大倾角厚煤层开采方法的选择.pdf

大倾角厚煤层开采方法的选择 第六图书馆 在现场调研基础上,针对薛村煤矿大倾角煤层赋存特点和技术现状,确定了大倾角难采厚煤层采煤方法所应遵循的原则,在 这些原则下提出了7种采煤方法的可行方案,并比较详细地分析了各自的优缺点,最后确定伪俯斜走向长壁放顶煤开采较适 合该矿,为最佳开采方案。在现场调研基础上,针对薛村煤矿大倾角煤层赋存特点和技术现状,确定了大倾角难采厚煤层采 煤方法所应遵循的原则,在这些原则下提出了7种采煤方法的可行方案,并比较详细地分析了各自的优缺点,最后确定伪俯斜 走向长壁放顶煤开采较适合该矿,为最佳开采方案。大倾角煤层 伪俯斜开采 放顶煤煤炭技术郝彬彬 吕秀江 王 金喜河北工程大学,河北邯郸0560382008第六图书馆 第六图书馆 第 2 7卷第 2期 2 0 0 8 年 2月 煤炭技术 Co a l T e c h n o l O K V Vo 1 ． 2 7． N o． 2 F e b， 2 0 0 8 大倾角厚煤层开采方法的选择 郝彬彬 ，吕秀江 ，王金喜 河北工程大学 ，河北 邯郸 0 5 6 0 3 8 摘要 在 现场调研基础上 ， 针对薛村煤矿大倾角煤层赋存特点和技术现状， 确定了大倾角难采厚煤层采煤方法 所 应遵循 的原则 ， 在这些原则下提出了 7种采煤方法的可行方 案， 并 比较详细地分析 了各 自的优 缺点 ， 最后确 定伪俯 斜走 向长壁放顶煤开采 较适合该矿 ， 为最佳开采方案。 关键 词 大倾 角煤层 ；伪俯斜开采 ；放顶煤 中图分类号 T D 8 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 0 8 0 2 0 0 4 3 0 3 M i n i n g’ s Ch o i c e i n I n c l i n e d Th i c k S e a m HA 0 B i nb i n，L V X i uj i a n g ，WA NG J i nx i He b e i U n i v e r s i t y o f E n g i n e e r i n g -Ha n d a n 0 5 6 0 3 8。C h i n a Ab s t r a c t Vi a l o c a l e i n v e s t i g a t i o n a nd a i m a t t e c h n i q u e a c t u a l i t y an d t h e s t r a t a c o n t r o l a r o u n d t h e c o a l f a c e o f Xu e c u n c o l l i e r y，w e c o n f i r m p ri n c i p l e s o f i n c l i n e d t h i c k s e a m mi n i n g ．On t h e b a s e o f t h e p ri n c i p l e s ，we b rin g f o r wa r d e i g h t d o a b l e mi n i n g s c h e me s ，an d c o mp a r e t h e i r v i r t u e a n d s h o r t c o mi n g p a r t i c u l a r l y，l ast l y we c h o o s e t h a t t h e o p t i mi z a t i o n i s C roS S p i t c h l o n g wall o b l i q ue mi n i n g． Ke y wo r d s i n c l i n e d s e a m；o b l i q u e mi n i n g ；t o p c o a l c a v i n g 0 引言 薛村煤 矿过 去采用 的采煤方 法单一 ， 工艺落后 ， 回采率较 低 ， 效 益 很 差 ， 在 当 前 煤 炭 资 源供 需情 况 下 ， 已远远不 能满 足地 区经 济 的发 展要 求 和 自身 发 展 的要求 。