复杂煤矿的开采技术

复杂煤矿的开采技术（精选10篇）

复杂煤矿的开采技术 第1篇

煤矿与人们的日常生活息息相关, 与多个行业都有密不可分的联系, 随着中国经济发展, 对煤矿的需求只增不减。在整个煤矿开采过程中, 开采程度也逐渐加深, 随着开采范围扩大, 有一部分地质条件较复杂的煤矿也跟随被发现[1]。结合中国现在煤矿开采条件可以发现, 大多数煤矿分布在环境恶劣、地质复杂的地下, 这样的外部条件自然给中国煤矿挖掘技术提出了更高、更严格的制度管理要求。必须对于掘进支护技术做到规范标准, 才能保证煤矿开采顺利进行, 保证开采人员的安全, 保证围岩稳定和煤巷顺畅。为了煤矿业更好地发展, 必须不断创新, 寻求更高水平的掘进支护技术, 这样不仅可以加快煤矿掘进速度, 还可以带动整个煤矿业稳步发展。

1 地质条件分析

为了能够更加彻底地分析煤矿掘进支护技术的具体运作情况, 特地选取地质条件比较复杂的区域作为具体实例进行分析, 研究煤矿掘进支护技术的应用。

1.1 地质条件在特定地区的表现

相对来说, 煤矿掘进区的环境并不是很好, 很多时候都是处在比较恶劣的地质之中。而这些地区有断层多及矿井地压过大的特点, 并且对于煤层内部来说, 地质赋存条件极不稳定, 而且水文条件也比较复杂, 对于研究的特定地区, 可以有这样一个定位:深部矿井、高应力的软岩矿区[2]。

1.2 掘进支护技术难点分析

由于A地区地质条件恶劣, 开采较困难, 下面列举一些主要技术难点:矿井开采程度的不断加大, 顶板岩性应力有明显的升高趋势。矿井顶部底板松软脆弱, 在掘进过程中, 会使煤层等较难成形, 易于破碎。地质复杂, 造成巷道断层多, 坡度大。薄煤层较多, 且多数煤矿出现于薄煤层, 在管理与技术实施上存在较大困难。

2 煤矿开采掘进支护技术的关键点

针对比较复杂的地质条件, 在进行煤矿开采时的关键技术是一定要结合本地实际地质情况进行分析。在开采地下矿藏时, 必须按照较为合理的方法布置采区巷道, 在开凿巷道、井筒或煤层时一定主要注意数量;如果出现围岩不稳的情况, 就必须进行支护。这项工作称为井巷工程, 也称为井巷掘进与支护。其实井巷掘进与支护的实质就是将岩石破碎之后获取所需要的井巷空间, 它的作用是防止井巷周围岩石被破坏, 保证生产安全[3]。

2.1 掘进支护形式的主要优缺点

在复杂地质条件下, 掘进与支护技术灵活使用、平行作业能充分提高生产效率, 降低劳动程度, 同时发挥围岩自身的作用和承载能力, 使围岩和支护体形成一个整体结构, 节约成本, 便于组织快速施工, 可应用范围较广。而在复杂地质条件下, 它的劣势也更加明显:应用条件受环境限制, 支护存在很大的被动性, 设备损耗大等。

2.2 临时支护技术应用

在使用综掘机时, 要综合考虑到它的液态系统, 整个工作必须考虑到两点问题, 即稳定性及在停开机之后其自身的锁闭装置, 如果这两个问题顺利解决, 可以在很大程度上帮助工作顺利开展。整个研究采用的是机载液压锁的临时支护法, 优点有二:a) 放缓工作压力;b) 使得工作进行得更加稳定与安全[4]。

2.3 综掘机施工管理问题

综掘机施工应该有一套科学的管理制度, 可以提高施工效率, 建立一套科学、完整的管理体系, 实现煤矿高效率施工, 实现煤矿企业高盈利。如在实际技术操作中应用弯皮带运输技术, 为了保证整个工程快速掘进, 减少皮带配置工作量, 整体提升工作效率, 一般都会在使用大角度长距离的拐弯掘进或小角度连续拐弯技术时将其角度设定为26°。

3 煤矿开采中掘进支护技术的应用

结合A地区煤矿开采的实际地质条件, 应采取退后卧底法、锚杆临时支护加U型钢架法分析和直接破顶法, 结合实际情况合理选择应用。

3.1 掘进支护法

a) 退后卧底法。矿区内不是所有上顶板都脆弱, 有些是坚固而完整的, 一般说来落差小于2.5 m时可以对其实施围岩和运用支护技术, 不过此时掘进机施工方法是先后退, 后采用卧底前进的方法[5];b) 直接破顶法。消除煤矿顶部, 运用掘进机施工, 剩下的就是比较坚固的顶板围岩, 比较好支护, 利用锚网索即可。剩下的顶板岩层岩石的硬度不大于5, 且顶板落差小于2 m的断层易于断裂, 导致无法支护。直接破顶法适用于掘进过程中坡度较大、坡度减缓的断层;c) 锚杆临时支护加U型钢架法。在落差大的情况下, 围岩易破碎, 为最大限度地加固围岩结构, 防止工作面顶板破落时采用的方法。

3.2 实例应用中的其它因素分析

要想在复杂地质条件下最大限度保障煤矿开采进度, 除了上述技术问题的考量外, 还需要研究截齿选择、综掘机选用等细节问题才能保证高效快速的运转机制。具体来说, 截齿应优先选择耐磨强度较高的截齿, 这种截齿的速度相对来说比较快, 并且将对截齿的磨损减小到最小范围。如果出现岩石硬度过大、会对截齿产生很大损坏时, 最先考虑到的办法是爆破法, 爆破时对于综掘机的保护不能忽略。关于综掘机类型的选择要注意一些问题:选用的机器必须符合实际施工情况, 要考虑到机身结构的紧凑程度, 注意煤矿煤岩强度, 注意综掘机面积、设备自身的运行率、机器的截割功率及强度、配件供应等。

4 结语

在复杂地质条件想要中获取高效的煤矿开采, 掘进支护技术为关键, 煤矿掘进支护技术在煤矿开采过程中起重要作用, 不仅能够保证施工安全, 还可以提升开采效率, 尤其是在地质复杂的情况下。应选择适合工程发展的掘进机器及相对应的支护技术, 制定出适合完善的施工管理办法和体系确保煤矿开采安全、高效。

参考文献

[1]赵海平, 李艳玲.复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用分析[J].科技传播, 2013 (2) :145.

[2]王金龙, 张新涛.复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用分析[J].科技风, 2014 (20) :119.

[3]金镇.复杂地质条件下煤矿掘进支护技术的应用[J].内蒙古煤炭经济, 2014 (11) :17.

[4]姜军.复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用解析[J].黑龙江科技信息, 2016 (4) :30.

