gòu)造極為復(fù)雜，一些煤層穩(wěn)定程度很低。

1.3礦井生產(chǎn)狀況

    該礦井元先設(shè)計為水式采礦井，但是隨著礦井不斷開采，使得煤層傾角不斷下降，因此從2002年初煤礦嘗試了使用旱采，直至現(xiàn)在，礦井開采到地下600m至800m水平，直至2005年，所有的水式采礦井均基本采完，煤礦進(jìn)入了全面旱采階段。

2水式采礦技術(shù)重點

2.1做好開采前的準(zhǔn)備工作

在煤礦開采之前需要做好的準(zhǔn)備工作有：（1）監(jiān)督好巷道的掘進(jìn)質(zhì)量；（2）掘進(jìn)時注意對頂板的保護(hù)，盡量降低空頂距離，并保證按時接頂，以防止頂板被破壞而導(dǎo)致的裂隙大量產(chǎn)生及出現(xiàn)抽冒情況，為以后礦井的回采制造麻煩。（3）對于回采巷道中的高壓管道在安裝時必須要做好質(zhì)量保證工作，嚴(yán)禁管道存在跑水現(xiàn)象，否則將會出現(xiàn)停槍，而造成采垛落板丟煤；另外，管道一旦跑水，將極易沖毀后面的巷道，為以后的回采造成極大的安全隱患。

2.2優(yōu)化設(shè)計

2.2.1水力采煤中方法的選取

    在實際采煤過程中，必須按照煤層傾角選取合適的水力采煤手段，該煤礦中通過實際探測及實采初步確定了煤層的傾角超過15°～20°時優(yōu)先選取小階段式（即走向短臂式）采煤技術(shù)；在煤層傾角低于15°～20°時優(yōu)先選取漏斗式（傾斜短臂式）采煤技術(shù)。

2.2.2巷道斷面的選取

    煤礦內(nèi)部巷道斷面可實現(xiàn)通風(fēng)、運(yùn)料、行人等目的，因此斷面不能過小也不能過大，如果巷道斷面過小，則很容易造成煤水沖人事故，及對人員、材料的進(jìn)出造成影響，還會導(dǎo)致通風(fēng)不暢；如果巷道斷面過大，一方面要求巖石掘進(jìn)量增大，施工難度增加，另一方面巷道過大也會造成安全隱患增多。因此在實際設(shè)計時必須要根據(jù)煤礦具體情況選取合理的巷道斷面，該案例中經(jīng)過多年經(jīng)驗總結(jié)，形成了以下煤層厚度的支架規(guī)格表。詳見表1.

表1  煤礦巷道支架規(guī)格表

    在對中厚煤層進(jìn)行開采時，為了降低巖石掘進(jìn)量，增快工程進(jìn)度，可適當(dāng)?shù)膶⑾锏栏叨冉档?，對于風(fēng)道、切眼及主運(yùn)道優(yōu)先采用5.9m²的斷面支架，而回采的巷道一般使用4.7m²或者3.5m²的支架。

2.3機(jī)械設(shè)備

2.3.1水槍

    水槍是水式采煤礦井的主要采挖機(jī)械之一，因此，水槍質(zhì)量的好壞與礦井產(chǎn)能有著直接關(guān)系?，F(xiàn)在，老式的呂-4型水槍已被逐步淘汰，而大多數(shù)水式煤井均采用一種新研制的SQ水槍。從實際使用狀況來看，SQ水槍有著極好的射流落煤能力，且該水槍壓力損失較小，對提高煤井生產(chǎn)效能及增加煤井經(jīng)濟(jì)效益有著積極的作用。

2.3.2水泵

另外，高低壓水泵也是水式采煤的主要采挖機(jī)械之一，因為水泵的優(yōu)良與水式采礦井采礦的產(chǎn)量及效率直接相關(guān)，因此該公司依據(jù)實際實踐經(jīng)驗為煤井配備了合適的高低壓水泵，真正意義上取得了節(jié)能增效的作用。為了使得射流有很好的破煤效果，高壓水泵必須要擁有較高的供水壓力，因為目前我國生產(chǎn)的一些高壓泵，本身供壓能力有限，因此當(dāng)遇到較硬的煤層時，必須采用三級串聯(lián)加強(qiáng)壓，才可保證高效落煤，其中該礦使用的水泵參數(shù)如表2。