有 必要研 究确定 更高效 的开采 方法 。 6 提高煤炭资源的回采率 ， 达到规范的要求； 7 提高煤炭开采机械化程度、 降低工人劳动强 度和提高工效的要求 ； 8 提高矿 井安全 可靠程度 的要求 ； 9 具有可 操作性 的要求 。 2 可选 方案及其可行 性分析 1 大倾 角厚煤层开采方法所遵循原则 2 ．1 水 力采煤法 对该 矿进 行 现场 考察 和调研 ， 收 集 了该矿 区地 质构造、 水文特征、 煤系地层、 煤层及煤质、 瓦斯、 地 压 、 发 火期 、 剩 余地质 储量 等与大倾 角煤层 开采有关 的技术 资料 ， 对其 开 拓方 式 、 提 升运 输 方式 和 能力 、 通风 方式 和通 风 方法 、 采 煤 方法 、 回采 工艺 、 井 巷支 护方 式等有较 为 详细 的 了解 ， 为本 项 目制定 切 实 可 行的开采方案提供了前提条件。 该矿 平 均厚 度 约 7 ． 0 m， 煤 层 平 均倾 角 5 0 。 ， 矿 区内有数个褶 曲和断层 ， 地质构造较为复杂， 属于大 倾角难 采厚煤 层 。根 据 目前 开采 技 术 现状 ， 结 合该 矿煤层赋存特点和开采技术现状 ， 确定开采方法应 遵循 以下原则 1 适应 煤层厚度 变化 的要求 ； 2 适应煤层倾角变化的要求 ； 3 适 应 矿井提 升运输方 式和提 升能力 的要 求 ； 4 适应矿井副井提升和辅助运输的要求 ； 5 改变现行落后采煤方法的要求 ； 我国的地下水力采煤是采用水枪射流破煤 的， 现行的水力采煤方法均为无支护采煤法。对于埋藏 复杂而 不稳定 的急 斜煤 层 ， 发 展水 力 采煤 方 法 有一 定的前途 ； 对于埋藏条件较稳定的大倾角煤层 ， 应用 水力采 煤优点 不 突 出。水 力采 煤 巷 道掘 进 量 大 ， 采 掘 接替 紧张 ， 煤炭 回收率低 ， 电耗大 ， 粉 煤 率较高 ， 煤 炭脱水 和煤泥 水 澄清工 作 较 困难 ， 通 风 系统 不 够完 善 ， 对水资源需求量大， 需要装备相应的高压供水和 煤水 提升设 备 ， 初期投 入大 。 该矿平均煤厚 7 m， 内生裂隙不发育， 煤质较坚 硬 ， 不易破碎 ， 除受褶曲和 F l 断层影响外 ， 煤层赋存 较稳 定 ， 矿 区水资 源并 不 太 丰富 ， 冻 结期 长 ， 加 之 矿 区没有 相应 的煤炭 脱水 、 煤 泥 澄 清 和相应 的供 排 水 系统 ， 因此 不适 宜采用 水力 开采 。 2 ． 2中深 孔爆破 放顶煤开 采 中深孑 L 爆 破放顶煤 是大倾 角煤层 开采 的一种 方 法 ， 采 用 中深孑 L 爆破放 顶煤方法 ， 工人不 进入 回采工 收稿 日期 2 0 0 7 1 1 0 5 ； 修订 日期 2 0 0 7 1 2 0 7 作者简介 郝彬彬 1 9 8 0 一 ， 男 ，辽宁黑 山人 ， 助教 ， 河北工程学院资源学 院教师 ， 现从事放顶煤开采方 面的教学与研究工作 ， Te l 0 31 08 5 7 9 51 2， Ema i l h a o b i n b j nl 9 8 O 1 6 3． c o m。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 4 4 煤炭技术 第 2 7卷 作面， 主要是在巷道内利用有关机具打眼、 装药和放 炮， 回采工艺简单 ， 占用人员少 ， 机械设备和工艺简 单， 但这种采煤方法的顶板管理不完善 ， 爆破后煤炭 自溜， 易混入顶底板 冒落的矸石， 影响煤炭质量， 回 采率和工作面 日产量均较低， 部分乏风进入采空区， 不利于通风管理 ， 采空区易发生煤炭 自燃发火。 由于矿区内煤层较厚 ， 煤层直接顶为泥岩， 底板 以炭泥 岩或泥 岩、 砂 泥 岩为 主 ， 而泥 岩 、 炭 泥岩 易 冒 落， 自燃发火期为 3 6个月 ， 无论是从安全角度还 是从 回采效率及资源 回收率 的角度来看， 都不宜采 用这 种采 煤方法 ⋯。 2 ． 3 伪 斜柔性 掩护支 架采煤法 由于支架 的结构 性 能和 机械化 问题 ， 煤 炭损 失 大 ， 支架在下放过程中的可控制程度低 ， 回采机械化 程 度不高 ， 对煤层厚 度和倾 角等变化 的适应性较 差 。 