复杂煤矿的开采技术 第2篇

关键词：探巷掘进；开采上限；探眼施工；锚网支护

中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）14-0094-02

龙东煤矿西一探煤上山用于探明西一采区3#皮带巷与防水煤柱线之间的原煤储量，为布置采煤工作面提供可靠的依据。该巷道靠近开采上限施工，地质条件复杂，附近仅有78#钻孔可供参考，现有资料无法分析地质条件变化情况，需采用边探边掘的施工方法。西一探煤上山设计总长为451.2m，分为两段施工，第一段为探Ⅰ巷道，设计总长度为265.2m，沿煤层顶板掘进；第二段为探Ⅱ巷道，设计总长度为186m，沿煤层底板施工。巷道断面为矩形，毛宽4.2m，毛高2.5m，采用光面钻爆法掘进，锚网（索）支护，使用P-60B型耙装机配合SGW-40刮板机及DSJ-150皮带出煤，掘进循环进尺1.8m，三班连续作业。

1 地质基本情况

1.1 地理位置

西一探煤上山位于龙东煤矿西一采区的东南侧，西南以F孙断层为界，东北方向与F12断层相邻。该巷道西北为西一轨道下山，东北靠近防水煤柱线，东南靠近上限及煤层露头，西南临近西一进风大巷。从78#钻孔资料中分析，煤层结构复杂，中部煤层含1～2层夹矸，厚度为0～2.1m，岩性为泥岩和砂质泥岩，对掘进影响较大。煤层为7层煤，煤层厚度变化较大，厚度为2.0～7.1/4.96m，煤层倾角18°～24°/21°，属于瓦斯煤层，煤层容易自燃，煤尘爆炸指数为38.37%，具有爆炸性。

1.2 水文地质情况

F12正断层岩层裂隙较为发育，局部有砂岩裂隙淋滴水现象发生，最大涌水量30m3/h，正常涌水量3m3/h。

1.3 钻孔情况

该面附近共有1个钻孔，即78#钻孔，为封孔合格

钻孔。

2 巷道布置

2.1 巷道布置方案

探Ⅰ巷道从T1点开始施工，首先沿水平施工45m岩巷，揭露FW19-2断层（∠70°H=10m）后，沿煤层顶板上山掘进至T10点，再向前穿层掘进施工20m平巷，作为探Ⅱ巷道的开窝点及上部车场。探Ⅰ巷道掘进至T11点向前22m处，迎头已穿过预计F12断层位置3.0m，仍未发现该断层，由于该位置巷道顶板标高为-210.15m，接近西一采区开采上限标高-210m，因此停止向前掘进。探Ⅰ巷道在掘进过程中共揭露七条断层，断层落差在0.3～10m之间，对巷道掘进影响很大，造成巷道有一定的起伏，走向角度平均为20°。探Ⅱ巷道从探Ⅰ巷道T11点左帮开窝掘进，与探Ⅰ巷道夹角90°，沿F12断层方向掘进，先穿层施工12m平巷，再沿煤层底板施工174m至煤层露头变薄带，此工程结束。探Ⅱ巷道煤层厚度变化较大，煤层最大倾角为21°，走向角度变化在-8°～6°之间，地质构造复杂，煤层较松软，顶板及煤壁局部有剥离和滴水现象。巷道布置具体见图1所示：

图1 巷道平面布置

2.2 巷道支护方式

2.2.1 采用锚网（索）支护方式，隔一排施工两根锚索，位于第二、四根锚杆位置，设计使用锚索长度6.2m，顶煤超过4.5m时改用8m锚索支护，确保锚索锚入稳定岩层不小于1.5m。

2.2.2 顶板两肩窝锚杆及两帮肩窝锚杆使用异型托盘进行支护。

2.2.3 锚杆（索）间排距为900×900mm。

2.2.4 顶部金属点焊网对接或压茬，压茬时不超过三扣，接茬处用14#铁丝，隔扣相联。顶网与帮网压茬不小于100mm，压茬处采用“三星”联网，帮网与帮网长边压茬不小于100mm，“三星”联网，短边用穿条相连。

3 掘进技术管理

3.1 探眼施工

掘进迎头采用帮锚杆机、风煤钻小钻具探测断层位置，1号探眼布置在迎头中间位置，巷道顶板下1.2m处，以大于煤层倾角5°角开孔，沿巷道走向钻进，该孔超前迎头距离不小于10m。2号探眼布置在巷道右帮顶板下1.5m位置，以煤层走向20°仰角垂直巷道钻进10m终孔，每10m施工一个2号探眼，用于探明探Ⅱ巷道与F12断层的准确位置，并做好标记。根据探眼钻探情况，及时分析地质构造情况，调整巷道层位，为下一步施工提供可靠的依据，并分析掘进迎头水文地质情况，为采取探放水措施提供依据，以防水害的发生。

3.2 三岔门加固

探Ⅱ巷道开窝前对三岔门进行加固，采用6m锚索、锚杆及钢板带进行框架式加固，钢板带首尾相连成一个整体，锚索从开窝巷道中线向两侧打，隔一根锚杆打一根锚索，钢板带要超出整个开窝断面前后各1m。

3.3 临时支护

使用3根2.6m长的2寸钢管，一端使用特殊加工的带螺纹孔的挂钩吊挂在最靠近迎头一排锚杆第二、三、四根锚杆下方，第二、四根锚杆位置是锚索时，后退一排吊挂在第二、四根锚杆下方，用钢管将金属点焊网及钢带托起，另一端伸入煤壁不小于0.3m，前探梁上方用厚木板配合木楔将顶封好。当顶板破碎采用正常临时支护无法控制顶板稳定时，采用水单体及木板对空顶区域进行临时支护。

3.4 过断层施工

3.4.1 执行一炮一锚施工方式，循环进尺控制在0.9m，顶板未支护之前最前排锚杆距迎头空顶距不超过1.2m，支护完毕后最前排锚杆距迎头空顶距不超过0.3m。

3.4.2 断层带内煤质松软采用放小炮预留断面爆破方法，严格控制装药量，装药量减少1/2，采用分次打眼分次装药爆破。顶板向下0.5m、帮向内0.3m范围内不布置炮眼，放炮后采用手镐或风镐刷至断面尺寸。

3.4.3 迎头放炮后帮部永久支护必须紧跟到迎头，掌子面破碎时，打木锚杆进行锚固，防止迎头片帮。

3.4.4 断层区域内的锚索长度不小于6.0m，锚索垂直于顶板避开断层面，锚索施工在断层前后2m范围内，锚索保证锚稳定在岩层中不小于1.5m。

4 结语

（1）探巷的布置应充分考虑为采区生产服务，西一探煤上山设计作为采煤工作面回采巷道，应满足回采巷道的要求。探Ⅰ巷道设计为采煤工作面的联络巷，结合煤层厚度及断层情况，巷道沿煤层顶板掘进，顶板稳定，比较容易施工，巷道在煤层中掘进，巷道起伏不会太大，有利于顶板及运输安全管理。探Ⅱ巷道设计为采煤工作面的材料道，为了满足放顶煤采煤工作面的要求，巷道应沿煤层底板掘进，以保证高效回收煤炭资源。探Ⅱ巷道煤层厚度在3.0m以下时，考虑到煤层比较松软，煤层与顶板结合不实，顶煤容易垮落，不利于顶板安全管理，可以考虑沿煤层顶板掘进，巷道左帮为采煤工作面，回采时最多有0.5m的破矸量，对回采影响不大。当煤层厚度大于3.0m时，应及时调整层位沿煤层左帮底板掘进。

