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第6期 缓解煤矿采掘接替紧张的途径 冯晓栋 （国家能源集团神东煤炭有限责任公司柳塔煤矿， 内蒙古伊金霍洛旗， 017200） 摘要 当前， 矿井采掘接替紧张情况普遍存在， 随着开采范围的逐步扩大、 开采深度的不断增加， 越来越受到瓦斯、 煤尘、 冲击地压、 地温、 地下水、 采空区水等灾害的威胁与影响， 其采掘接替紧张问题 愈发突出。 各煤炭企业， 特别是地质构造复杂、 极复杂， 水文地质条件复杂、 极复杂， 煤 （岩） 与瓦斯突 出， 冲击地压严重矿井采掘接替更为紧张， 严重制约安全生产和企业的可持续发展。 关键词 矿井采掘接替地质条件水文地质紧张 中图分类号 TD82文献标识码 B文章编号 2096-7691 （2020） 06-031-04 作者简介 冯晓栋 （1981-） ， 男， 工程师， 2007年7月毕业于中国矿业大学， 现任国家能源集团神东煤炭有限责任公司柳塔煤矿生产办主任， 主 要从事煤矿采掘技术管理工作。 Tel 15047765022， E-mail fxd456 神东矿区是我国第一个亿吨级矿区， 随着煤层开 采深度的增加与开采范围的不断扩大， 巷道地质条 件、 煤层赋存条件、 水文地质条件、 瓦斯地质等发生了 较大变化。 近年陆续出现了煤层群联合布置、 近距离 下层煤采掘、 松软破碎围岩巷道遇水软化、 膨胀围岩 巷道， 受强烈动压影响巷道、 浅埋深强冲击地压、 煤层 滞后突水等复杂困难条件， 对采掘比例严重失衡产生 了较大影响。 本文重点分析煤矿采掘接替紧张的危 害、 发生的原因， 提出了大型、 特大型矿井， 地质条件、 水文地质条件复杂矿井解决采掘接替紧张的、 切实可 行的方法和途径。 1矿井采掘接替紧张的危害 采掘接替紧张矿井， 初期往往为加快矿井投产， 减少巷道开掘工程量， 以最快的速度掘进回采巷道， 使 采煤工作面出煤。 中后期为确保系统稳定、 安全生产， 采取各种措施， 以弥补前期不足， 存在以下严重弊端 （1） 系统未完善的情况下， 盲目增加掘进队伍， 现 场生产管理严重滞后， 作业环境差， 安全隐患多。 （2） 超能力、 超强度， 加班延点组织生产， 作业人 员长期处于疲劳状态， 安全事故频发。 （3） 采煤、 掘进、 主运、 辅运、 通风、 供排水、 瓦斯抽 放等系统相互影响、 互相制约， 导致各系统可靠性降 低、 稳定性下降， 技术管理工作难度大。 （4） 中后期弥补初期因系统不完善所造成的欠 账， 大量投入人力、 物力、 财力， 但效果欠佳。 2发生采掘接替紧张的主要原因 2.1初期规划不到位 矿井规划、 盘区设计、 采掘工作面布置等前期工 作不细致、 不具体， 未充分考虑到矿井短期、 中期、 长 期发展对所设计盘区、 工作面各系统的要求， 忽视矿 井长远发展。 2.2受灾害威胁严重矿井治理难度大、 费用高 如神东矿区部分矿井， 采场逐步向深部转移。 近 距离煤层群开采， 工作面 （巷道） 受二次甚至三次采动 影响严重， 矿压现场强烈， 存在综采工作面回采巷道 支护强度高、 掘进工作面效率低、 进度慢、 后期维护成 本居高不下等问题。 随着受灾害威胁越来越严重， 解 决灾害问题的难度也随之加大， 导致治理难度较大， 费用高企。 2.3煤炭行业形势变化较大， 影响企业发展信心 在经济全球化的今天， 煤炭作为全球大宗商品， 受全世界经济形势波动影响较大。 如2008年由美国 “次贷危机” 而引发的全球经济衰退； 当前疫情肆虐全 球， 各主要经济体均出现不同程度的影响， 都对煤炭 行业发展造成重要影响， 导致行业发展信心波动， 投 资降低。 2.4采掘比例关系失衡 转入深部开采的矿井， 开拓大巷、 硐室、 绕道等需 第18卷 第6期 VOL.18NO.6 2020年6月 Jun.2020 第6期 要掘进大量的全岩或半煤岩巷道。 采煤工作面回采速 度快、 强度大， 但准备、 回采巷道掘进时间较长， 造成 采掘比例关系失衡。 3缓解矿井采掘接替紧张的途径 3.1高度重视矿井采掘接替紧张的危害 近年来， 煤矿井采掘接替紧张情况愈发突出， 尤 其是地质构造、 水文地质条件、 瓦斯地质、 冲击地压复 杂或极复杂的矿井。 