目前 ， 这 种方 法 一 般应 用 在倾 角 大于 6 o o ， 厚 度 为 2 n l 一1 0 n l 左右， 而且埋藏稳定的煤层 中。对于煤层 太厚 或太薄 ， 倾 角小 于 6 o o ， 以及厚度 、 倾 角及构造 变 化剧烈的煤层 ， 应用这种采煤法在技术上 尚存在一 定困难 ， 或者不能取得良好的技术经济效果。鉴于 矿区煤层的赋存条件以及对煤炭 回收率的要求， 采 用伪斜柔性掩护支架采煤法是不太合适的。 2 ． 4 巷道放 顶煤 采煤法 这种采煤方法将一个采区的大倾角煤层沿不同 标高分成若干区段， 每个 区段高度为 1 5 n l 一 3 0 n l ， 在 区段底部沿走向布置一条放煤巷道， 两端分别与进、 回风巷相联， 在巷道的一侧每隔一定距离向煤层 中 掘放 煤小 眼 ， 巷 道 布 置 完 成 后 ， 先 在 放 煤小 眼 内放 炮 ， 使巷道上方的顶煤全部处于悬露状态 ， 顶煤在 自 重或辅 以人工松动的作用下 自行垮落 ， 然后即可进 行放 煤 。 这种采煤方法掘进率和含矸率高， 采出率低 ， 尤 其是 放煤小 眼为独 头巷道 ， 通 风 困难 ， 易形成 大面积 的瓦斯积聚， 顶板无法控制 ， 煤层 自燃发火难 以处 理 ， 放煤口易堵塞 ， 安全条件差。这种采煤方法适用 于倾角大于 6 0 o 的中厚及厚煤层 ， 加之存在 以上缺 陷， 因此这种采煤方法对该矿的煤层条件来讲不太 适用 。 2． S水 平分 层开 采 水平分层是开采大倾角厚煤层常用的一种采煤 方法。水平分层采煤法的实质是 以水平界面把大 倾角厚煤层分成若干分层 ， 在每个分层 内布置一个 工作面 回采， 采煤工作面垂直于煤层走向布置， 沿煤 层 走 向推 进 。 采用这种采煤方法 ， 假顶材料消耗大 ， 掘进率 高， 巷道维护工作量大， 通风系统复杂、 通风条件较 差 ， 特别是分层平巷单巷布置时通风条件更差 。此 外 ， 运料困难， 工作面不易实现机械化、 劳动效率低 ， 获得的技术经济指标差， 并且煤层厚度愈小， 这些缺 点 愈突 出。 目前 ， 这类采煤方法 ， 只是在赋存不稳定、 厚度 和倾角变化较大的不规则大倾角厚及特厚煤层中才 有较强的适应性。水平分层和斜切分层尽管有上述 缺点 ， 但随着煤层厚度增大将会得到一定程度克服 ， 而且煤层越厚就越显著。因此， 这种采煤方法应尽 可能用在厚度较大的煤层 ， 并应改革回采工艺， 提高 其机械化水平。对于厚度在 1 0 n l 以下的厚煤层 ， 原 则上不应 当用水平分层和斜切分层采煤法。因此采 用这种 采煤方法 没有太 多的优越 性 。 2 ． 6分段式水 平分层或 斜切分 层放顶 煤开 采 在大倾角特厚煤层中， 将煤层分成若干分段 ， 分 段高度 6 n l 一1 5 n l ， 每个分段的底部 布置一个放顶 煤工作 面 ， 工作面 顶煤用放 顶煤 回收 ， 工作 面长度 与 煤层厚度直接相关 ， 一般较短。分段水平或斜切分 层放顶煤开采， 存在以下问题 1 分段式水平或斜切分层放顶煤开采 的巷道 掘进率高。当采用水平或斜切分层时， 由于煤层厚 度不大 6 n l 一8 m ， 工作面长度仅 2 n 1 5 n l ， 再加上 煤层倾角的作用， 导致放煤困难 ， 丢煤多， 采出率低 ， 掘进率高。靠底板处将有大量 的三角煤不能放 出。 顶煤回收率极低。从井 田情况看 ， 除了回采率低 以 外 ， 与伪斜走向长壁开采相比掘进率也增高数倍 ， 将 大幅度增加生产成本。加之煤损大， 回收率低 ， 很难 实现好的经济效益b J 。 2 分段式水平或斜切分层放顶煤开采适用于 煤层厚 度 大于 1 0 n l 的工 作 面 ， 矿 区煤 层厚 度 稳 定 ， 煤厚平均为 7 n l ， 显然低于合理值 ， 造成生产分散， 占用设备多， 人工和材料消耗均大大高于伪斜长壁 放顶煤开采。鉴于上述因素 ， 也不宜采用分段式水 平或斜切分层放顶煤开采方法。 2 ． 7 伪俯斜走 向长壁放 顶煤开 采 这 种 采 煤方 法 具 有 走 向 长壁 采 煤 法 的 一 般 特 点， 采煤工作面呈直线形 ， 按伪俯斜方向布置， 沿走 向推进。