（2）探Ⅱ巷道沿煤层顶板掘进时，煤层最大倾角21°，造成巷道右帮高达4.0m，右帮必须增加一排锚杆，并且两帮锚杆紧跟迎头，以防片帮伤人。由于右帮高度较高，肩部锚杆施工比较困难，巷道右帮的浮煤不应出得太多，爆破后巷道高度保证在2.2m左右比较合适，作业人员较为方便施工，先施工三排锚杆，浮煤出干净后，施工第四排锚杆，空帮高度在1.8m以下，有利于作业人员安全。

（3）探巷掘进，断层情况不明确，应按照边探边掘、长探短掘的原则进行探眼施工，探测断层情况。迎头钻孔应大于煤层倾角5°角在迎头中间位置开孔，当煤层走向为上山或下山时，一般施工18m探眼可以探测到顶板岩石，有利于现场对煤层走向及断层情况作出判断。根据探眼钻探情况，及时分析地质构造情况，调整巷道层位，避免巷道有大的起伏，为回采创造良好的条件。

（4）靠近开采上限掘进，应时刻注意测量巷道标高，不能超开采上限施工，接近开采上限时，应停止作业或调整巷道层位施工，以防超开采上限掘进。

（5）随着龙东煤矿开采进度的加大，探巷掘进显得尤为重要，探巷的布置应充分考虑为采区生产服务，西一探煤上山的设计施工应满足回采巷道的要求。在开采上限复杂地质条件下探巷掘进应采取边探边掘的作业形式，根据探眼钻探情况，分析地质构造情况，调整巷道层位，以确保探巷与回采巷道能合二为一，该探巷掘进技术的研究与应用，为复杂地质条件下探巷施工积累了宝贵经验，在煤矿同类条件下，具有很高的推广价值。

作者简介：张雨（1975—），男，中煤集团大屯公司龙东煤矿掘进区队工程师。

复杂采掘背景下煤炭开采技术探讨 第3篇

关键词：复杂采掘,煤炭资源,开采,技术

当前, 我国煤炭资源的开发利用已经取得较大技术上的进步, 但是在煤炭开采的过程中依然存在开采效率低下、安全性能差等问题, 影响整体开采质量, 因此, 在我国较为复杂的地质环境采掘背景下, 进行煤炭资源开采技术的优化才能适应我国对于煤炭资源的数量和质量需求, 提升整体复杂采掘下煤炭资源开采水平, 实现规范化煤炭资源开采。

1 国煤炭资源开发技术现状

据统计, 我国煤炭资源的开采总量仅占资源储备总量的14%, 想要满足我国经济社会对于资源开采要求, 要不断进行资源开采技术的更新, 尤其是在复杂的采掘背景下, 更需要对于开采技术进行优化更新。然而, 就我国煤炭资源开发现状而言, 仍存在着需要提升之处, 很多煤炭企业存在资源开采勘查程度有限, 也就是很多煤炭行业的从业者在实际进行煤炭开采前没有对于复杂地理地质情况进行分析, 引起资源浪费效率低下等一系列的问题;其次, 没能构建起合理的煤炭资源利用原则, 也是我国煤炭资源开发的现状之一, 煤炭资源开采的技术跟不上实际发展的要求, 导致复杂地质背景下施工难以推进, 甚至出现工期延缓、因技术难题停工等问题, 这一现状也需要得到重视。

2 复杂背景下煤炭资源开采技术分析

2.1 开采技术安全性分析

煤炭开采工作本身具有较大的风险性, 对于地形地质复杂地区的煤炭开采工作更是如此, 需要在煤炭企业发展中进行安全技术的宣传和发展, 这样才能够在规范从业者行为的同时保障从业者尤其是一线从业者的生命安全。在实际工作发展的过程中, 首先对于复杂的发掘背景进行勘察, 提前进行现场环境的分析和记录, 同时保障各个技术环境的支护能力都能够满足开采的基本需求, 从根本上避免发生重大的安全事故等等。除此以外, 还需要在探水较为严重的地区进行开采的过程中规定, 相关人员对山上的巷道进行勘查, 一旦发现巷道内部有浮尘、浮煤和杂物等等, 进行及时的技术处理, 防止发生整体煤炭资源浪费的现象。对其进行及时处理和总结, 进行支架基础的稳定性调整, 对于开采的技术进行规范。

2.2 钻头探水开采技术分析

在复杂采掘地区, 进行钻头探水开采技术的研究必不可少, 首先需要垂直向下进行岩层的推进, 进而在水平和垂直面上进行水平弯旋转, 进行煤层的穿越进而实现煤炭资源的抓取。这一技术对于煤炭资源开采的整体质量都有着不可忽视的影响, 相关工作计划和实践的过程中, 需要对于钻探施工工程有一个整体的认知, 严格提升钻探水施工的技术和相关原则规范。工作的层面上, 也应当进行小型煤窑破坏区域的资源评估开采, 提升煤炭资源的开采效率, 实现高质量、低投入的高性价比开采。还需要进行断层部分位置的防探水和瓦斯地区技术处理, 煤炭企业的相关从业者需要参与到实际的规划和测验当中, 全方位掌控煤炭资源的开采进度目标, 同时承担起技术攻关的责任。

2.3 防探水技术和瓦斯技术探讨

对于复杂发掘背景, 应当进行防探水和瓦斯技术的更新和探讨, 施工人员应当遵循防探水和瓦斯技术的相关原则, 起到应有的引领职能, 为我国的煤炭资源开采, 尤其是复杂发掘背景下的煤炭资源开采提供良好的保障。

3 炭资源开采技术的实践分析

3.1 督促技术的切实开展

对于复杂发掘的地理环境进行开发技术的改造和更新, 具体表现为优化资源的开发和提升生产效率, 在此基础上积极推进辅助设备的完善发展, 最终实现高水平的煤炭资源开采模式。除此以外, 在进行煤炭资源开采的实践中, 需要进行技术切实开展的督促, 最终形成良好的开采流程, 在进行开采的过程中, 需要切实提高煤炭企业技术装备水平, 保障其能够承载技术的更新和发展。

3.2 完善相关技术监督制度

在进行煤炭企业资源具体开展的发展的过程中, 还需要完善相关技术监督制度, 同时也需要遵循法律法规和原则, 按照施工的具体要求进行煤炭规则和基础性标准的制定, 对于涉及安全性能等原则进行强制性的要求, 保障煤炭企业相关工作人员在良好的制度环境下能规范自身操作行为, 实现煤炭资源开采调整状态和效率的提升;其次, 完善相关的技术监督制度, 保障复杂发掘背景下煤炭资源的开采和技术的具体实践。

4 小结

在我国较为复杂的采掘背景下, 需要进行煤炭资源开采技术的优化和创新, 才能够更好地适应我国对于煤炭资源的数量和质量需求, 在这一过程中更需要相关从业者进行深入的技术探讨, 着眼于技术的整体性调整的同时, 还应当着力于实践的创新, 进而实现安全、高效的复杂发掘背景下的煤炭资源开采, 使其更好地为我国经济社会可持续发展服务。

参考文献

[1]郑锐锋.供给侧改革背景下煤炭行业去产能路径研究[J].煤炭经济研究, 2016, 04:37-41.