矿井采掘接替紧张往往导致现场 生产组织混乱， 瓦斯、 水害、 顶板事故等重大灾害得不 到及时有效的治理， 是诱发煤矿事故的重要原因。 3.2合理规划矿井 “三量” 要科学合理规划开拓煤量、 准备煤量、 回采煤量 （以下简称 “三量” ） ， 保证回采工作面正常接替， 力求 每年、 各月生产均衡， 稳产高产。“三量” 须符合有关规 定， 做到规划5a及以上、 细排3～5a、 详排1～2a。 3.3科学合理编制采掘接替计划 编制采掘工作面接替计划的原则 （1） 年度内所有进行生产的采煤工作面产量总和 加上掘进出煤量， 必须确保矿井全年产量计划的完 成， 并力求各月采煤工作面产量较均衡。 （2） 矿井两翼配采的比例与两翼储量分布的比例 大体一致， 防治后期形成单翼生产。 （3） 确保合理的开采顺序， 上下煤层工作面之间， 要保持一定的错距和时间间隔； 煤层之间， 除间距较 大或有特殊要求允许上行开采外， 要按自上而下的 “下行式” 顺序开采。 （4） 为实现合理集中生产， 尽量减少同时生产的 采区数和工作面数， 避免工作面布置过于分散。 （5） 为便于生产管理， 各采煤工作面的接替时间， 尽量不要重合， 力求保持一定的时间间隔。 （6） 要结合地质情况、 盘区系统， 综合考虑掘进工 作面设备、 采煤工作面设备配套能否按期落实。 3.4要加强监督指导 部分矿井转入下层煤开采后， 面临上覆采空区积 水、 应力集中煤柱、 有毒有害气体等问题， 要重点关注 矿井灾害治理和系统完善问题， 在系统不完善、 灾害 治理不到位的情况下严禁进行采掘作业。 加强监督检 查和业务指导同时并行， 引导矿井有序、 科学、 合理解 决接替紧张局面。 3.5要加强宣传工作 要加大对 防范煤矿采掘接续紧张暂行办法 的 宣贯力度。 国家煤矿安监局、 各级地方政府、 各煤炭 企业要利用宣传载体， 组织开展宣传工作， 切实落实 相关要求， 防范因采掘接替紧张而引发生产安全 事故。 3.6合理确定 “三量” 的可采期 影响矿井 “三量” 可采期的因素主要有 3.6.1矿井地质条件 如果矿井地质构造较复杂或断层密集， 虽然掘进 了大量巷道， 但可回采区域较少， 时间较短， 这就要求 “三量” 可采期应适当增加， 如果矿井可采煤层较多、 煤层厚度大且层间距小， 在确定 “三量” 可采期时， 就 需要特别注意开采程序和生产条件的限制， 留有适当 储备。 3.6.2井型和采区布置 对于大型或特大型矿井， 采区面积大、 走向长度 大、 水平阶段大， 开拓工程量也大。 尤其是在产量递增 期， 开拓工程量可能更大； 而一些中小型矿井， 开拓工 程量就较小。“三量” 合理可采期确定时要结合开拓、 准备周期的长短综合考虑。 3.6.3开拓方式和开采方法 不同的开拓方式和开采方法， 巷道布置及掘进工 程量是不同的。 如当缓倾斜煤层用倾斜长壁采煤法 时， 可上、 下山同时布置采区， 以减少掘进工程量。 3.6.4机械化程度 机械化程度直接影响掘进和回采的速度， 如综采 工作面推进速度快， 但其准备时间也较长。 矿井应当建立完善 “三量” 管理制度， 明确相关单 位和人员的责任分工和工作要求。 根据需要随时计 算、 分析矿井 “三量” ， 确保矿井采掘接替平衡。 3.6.4.1矿井开拓煤量及可采期 在矿井可采储量范围内已完成设计规定的主井、 副井、 风井、 井底车场、 主要大巷、 集中运输大巷、 集中 胶运大巷、 集中回风大巷、 主要溜煤眼、 主要硐室和必 要的总回风巷等开拓掘进工程所构成的煤炭储量， 并 减去开拓区内地质及水文地质损失、 设计损失和开拓 煤量可采期内不能回采的临时煤柱及其它煤量。 开拓煤量按下式计算 Q开＝ （LhMD-Q地损-Q呆滞） K 式中， Q开为开拓煤量， L为煤层两翼已开拓的走 向长度， m； h为采区平均倾斜长度， m； M为开拓区域 煤层平均厚度， m； D为煤的视密度， t/m3； Q地损为地质 及水文地质损失， t； Q呆滞为呆滞煤量， 包括永久煤柱 冯晓栋 缓解煤矿采掘接替紧张的途径32 第6期 的可回采部分和开拓煤量可采期内不能开采的临时 煤柱及其它煤量， t； K为采区回采率， 。 开拓煤量可采期 （a） 期末开拓煤量 （万t） /年设 计生产能力或当年计划产量 （万t/a） 。 