采用伪俯斜走 向长壁放顶煤开采 ， 具有以 下 一些 特点 1 生产集 中， 工作 面产量 和工效 高， 采煤、 掘 进 、 维 护 、 运输 队组均 可减少 。 2 回采巷道万吨掘进率低 ， 掘进 费用低。 3 布置走 向长壁工作面 ， 获得 的可采储量 多， 有利于回采工作面的接替。 4 事故点相应减少， 便 于管理， 使矿井各类 事 故 随之减少 。 5 一次采全厚 ， 煤层开采速度快 ， 避免了水平 或斜切分层放顶煤开采 回采时间长、 频繁启闭采空 区引发自燃的问题 ， 有利于防止煤层 自燃发火灾害， 也可以适应煤层厚度的变化。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 第 2 7卷第 2期 2 0 0 8 年 2 月 煤炭技术 Co a l T e c h n o l O ff g Vo J ． 2 7． N o． 2 F e b， 2 0 0 8 小康煤矿 2 S 2 综放面水体下开采安全可行性研究 韩有波 ，陈荣德 ，胡立 国，朱喜 东 铁法煤 业集 团公司 ，辽 宁 调兵 山 1 1 2 7 0 0 摘要 根据小康煤矿井 田及南二采 区南二工作 面煤层赋存 、 地质构造 、 水文 地质 、 采煤方法等采矿地 质条件 ， 结合 小康煤矿以往防治水工作经验 ， 对 s 2 S 2 工作面开采矿井充水因素、 覆岩导水裂缝带发育高度、 断层 与钻孔 的导水性 等进行 了分析与研究 ， 认为 s 2 s 2 综放工作面能够在地表塌陷坑积水下实现安全开采 。 关键词 综放工作面 ；水体 ；安全开采 中图分类号 T D 8 2 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 0 8 } 0 2 0 0 4 5 0 4 S a f e Fe a s i b i l i t y S t u d y o n M i n i n g Un d e r W a t e r S y s t e m a t 2 S 2 Fu l l y M e c h a niz e d a n d Ca v i n g F a c e o f Xi a o k a n g Co a l M i n e HAN Yo ub 0，C HEN Ro n gd e ，HU L i g u o，Z HU Xi d o n g T i e f a C o a l I n d u s t r y G r o u p C o m p． 。D i a o b i n g s h a n 1 1 2 7 0 0。C h i n a Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o t h e mi n i n g g e o l o g y c o n d i t i o n s s u c h a s t h e c o a l s e a l e x i s t i n g，g e o l o g i c s t r u c t u r e，h g d ro g e o l o gy ，mi n i n g me t h o d s a t S 2 S 2 f a c e o f Xi a o k a n g Co a l Mi n e，i n c o mbi n a t i o n w i t h t h e e x p e ri e n c e i n p r e v e n t i o n a n d c u r e o f w a t e r i n Xi a o k a n g, o a l Mi n e i n t h e p a s t ，t h e a n aly s i s a n d s t u d y o n t h e min e fl u s h f a c t o r s o f S 2 S 2 f a c e ，t h e g r o w t h h e i g h t o f t h e c o v e r r o c k g u i d e c r a c k f i e l d ，t h e gui d e c h a r a c t e ri s t i c s o f fau l t s a n d d ri l l i n g h o l e s a r e i n p rog r e s s．