[2]张广磊, 等.沟谷地形下煤炭开采对地表径流的影响[J].煤炭学报, 2016, 05:1219-1226.

[3]杜芳周.煤炭行业现状及环保型煤炭开采利用[J].山东工业技术, 2016, 01:55.

复杂煤矿的开采技术 第4篇

关键词：综放综采混合开采技术；煤矿开采；综采技术；综放技术；煤炭机械 文献标识码：A

中图分类号：TD823 文章编号：1009-2374（2015）16-0157-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.077

1 综放综采混合开采技术的含义

之前沿用的煤矿开采技术中，对于较厚的煤层大多是采取分层开采。但随着如今开采技术的不断进步和改善，综放综采混合开采技术慢慢出现，这是对传统煤矿分层开采技术的不足进行了有效的改良。它凭借增加了跨度的作业面，上层得到开采后，用综采技术处理下分层，在上分层剩下的一些边角煤矿中采用综放技术，避免了传统的分层开采技术直接将煤层进行开采，导致了资源和资金上的铺张浪费。这种技术的基础是要分析综放综采这类技术的是否有可靠的支架进行安全的架设，选用符合要求的用于输送煤炭的机械，处理好开采出的煤炭的位置，比如分析最上方的煤矿和实体煤的连接地点的应力的改变。

2 综放综采混合开采的技术难题

研究该技术要解决的一系列技术难点如下：

2.1 选择支架

综放综采工艺承担了比传统技术更多的应力，所以选择支架时格外看中支架的稳定性和抗压性。选用支架还要特别注意在煤炭两端支架的固定，具体来说，进行开采时，在煤炭的端头应截取低于100m，而在煤矿尾部要留有150m，保证了支架达到最大的安全性。

2.2 选用运输设备

实施混合开采的时候，在施工地一般需要两种类型的支架（综放和综采），在选用输煤的机械时要根据这两种大小形状不一的架型在尺寸上进行相应的变动和调整。在作业时，由于各种原因，运输所需的空间可能会狭窄而拥挤，针对这一现象，可以采取少布设减速机械于后方空间的策略，从而在正常运转的基础上尽量减少空间。

2.3 煤炭的放置方法

调用支架时要注意运输机械与实际矿体应力的变化特点，并确保运输设备尾部与头部存在适宜的空间摆放并安装支架。

2.4 构建顶层板

混合开采技术的应用在很大程度上取决于顶层板设计时与矿体的空间，为了工人在采煤时有良好的通风效果与在运煤时保证运送的快速畅通，顶板的稳固和保持矿体之间的缝隙的合适是最基本的要求。

3 综放综采混合开采技术在煤矿开采的应用案例

相关案例目前并不多，本文以唐山矿开采案例来总结综放综采混合开采技术在煤矿开采中应用的实际方法、成果及存在的问题，以便进一步更好的应用。该煤矿较早地应用了综放综采混合开采技术，实际施工过程中也遭到了各种挑战。与煤矿生产的实际实践相结合，运用相关技术手段改良传统的设备，并在先进技术的指导下改善传统工艺：（1）结合煤矿的实际规模大小，制定5个大型架、50个中型架和98个小型架，并严格将这些型号迥异的过渡架安装在各自需要的工作环境中；（2）改装老旧的运输设备，尽量开发矿体空间，少用过去采用的运输机中的驱动器，从而大大增加了资源运输时的效率，避免在开采煤矿时浪费资源；（3）煤矿的放置方法，要注意后方输送机尾和机头的矿体压力变化情况，从而最大程度地增大了输送器的效率；（4）安排顶板时，要充分注意顶板的承重性能，可以运用单体柱来支撑大板梁，从而提高作业时的安全。

在该煤矿开采的应用中，综放综采混合开采技术发挥了巨大作用，为该煤矿集团增加了一定的生总产值，提高了产煤率，获得了不小的成果，总的来说，该开采技术的实践应用达到了预期。但在实际应用当中存在着三个突出问题：（1）过去的机械存在着严重的老化问题。由于这次开采采取的混合技术是在过去的基础上对技术进行突破，对设备进行优化，因此在实践过程中还是借用了老旧设备进行改良，但设备的老化影响了该工艺的发挥，且经实践发现若直接利用传统设备，会使该工艺技术的优势的发挥受到较大的影响；（2）资金匮乏。由于该工艺技术处于实验阶段，缺乏政策支持，因此各方面的投入都较为谨慎，导致本次综放综采技术在煤矿开采的应用中多次面对资金匮乏的窘境；（3）人才短缺。在该工艺的应用中，人才的需求捉襟见肘，得不到满足，而且不论是理论型人才还是实用型人员对于该种前沿的开采技术均不太熟悉，因而在一定程度上影响了该工艺的研发和应用。

4 综放综采混合开采技术的发展方向

4.1 综放综采混合开采技术能有效地应用于矿业开采中得益于改良设备的有效使用

该技术对相关器械有着相当严格的要求，综放综采混合开采技术为了保证工艺最大限度地得到应用，就必须提高设备的更新要求。因此对于该煤矿出现的设备老化的问题，我们应当要吸取经验，使用该技术的煤矿集团要对老旧的设备进行排查，对于那些还能再次使用的设备要留着继续使用，存有小毛病的，改善后能够继续使用的设备进行改善，而那些老化严重的设备要果断淘汰；设备更新应充分符合经济发展效益，在能够节约资源且继续使用的情况下，要最大程度地花费少的资金应用于更新设备中，加强监察强度。

4.2 加大综放综采混合开采技术的资金投入

目前，综放综采混合开采技术大多应用了国外的知识产权，因此应用该技术时所需费用较高，且应用时并不是很方便有效，要想在煤矿开采过程中充分利用好综放综采混合开采技术，就必须将该技术转化为自己的东西，那么必须加大研发投入，从而研发出自己的东西。此外，该技术在开采煤矿时，在优化设备与升级工艺方面需要用到大量的经费，加大资金的投入，可以防止采煤过程资金链的脱节，更好更有效率地使用综放综采