3.6.4.2矿井准备煤量及可采期 在开拓煤量范围内已完成设计规定所必须的采 区运输巷、 采区回风巷及采区上 （下） 山等掘进工程所 构成的煤炭储量， 并减去采区内地质及水文地质损 失、 开采损失及准备煤量可采期内不能开采的煤量。 准备煤量按下式计算 Q准＝ （LhMD-Q地损-Q呆滞） K 式中， Q准为准备煤量， t； L为采区走向长度， m； h 为采区倾斜长度， m； M为采区煤层平均厚度， m； D为 煤的视密度， t/m3； Q地损为地质及水文地质损失， t； Q呆滞 为呆滞煤量， 包括永久煤柱的可回采部分和准备煤量 可采期内不能开采的临时煤柱及其它煤量， t； K为采 区回采率， 。 准备煤量可采期 （月） 期末准备煤量 （万t） /当年 平均月计划产量或平均月设计能力 （万t/月） 。 3.6.4.3矿井回采煤量及可采期 在准备煤量范围内， 按设计完成了采区中巷道 （工作面运输顺槽、 回风顺槽、 主回撤通道、 辅回撤通 道、 工作面开切眼、 联络巷、 调车硐室等） 掘进工程后， 所构成的煤炭储量， 即只要安装设备后， 便可进行正 式回采的煤量。 回采煤量按下式计算 Q回＝LhMDK 式中， Q回为回采煤量， t； L为工作面走向可采长 度， m； h为工作面倾斜可采长度， m； M为设计采高或 开采厚度， m； D为煤的视密度， t/m3； K为工作面回采 率， 。 回采煤量可采期 （月） 期末回采煤量 （万t） /当年 平均月计划回采产量 （万t/月） 。 下属情形者， 不计为 “三量” 之回采煤量 （1） 高瓦斯矿井或煤 （岩） 与瓦斯突出矿井， 准备 煤量范围内瓦斯抽采工作不达标的煤量， 未按相关要 求和标准进行抽采达标评价的煤量。 （2） 水文地质条件复杂或极复杂的矿井， 准备煤 量范围内水害防治工作不达标的煤量； 未按相关要求 和标准进行水害防治效果检验或评价的煤量； 煤层及 顶底板影响范围内的水文地质情况未查清的煤量； 煤 层及顶底板应施工的疏排水、 注浆加固等防治水工程 未完成的煤量； 煤层及顶底板应施工的疏排水、 注浆 加固等防治水工程已完成， 但防治水效果未达到工作 面安全回采要求的煤量。 （3） 有冲击地压危险的矿井， 准备煤量范围内采 煤工作面没有进行冲击危险性评价的煤量； 没有进行 冲击倾向性鉴定的煤量； 经鉴定为严重冲击地压工作 面的煤量。 （4） 准备煤量范围内受其他次生灾害影响的 煤量。 3.7强化 “三量” 的动态分析与管理 “三量” 动态分析应说明 “三量” 划分、 计算和变动 方面的问题， 主要有以下4个方面 （1） 期末三个煤量增减情况按期末完成各类巷道 所圈出的三个煤量， 说明 “三量” 的增减及其原因。“三 量” 不仅在数量上要满足要求， 而且在分布上要符合 开采程序， 便于制定生产计划， 以保证正常接替的 需要。 （2） 根据生产计划说明三个煤量能否保证采掘接 替计划， 并对 “三量” 可采期进行分析和预测。 （3） 按照采区、 工作面、 水平接替的要求， 分析 “三 量” 可靠程度和分布情况， 研究生产环节中存在的 问题。 （4） 针对采掘现状， 研究矿井采掘实际和生产中， 生产技术、 地质、 测量、 采煤、 掘进、 通风、 防治水、 运 输、 提升等方面工作中存在的问题， 并提出建设性的 合理化建议或意见。 4结束语 在矿井规划初期， 要统筹考虑矿井短期、 中期、 长 期发展对所设计盘区、 工作面各系统的具体、 详细要 求， 避免后期因考虑不周而受到制约。 经实践验证， 按以上方法确定的开拓、 准备、 回采 煤量， 基本能满足大、 中、 小型矿井5～10a的中长期 接替计划和1～2a的短期接替计划。 在矿井生产过程中， 采煤与掘进的配比关系， 关 系到工作面采掘接替问题， 进而影响矿井正常、 均衡、 稳产、 高产； 保证采掘接替是煤炭企业生产管理的重 要内容， 采掘接替是否合理， 直接影响到矿井能否实 现动态安全、 本质安全。 保证采掘正常接替的根本途径是平衡采掘关系， 提高巷道布置的合理性和巷道的利用率， 以最少的掘 进巷道构成合理的 “三量” 。 