表2  礦用水泵技術(shù)參數(shù)表

2.4加強(qiáng)安全生產(chǎn)管理

2.4.1加強(qiáng)通風(fēng)設(shè)施建設(shè)，避免出現(xiàn)瓦斯事故

在煤井建設(shè)時，主要的通風(fēng)工作有：（1）為煤井準(zhǔn)備充足的風(fēng)量，確保煤井整個系統(tǒng)的通暢；（2）定期或不定期的進(jìn)行煤井瓦斯監(jiān)測，并實施綜合防治措施。該煤礦實施以上措施之后，解決了地下煤井通風(fēng)難度大、瓦斯氣體容易集中等問題，有效的避免了事故的發(fā)生，該礦從建立至今未發(fā)生因瓦斯而導(dǎo)致的傷亡事故。

2.4.2加強(qiáng)人員培訓(xùn)及基礎(chǔ)建設(shè)，減少人員出現(xiàn)事故

煤礦要想長久安全有效的生產(chǎn)，就必須做到以下幾點：（1）必須從基礎(chǔ)做起，加強(qiáng)對技術(shù)人員的培訓(xùn)，增強(qiáng)工人素質(zhì)，以避免礦井窩水、下煤不均等現(xiàn)象；（2）按照巷道的使用情況，合理規(guī)劃巷道斷面并加強(qiáng)巷道內(nèi)部管理，保證通風(fēng)、溜煤、行人及運(yùn)料的需求，并且對一些礦壓很大的區(qū)域，必須提高巷道強(qiáng)度，保持巷道斷面的充分；（3）對于溜煤坡度的選取一定要合理，并且定期對溜煤系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，更換已經(jīng)破損的管道，以避免煤水沖人現(xiàn)象的發(fā)生。

3旱式采礦技術(shù)重點

隨著該礦的采挖逐步向更深的區(qū)域推進(jìn)，煤層的傾角逐步變小，不適合水采的地區(qū)不斷增多，面對該種現(xiàn)狀，煤礦在2002年開始試著進(jìn)行旱采。

    隨著旱采的進(jìn)行，煤礦不斷嘗試各種不同的采礦技術(shù)，先后有綜采、高檔開采、炮采等采挖形式，在旱采前期因為設(shè)備、人員素質(zhì)等多方面的影響，使得采挖效果很差，礦井產(chǎn)能很低。而在2005年，隨著該公司作了強(qiáng)化管理，優(yōu)化設(shè)計，購買新的采挖設(shè)備等工作，使得旱采進(jìn)入正規(guī)。通過對照旱式采礦技術(shù)與水式采礦技術(shù)生產(chǎn)成本可清晰的看出，在對中厚煤層的開采中，旱采在開采工藝及生產(chǎn)能力上已明顯超過水采。

4中厚煤層開采發(fā)展趨勢及應(yīng)做的工作

（1）對于中厚煤層在運(yùn)用水式采礦技術(shù)時，要加強(qiáng)推廣使用新裝備、新技術(shù)，例如常見的煤巷錨桿支架技術(shù)，機(jī)械掘進(jìn)技術(shù)及使用高效節(jié)能的水槍、水泵等，切實提高礦井水式采出能力，加強(qiáng)單產(chǎn)水平，減小對能量的消耗，最終有效的提高產(chǎn)能及經(jīng)濟(jì)效益。(2)在一些地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為簡單，煤層相對穩(wěn)定的區(qū)域中開采時，必須優(yōu)先選擇使用旱采技術(shù)及設(shè)備，以最大限度的提高煤礦公司的經(jīng)濟(jì)效益。

5結(jié)語

    總之，隨著社會的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國在中厚煤層的開采中使用的一些傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)不斷被完善，而隨著采煤層厚度的不斷增加及煤層強(qiáng)度不斷提高，使得煤礦開采難度不斷增加，這就需要相關(guān)工作者不斷尋求新技術(shù)、新設(shè)備了來解決這些問題。

參考文獻(xiàn)

[1]王家臣，仲淑姮.我國厚煤層開采技術(shù)現(xiàn)狀及需要解決的關(guān)鍵問題[J].中國科技論文在線，2008.

[2]王家臣.我國綜放開采技術(shù)及深層次發(fā)展問題探討[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2005.

[3]韓留生.綜采技術(shù)在回收殘煤中的應(yīng)用[J].中國煤炭,2002.