技术。

4.3 培养人才

通常在引进先进的新技术时，不仅要通过人员的投入来加大劳力，还要求培养一系列技术研发人才，综放综采技术也不例外。公司想要使用该技术时，应主动积极地将公司人才送到国外学习相关先进知识，从而达到升级人才的目标；加大公司自身人员的训练，使得有关人员在熟练旧工艺的基础上，逐渐过渡到新器械的掌控和新技术的娴熟应用，从而提高该技术的应用效率，此外，还可以直接吸收一些拥有相关技术历练的国内外

人才。

5 结语

综放综采混合开采技术与传统煤矿分层开采技术相比，有着更好的效益：（1）经济效益。可以在旧设备的基础上进行优化，在优化后的设备上使用新的技术，大大减少了对设备的资金投入，且在应用过程中减少了资源的浪费；（2）社会效益。综放综采混合开采技术在煤矿开采中的应用不但创造了更好的经济价值，还是很有意义的技术探索，通过和实际应用相结合对新技术进行改善，促进技术的革新。该煤矿集团对综放综采混合开采技术的应用是我国煤炭业创新的一大步，值得其他有关企业的重视和参考。

参考文献

[1] 程富明.综放综采混合开采技术在煤矿开采中的应用[J].山东煤炭科技，2014，（11）.

[2] 杨厚坤.煤矿开采中综放综采混合开采技术的应用[J].科技致富向导，2014，（26）.

[3] 刘胜恩.综放综采混合开采技术在煤矿开采中的应用[J].现代矿业，2014，（3）.

作者简介：张树良（1971-），男，河北丰润人，开滦（集团）煤业分公司安全管理部工程师，研究方向：煤矿开采、技术管理、安全管理。

地质复杂条件下工作面开采技术研究 第5篇

关键词：地质复杂,冲击地压,支护工艺

枣矿集团田陈煤矿北五采区地质条件复杂, 经过多年开采, 采场正逐渐向局部转移、向小煤层转移、向煤柱转移, 地质隐患严重, 安全监管任务十分繁重。

1 概况

该工作面位于北五采区行人下山右翼, 其里面运输巷左侧为断层, 落差为5.5m, 轨道巷靠近3下512采空区, 中间煤柱宽度为3.5m, 切眼内有H=3.5米正断层一个;外面轨道巷靠近H=2m正断层, 切眼靠近3下514采空区, 外面左侧为3下510工作面停采线外侧的三角煤柱, 宽度为15~75m, 右侧为3下516采空区, 中间煤柱宽度为19.5m, 南侧为3下514采空区, 中间煤柱宽度为6m, 北侧为北五采区下山。邻近采区开采情况。该工作面外面平均走向长135m, 平均倾斜长140m, 面积为18900m2;里面平均走向长122m, 平均倾斜长127m, 面积为15494m2。工作面开采初期, 需过一条探巷, 然后再过一条斜穿工作面的泄水巷 (两条巷道统称老巷) , 给采煤期间的顶板控制带来难度。

2 工作面采煤期间存在问题分析

(1) 该工作面的平均埋深为514m。据统计, 当深度H≤500m时, 冲击地压一般不会发生, 当深度H>500m时, 在一定程度上冲击危险逐步增加。就埋深而言, 该工作面已超过冲击地压发生的深度条件。 (2) 该面煤体的普氏系数f=1.7, 煤体较坚硬, 具有弱冲击倾向性。经中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室鉴定, 煤层具冲击地压倾向。 (3) 回采地质中显示该作面煤层顶板以中砂岩为主, 厚约66~100m, 灰白色、坚硬, 且多裂隙。另外, 工作面整体呈一单斜构造, 外段以断裂和褶皱构造为主, 该工作面受多条断层影响, 其中切眼横切H=3.0-3.5米断层, 给采煤期间的顶板维护带来难度。 (4) 该工作面老巷为多年遗弃巷道, 受矿压、断层及各种条件影响, 顶板、煤壁破碎, 过老巷期间其区域容易掉顶、片帮。

3 工作面采煤期间存在问题的防治措施

3.1 为了有针对性的对3下512工作面回采期间进行冲击地压防治, 特对工作面冲击地压危险区域安装使用监测系统

(1) 煤体应力监测系统。设计在该工作面两巷各布置4组测点, 均向工作面布置, 每组两个传感器, KSE-Ⅱ-1钻孔应力计 (7米) 1个, KSE-Ⅱ-1钻孔应力计 (9~15米) , 传感器间距5米 (误差:±2m) , 深浅顺序布置, KSE-Ⅱ-1钻孔应力计 (7米) 靠工作面推进方向。 (2) 微震监测系统。3下512工作面两巷设计布置微震监测测点4个:运输巷2个, 轨道巷2个。安装使用树脂锚杆, 规格φ18mmx2000m, 锚固长度不低于1.5m, 探头拧紧到锚杆上。随推采进行逐渐外移, 保持该区域有效监测传感器4个, 监测微震事件, 及时预报冲击危险性。 (3) 钻屑监测。钻屑法使用ZQSJ-140/4.1型煤粉监测钻机, 钻孔φ45mm, 深度15m。煤体应力监测、微震监测出现预警或矿压显现异常时立即组织开展煤粉监测, 监测压力异常区上下60m范围, 钻孔间距15米, 每天监测一轮, 由防冲队负责施工。钻孔时, 钻进速度要均匀, 用篷布或编织袋等承接煤粉, 每1~2分钟钻进1m, 每钻进1m拉钻3次, 弹簧秤测量1次煤粉量, 记录每孔每米煤粉量及动力效应 (如声响、卡钻、吸钻等) 。煤粉量达到或超过2.6Kg/m, 可认为存在冲击危险, 钻进过程中出现冲击响声、钻杆跳动、卡钻甚至压死钻杆等现象, 可认为存在冲击危险。确定冲击危险后必须立即组织实施打钻卸压解危。

3.2 卸压解危

(1) 煤体预注水:3下512工作面重点落实了煤体预注水, 在两巷向煤壁打孔注水, 钻孔采用双巷布置, 孔深不小于工作面面长2/3, 间距不大于15m, 采用静压注水, 注水超前回采30天, 保证煤体软化效果, 降低煤体因遇水膨胀造成应力叠加及脆性过高等诱发冲击地压。 (2) 卸压钻孔:工作面两巷必须采取预卸压措施, 钻孔布置在靠工作面侧, 钻孔间距2m (误差±0.2m) , 钻孔深度20m或到接触岩层, 孔口高度0.5~1.5m, 钻孔直径110mm。

3下512面靠近采空区, 对两巷工作面侧进行预卸压, 钻孔布置在煤巷段;3下512外面综采支架安装后, 在工作面两巷进行预卸压;靠3下516采空区侧每10m施工一个探F7-15断层钻孔, 全煤段宽度小于10m, 不再施工卸压钻孔, 超过10m时施工卸压钻孔。钻孔直径为110mm, 靠工作面侧钻孔间距2m (误差±0.2m) , 钻孔深度20m或到接触岩层, 孔口高度0.5~1.5m。