只有切实提高客观上和主 33 第6期 Brief Analysis of Ways to Relieve the Tension of Coal Mining Excavation Succession Feng Xiaodong （CHN Energy Shendong Coal Group Co.，Ltd. Liuta Coal Mine，Ejin Horo Banner，Inner Mongolia，017200） AbstractCurrently，there are widespread tensions in mining excavation succession，and the problem be⁃ comes increasingly prominent due to more and more threats and influences on mining by disasters such as gas，coal dust，rock burst，ground temperature，groundwater，water in the goaf，etc. along with the gradual expansion of mining range and increasing depth of mining. Coal enterprises，especially those in places with complicated and extremely complicated geological structures，complicated and extremely complicated hydrogeo⁃ logical conditions，coal （rock） and gas outburst，severe excavation pressure，have more tensions in mining excavation succession，and thus the production safety and sustainable development of enterprises are severely restricted. Key Wordsmine；excavation succession；geological conditions；hydrogeology；tension （收稿日期 2020-03-17责任编辑 穆建玲） 观上提高工作效率和工作质量， 才能从根本上解决矿 井采掘接替紧张的问题。 参考文献 ［1］徐永圻.煤矿开采学 ［M］ .北京 中国矿业大学出版社， 2003. ［2］杨孟达.煤矿地质学 ［M］ .北京 煤炭工业出版社， 2004. ［3］国家安全生产监督管理总局， 国家煤矿安全监察局.煤矿安全规 程 ［M］ .北京 煤炭工业出版社， 2016. ［4］国家煤矿安全监察局， 防范煤矿采掘接续紧张暂行办法 ［S］ .2018. ［5］郭东兴.论述煤.矿生产过程中采掘接续问题 ［J］ .科技创新与应用， 2015. ［6］王洪岩， 李男男.煤矿生产过程中采掘接续问题探讨 ［J］ .现代商贸 工业， 2012. 冯晓栋 缓解煤矿采掘接替紧张的途径 科技动态 􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒􀤒 神延煤炭智能无人机助力矿山盘煤 近日， 神延煤炭利用大疆M100无人机完成对露天矿采场地形测绘及露煤量计算。 据悉， 该公司西湾露天煤矿采煤标段露煤面积达22万m2左右， 每周需测量人员对露煤量及爆煤量进行人 工测量。 由于人工RTK测量外业劳动强度大， 受地理条件、 环境因素影响较大， 为此， 该公司测量人员积极向无 人机领域专家对标学习， 将外业测量技术及内业数据处理技术融会贯通。 测量人员只需要运用Google、 Altizure 等软件对飞行范围及航线规划提前做好准备， 无需进入采坑现场， 采用正射投影就可以进行数据采集， 再通过 运用Pix4D、 EPS、 3D曼软件等软件对内业数据进行处理， 即可三维建模计算工程量。 利用无人机倾斜摄影测量代替人工测量， 不仅可以提高工作效率、 减轻人工外业测量的劳动强度， 更降低 了作业人员实地测量的危险性， 使神延煤炭盘煤工作实现 “效率高、 精度准、 成本低” ， 助力智能矿山建设。 （神延煤炭张志宽） 34