I t ’ S p o s s i b l e f o r S 2 S 2 f u l l y me c h an i z e d a n d c a v i n g fac e t o r e a l i z e s a f e mi n i n g u n d e r t h e e a r t h’ S s u r f a c e c o l l a p s e p i t s wa t e r l o g g e d g rou n d． Ke y wo r d s f u l l y me c h a n i z e d a n d c a v i n g fac e；wa t e r s y s t e m ；s afe mi n i n g 0 引 言 铁法煤业集团公司小康煤矿地处康平县南。矿 井 自投 产 以来 ， 已先后 在北一 、 西一 、 南 一 、 南二 采 区 共 回采 了 2 3个工作 面 ， 地下 采空 区平 面投影 总 面积 6 ． 8 l k r n 2 。其中， 有 l 5个工作面采用的综合机械化 一 次采全高放顶煤开采方法， 煤层最大采 出厚度达 9 ． 5 m。大范 围地下 煤 层开 采 产生 了严 重 的地 表 沉 陷 ， 雨季 沉陷 区大 面积 积水 。尤 其 是在 采 用综 放 开 采的 区域 ， 地表最 大下沉 达 4 ． 56 ． 5 m， 部分塌 陷坑 常年积 水 。根 据 2 0 0 6年 l 0月 2 0 1 3观 测 ， 位 于 西 一 、南 一 和 南 二 采 区 的 3个 塌 陷 坑 积 水 面 积 0 ． 8 2 k ， 水 量 达 8 0万 r n 3 。S 2 S 2- i - 作 面 位 于 积 水 量 7 8 万 m 3 的南一 、 南二 采 区地 面积水 塌陷坑 下 。若 岩层 6 采用俯伪斜布置可适应煤层倾角的变化。 7 采用铺设顶网放顶煤， 同时有效地防止采空 区向工作面窜矸 ， 确保移架的安全。 8 可以实现移架机械化， 从而大大减轻了工人 的繁重体力劳动， 支架稳定性好 ， 有利于顶板管理的 安全 。 9 采用 走 向长壁放 顶煤开采 ， 吨煤成本 低 。 该矿属于大倾角煤层， 倾角为 4 0 。 一5 5 。 ， 厚度为 51 3 m， 平 均煤厚 7 m， 通过 布置伪俯斜 工作面 进行 开采 ， 可以把工作面的伪倾角降低到 3 0 。 左右 ， 进行 走向长壁开采可 以实现集 中生产 ， 大幅度提高煤炭 采出率。通过上述分析和方案的 比较 ， 建议伪俯斜 走向长壁放顶煤开采是最佳 开采方案 ， 并已在该矿 现 场实施 。 3 结论 大倾角煤层特别是难采大倾角煤层 ， 其开采方 法的选 择是十分重 要 的 ， 采 用的 开采方法科 学 与否 ， 决定 着技术上 的 可行 性 、 经 济上 的合 理 性 和安 全 上 的可靠性。伪俯斜走 向长壁放顶煤开采在薛村煤矿 的现场实施是可行 的， 符合矿区大倾角煤层赋存特 点和技术现状 ， 在实际技术应用中效果良好。 参考文 献 [ 1 ] 陈炎光 ， 钱鸣高． 中国煤矿采场 围岩控制 [ M] ． 徐 州 中国矿业 大学出版社， 1 9 9 4 ． [ 2 ] 张文生 ， 王树仁． 开采方法 修订本 [ M] ． 北京 煤 炭工业出版 社 ， 1 9 8 6 ． C 3 ] 刘星海 ． 大倾 角特厚难采煤层采煤方法的探讨[ J ] ． 水力采煤与 管道运输 。 2 0 0 2 ． 1 ． 收稿 日期 2 0 0 7 1 0 1 8 ； 修订 日期 2 0 0 7 1 2 0 7 作者简介 韩有波 1 9 6 0一 ， 男 ， 辽宁庄河人 ， 高级工程师 ， 1 9 8 4年毕业于原阜新矿业学院 ， 现任铁法煤业集 团董事长兼总经理。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