3.3 采煤方法及支护设计

(1) 对采空区顶板实行全部垮落法管理, 要求工作面最小控顶距3.94m, 最大控顶距4.54m。 (2) 工作面支护要求:1) 工作面及两巷应加强顶板管理, 确保液压支架、单体液压支柱的支护质量, 液压支架初撑力不得小于24MPa, 单体液压支柱支设初撑力不低于12MPa。2) 采煤机割煤后, 要及时移架, 移架与采煤机后滚筒的距离一般不超过6-9m, 防止长时间空顶。当顶板压力大顶板破碎时, 必须紧跟采煤机滚筒移架或停机移架。3) 工作面出现掉顶造成液压支架顶梁超高无法接实顶板时, 要及时用木料接顶, 并升实液压支架。拉架期间及时调整液压支架状态, 防止歪斜、咬架、挤架。4) 必须加强过断层期间的顶板管理, 过断层时以破断盘底板为主, 严格控制采高, 最小高度不得小于2.2m, 最大高度不得大于4.0m。断层处运输机严禁拖后, 断层处煤壁片帮超过340mm时要及时在液压支架前梁上用长度适宜的木板梁装顶挤实煤壁。5) 两巷超前维护顶板压力较大时要加密单体支护;以外的巷道出现顶板下沉、帮部突出、底板鼓起、顶板破碎时要及时用单体液压支柱支设戴帽点柱维护, 顶板破碎时要用长度适宜的长板梁铺金属网维护。

3.4 由于老巷年久失修, 开采前, 应对巷道未垮落区域进行支护、修复

(1) 老巷维护范围内应支护完整, 无缺梁少柱、空顶空帮、单体失脚等现象, 危岩悬矸及时找掉。 (2) 顶板破碎及压力大的地段, 必须铺金属网打锚索, 增补柱棚进行维护, 老巷维护的单体液压支柱必须打成一条直线, 误差不超过±50mm, 所有单体液压支柱初撑力不低于12MPa。 (3) 每班安排专人对工作面老巷附近液压支架、老巷内的单体液压支柱及超前维护进行二次注液, 保证液压支架、单体液压支柱初撑力符合要求, 若顶板压力有明显增大现象时, 老巷需提前打丛柱加强支护。 (4) 老巷处的支架煤机经过时要及时拉超前架, 生产过程中严禁超前回棚。

4 结束语

复杂煤矿的开采技术 第6篇

关键词：综采面,安全开采,设备配套

1 工程概况

孔庄煤矿8109综采工作面位于矿井I6采区中部,其北为-360 m等高线,南到-280 m等高线,东到KF13断层,西到I6人行下山。工作面走向长1 092 m,设计工作面净长126 m,工作面煤层厚度2.80 m~3.50 m,平均厚度3.12 m,工作面煤层倾角在15°~23°,平均倾角18°。

煤层直接顶为砂质泥岩,厚度0.50 m~2.60 m,平均厚度2.27 m,灰黑色、含砂自上而下逐渐减少,局部变为泥岩,见滑面,具黄铁矿薄膜和植物化石。老顶为细砂岩,细砂岩厚度9.02 m~11.26 m,平均厚10.80 m,灰色,主要成分为石英、长石,局部为砂岩,钙质胶结;底板岩性为泥岩,厚度0.30 m~3.15 m,平均厚度2.31 m,黑色致密,厚层状。

2 安全开采影响因素

通过分析8109工作面地质赋存与相邻工作面开采经验,分析影响8109工作面的主要影响因素,主要如下。

2.1 地质构造因素

根据勘探资料8109综采工作面内发现14条断层,其中落差大于5 m的4条,落差1.0 m~4.0 m的断层共10条,对工作面回采均产生不同程度的影响。

2.2 水害因素

根据以往工作面开采经验,该工作面巷道掘进过程中将会有顶板砂岩水和老空水渗入到工作面。该工作面上部为7107、7109采空区,7煤顶板水已疏放。该工作面7、8煤平均层间距为15.0 m。7107工作面在掘进过程中,在溜子道11号点、26号点、29号点和7109溜子道L22点附近受地层起伏和断层影响分别形成4个低洼区,其内分别积水790 m3、650 m3、1 200 m3和2 300 m3。积水深度分别为5.1 m、5.6 m、5.6 m和7.5 m。附近积水区位于8109材料道侧上方,与巷道间距大于30 m,26号点附近积水区位于8109材料道上方,与巷道间距20 m由于积水区积水量较小,水压低,与巷道间距大且为岩石老空积水,所以预计对巷道掘进不构成安全威胁。但积水可能会顺顶板裂隙进入巷道,增大巷道顶板淋水量,增加顶板管理难度。因此该工作面必须对上部采空区积水进行探放,探放完后再进行回采[1]。

2.3 煤尘瓦斯因素

根据建矿后的瓦斯鉴定,8号煤有煤尘爆炸性,煤炭自燃倾向性为Ⅰ类;煤层为易自燃。且8109工作面为I6采区工作面,通风距离较远可达2×104m多,2010年瓦斯等级鉴定结果I6采区瓦斯相对涌出量为2.03 m3/t,涌出量较低,根据以上条件确定8109工作面要重点考虑防火和通风2个方面的问题。

3 综采面总体设计

3.1 巷道断面及支护参数

为满足通风、运输及设备布置要求,各种巷道断面及规格尺寸见表1。

8109综采工作面材料道、溜子道均为梯形断面,切眼为矩形断面,锚网(索)联合支护。材料道和溜子道支护参数:顶板布置顶锚杆5根锚杆,间排距为950 mm×950 mm,矮帮布置2根锚杆,间距为700mm×950 mm,高帮共布置4根锚杆,锚杆间距为800 mm×950 mm。8109开切眼支护参数:顶锚杆布置7根,间排距为950 mm×950 mm,两帮布置4根锚杆,间排距为800 mm×950 mm。回采巷道断面支护如图1所示。

3.2 采煤方法及设备选型[2]

3.2.1 采煤方法

根据地质资料,(煤层的倾角、厚度、煤层及围岩特征、地质构造等煤层赋存条件),综合考虑以上煤层赋存情况和其他诸如设备供应、生产管理、职工素质等客观因素,8109工作面采煤方法确定为走向长壁采煤法。采空区顶板管理方式采用全面垮落法。工作面范围内煤层厚度2.80 m~3.50 m,平均3.12 m,因此工作面采用综合机械化采煤工艺,一次采全高,即沿煤层顶、底板布置综采工作面,一次采出煤层全部厚度,工作面设计采高为2.80 m~3.40 m。

3.2.2 综采工作面设备选型

综采工作面的设备通常是成套购置的。因综采设备机型的不断增多,各机型优势各异,工作面生产能力和设备更新接替的需求,不同的采煤机、输送机和液压支架可配套成合理的成套设备。如果选型合理、配套合适,就能取得优良的使用效果。为减少投资,并使综采工作面“三机”发挥出最大的生产能力,应在性能、结构参数、工作面空间尺寸等相互连接的形式、强度和尺寸等方面互相匹配。通过计算,设计采用综合机械化开采。综采工作面配套设备选型见表2。

3.2.3 采煤工艺

割煤:割煤落煤采用MGTY-300/730型采煤机,自行装煤。进刀方式为工作面中上部斜切进刀,单向割煤。根据回采工作面的实际煤厚,采高设计为2.8 m~3.4 m。当煤厚≥2.8 m且≤3.4 m时,沿顶、底板回采,一次采全高;当煤厚>3.4 m,沿顶丢底煤回采。回采过程中根据煤厚变化情况及时控制好采高,要求顶底板要割平,不得出现台阶,要求三直一平,正常情况下,不得出现留伞檐现象。如因掘进时巷道留顶煤或破顶板时,要根据现场实际情况,使留顶煤或破顶板现象控制在最小范围内。如因断层,可根据其产状确定其两盘留顶煤和破顶底板范围[3,4]。

移架:移架必须配备专职支架工,由技术熟练的工人操作,分组追机护顶、分段移架,及时支护顶板,伸缩梁护顶距煤机后滚筒2架~3架,分段架距不大于20架并采用上行移架方式,移架后及时用护帮板护住煤帮,若顶板破碎时,可在煤机前滚筒割煤后及时护顶移超前支架,并采取带压擦顶移架,机头三个支架必须按照2-3-1的操作顺序移架,移架要求拉线移架,移架后,支架要保持直线,并达到初撑力要求,移架步距为0.6 m,支架要移到位,接顶要严实有力。

推溜:在煤机割煤扫底后,滞后煤机10 m~15 m开始移机头,并依次顺序推溜,一律在溜子运行中推溜,溜子弯曲长度不小于15 m,严禁紧随煤机推溜或停溜时推溜,严禁由两头往中间推溜。

3.3 顶板管理与矿压观测

工作面地质构造中等复杂,根据地质资料,对本面回采有影响的断层共有14条,其中落差大于5 m的有4条,在回采过程中根据断层产状特征制定具体的顶板管理措施。为确保8109工作面开采成功,顶板管理是关键,要加强工作面的矿压监测工作,掌握顶板来压规律及支架对顶板的适应程度,充分发挥支架及支柱对顶板的控制能力,提高支架的支撑力,确保工作面安全生产。因此针对此情况,工作面安装KJZl6煤矿顶板压力监测系统对工作面矿压进行监测,每十架一组。

4 安全技术措施

4.1 防治顶板砂岩水安全措施

a)巷道掘进时应在巷道一侧留排水沟,将巷道出水引到巷道低洼处,在巷道低洼处施工一小水仓,安装1台风泵排水,同时备1台同规格的风泵作为备用泵。随巷道掘进,巷道迎头须准备排水风泵及管路,并有备用水泵,随时排出迎头积水;b)8109工作面回采时,在溜子道内低洼处的小水仓内安装1台流量不小于40 m3/h的排水电泵,并备1台同规格的电泵作为备用泵;c)在8109材料道、溜子道内各安装一趟4寸管路作为排水管路。将水排到I6轨道三甩道、四甩道;d)巷道掘进及工作面回采过程中加强水沟清理,防止水沟堵塞使流水外溢冲刷巷道;e)在断层等顶板破碎处,应加密锚杆、锚索,必要时采取锚架联合支护,加强顶板支护管理,防止因渗水引发顶板事故。

4.2 防治老空水安全措施

a)由于7107溜子道26#点附近积水区位于8109材料道设计位置上方,且有F23断层发育,当8109材料道施工到F23断层附近时要注意观察巷道顶板淋水情况,一旦发现巷道顶板,尤其是断层面附近出现较大淋水须停头进行探放此处积水区;b)在8109工作面回采前,在8109材料道、溜子道内分别对各积水区进行探放水;c)如果7107溜子道26#点附近积水区在掘进期间进行了探放水,在8109工作面回采前,对8109材料道探放此处积水区的放水孔进行一次透孔,确认该积水区的水已放完,保证8109工作面回采安全。

5 结语

针对孔庄煤矿复杂煤层条件,对综采工作面安全高效回采的主要影响因素进行了分析研究,强化了得8109综采面生产期间的安全重点,并最终实现了安全生产。工作面安全生产取得了较好的效果,实现了月均产量5.4×104t,实现了既定的生产目标。

参考文献

[1]詹振江“.三软”厚煤层综合机械化开采技术[J].煤炭科技,2010(3):33-36.

[2]崔景昆,赵晋泽,张学峰,等“.三软”煤层条件下大倾角仰斜综采工艺的应用[J].煤炭工程,2008(11):41-44.

[3]张五一.深井高地压“三软"地质条件下综采技术[J].中国矿山工程,2012(3):50-54.

复杂煤矿的开采技术 第7篇

1 煤矿开采沉陷产生的不良影响

煤炭开采会破坏原有的地质结构, 引发不同程度的地质深陷, 对周围的建筑物造成破坏。有些开采单位在对煤矿进行开采之前, 需要投入大量资金来拆迁煤矿周围建筑物, 提高了开采成本。另外, 地质深陷还会对本区域的生态环境造成严重影响, 比如开采过程中所引造成的地表水下漏问题等。因此, 开采单位需要加强重视, 利用专门的开采技术来对上述不利影响进行控制。

2 部分充填开采技术原理对于煤矿开采的重要意义

充填开采技术广泛应用于矿产资源开采施工中, 其所使用的填充材料可以是开采过程中所得到的开采废弃物, 这种开采技术既能够解决开采沉陷问题, 也能够最大程度上避免开采活动对生态环境造成破坏。开采废弃物的主要成分就是地表层矸石, 这种材料不需要进行专门的加工就可以直接用于填充, 既环保, 又节约开采成本。然而煤矿开采过程中所得到的矸石材料数量有限, 通过只占全部煤矿开采量的15%左右, 传统的充填技术则需要开采单位加入其他充填物质。利用部分充填开采技术, 可以大幅节约填充材料, 提高煤矿开采的经济效益。

3 部分填充开采技术概述及其具体应用

部分填充开采技术的主要原理是加强控制覆岩主关键层进而避免在开采过程中发生开采沉陷问题。根据地质移动规律, 预测煤矿开采可能遇到的潜在风险, 对破裂现象进行有效的控制, 确保生态环境以及周围建筑物的良性运转。与传统的全部填充技术有所不同, 部分填充开采技术不需要过多的填充材料。然而, 这种充填技术对于现场操作人员的技术要求比较高, 填充效果的充分发挥需要操作人员对填充技术以及现场的地质情况有比较深入的了解。根据目前我国煤矿开采技术应用的实际情况来看, 煤矿开采区域的地质情况以及造成开采沉陷的有关因素是影响部分充填技术充分发挥的主要因素。因此, 开采单位需要充分考虑不同开采环境以及造成开采深陷的有关因素, 合理地调整部分填充技术的具体使用方法。

3.1 条带采空区膏体填充

条带采空区膏体填充主要指的是在煤层顶板以及开采的过程中, 利用膏体材料填充采空区, 结合相间填充条带来支持覆岩架构。在此项技术的应用方面, 开采单位需要合理控制采空区的充填宽度, 充填宽度要尽量在保持在初次破裂间距以内。当一个工作面开采完毕之后进行充填, 然后到第三个工作面开采完之后进行充填, 也就是相隔一个工作面进行充填。另外, 开采企业需要对充填条带进行专门的加固处理, 使膏体填充在尽量长的时间内发挥其填充效果。当前我国常用的膏体填充技术主要包含布置短臂条带和长臂条带充填开采, 这两种技术都可以有效起到控制充填条带间隔距离的作用。

3.2 覆岩离层分区隔离注浆充填

这种技术的原理主要是对岩层进行钻孔处理, 并移动岩层形成离层空洞, 再将充填材料填充至空洞中, 提高岩层的支撑能力。覆岩离层分区隔离注浆充填技术能够有效提高覆岩的稳定性, 有效抑制开采深陷。开采单位需要加强对覆岩离层量以及离层位置两个方面的控制, 了解离层变化规律。结合开采区域的地质条件对填充技术进行选择。这种填充技术要求操作人员对离层量以及离层位置情况有着比较深入了研究, 才能够在正确的时间范围内完成充填工作。需要注意的是, 关键层初次断裂后覆岩里层注浆工作一定要在关键层初次断裂后进行, 这上由于不同关键层之间存在着较大的离层量, 而离层量又能够有效支持填充材料的填充。因此, 基于离层注浆充填技术, 开采单位可以在关键初次断裂之间对隔离层进行分离, 为注浆充填创造出独立的空间。然而, 离层注浆并非完全的固态物质, 离层注浆需要为其他的人工支撑结构预留出足够的空间。

3.3 条带开采冒落区注浆填充

条带开采通常会使采空区内部形成冒落区, 当冒落区承载能力被架空时, 煤柱则完全承担了上部岩层的重力载荷, 煤柱在巨大的压力下会出现一定程度的变形, 造成地表沉陷。注浆填充是减轻地表沉陷的有效方法之一, 对井下以及地表进行钻孔处理, 将注浆充填至冒落层, 能提高冒落区的承转能力。所选取的填充材料通常为破碎的矸石, 这种材料取材范围广而且环保性能较好。根据以上三种填充技术可以发现, 填充材料主要运用于采空区, 凭借煤柱以及覆岩关键层结构来对开采塌陷情况进行控制。通过填充的方法防止沉陷具有施工量小, 成本低以及效果显著等方面的优点。

4 结束语

部分填充开采作为一种新的开采技术, 具有十分突出的经济性与灵活性。开采单位在开采过程中, 需要充分考虑到开采位置周围的地质情况, 科学、合理地运用各种勘测技术和计算技术, 充分考察地下以及地表情况, 为后续的开采工作奠定坚实的数据基础。另外, 合理使用填充技术, 提高填充有效性, 防止沉降现象的发生, 实现经济效益与社会效益相统一。

摘要：随着我国经济的不断发展, 能源供应问题日益突出。当前煤炭是推动我国工业发展的重要化石能源, 合理开采煤炭资源, 加大煤炭资源的供应, 是煤矿企业重要的社会责任。本文详细阐述了煤矿开采具体技术应用手段。

关键词：开采技术,部分填充,煤矿开采深陷

参考文献

[1]许家林, 等.控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术研究[J].采矿与安全工程学报, 2006, 01 (07) :10-11.

[2]张文瑞.浅谈控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术[J].中国新技术新产品, 2012, 08 (13) :157-158.

[3]丁玉龙.煤矿开采沉陷对四合木的影响与保护对策研究[D].中国矿业大学, 2013, 05 (20) :13-14.

复杂煤矿的开采技术 第8篇

淮南矿业集团谢一矿地质条件复杂, 煤层倾角大、强度低, 顶板为厚层状松散破碎复合顶板, 埋藏深, 断层交错。由于条件复杂, 综采工作面过断层时, 若采取方法不当, 极易发生倒架、压架甚至是冒顶、工作面发火等事故。2011年6月份5121C13顶区综采工作面过落差6 m贯穿整个工作面的组合断层期间, 依靠科学合理的方案和有效的关键技术, 保证了工作面安全快速地通过断层。

1 工作面概况

谢一矿5121C13顶区综采工作面为51采区C13煤层工作面, 可采走向长1 230 m, 倾斜长165 m, 煤层倾角21°, 采高3.5 m。C13煤层厚5.5~7.5 m, 平均6.2 m, 煤层基本顶为0~2.0 m的细砂岩, 直接顶为2.5~6.0 m砂质泥岩, 直接底为0.6~1.0 m砂质泥岩, 老底为1.3~1.8 m细砂岩。

工作面分上、下两层回采, “三机”设备选型配套如下:MG500/1130-WD型双滚筒采煤机, ZZQ6000/21/42支撑掩护式液压支架, SGZ800/1050型刮板运输机。

2011年4月23日工作面投产, 5月23日工作面推进到135 m时进入3#异常区, 揭露落差4.5~6 m F12-11附断层和落差2.4~3.0 m F8断层, 两断层均为正断层, 与工作面几乎平行, 贯穿整个工作面, 沿回采方向影响范围为60 m左右, 断层具体位置如图1所示。针对具体条件, 经研究制定了深浅孔配合超前注浆, 预加固断层破碎带、调整采向、人工刷帮, 采取走向棚架顺山梁、提高施工质量等有效措施, 于6月16日安全顺利通过断层。

2 过断层施工

根据现场情况, 采用仰斜甩采方式硬过F12-11和F8组合断层, 具体措施如下:

(1) 提前调整工作面采向。由于该组合断层与工作面几乎平行, 决定以甩采方法缩小断层在工作面的暴露面, 以便于顶板管理。另外, 为防止刮板运输机下窜, 甩采工作面下部。

(2) 工作面在断层上盘距断层面5 m前, 开始飘车挑顶, 每峒挑顶200 mm, 保证断层两盘顶底板平缓过渡, 断层破碎带围岩采用化学材料深孔注浆提前加固, 如图2所示。

(3) 工作面进入下盘后破顶煤回采, 每峒破顶煤200~300 mm, 使工作面尽快跟上C13煤顶板;工作面在下盘托顶煤回采期间, 由于顶煤松软破碎易冒落, 采用化学材料浅孔循环注浆加固顶煤, 并铺顶网加强管理, 如图2所示。

(4) 工作面局部地点若岩石较硬, 煤机截割困难, 采用多打眼, 少装药, 放震动炮, 松动硬岩。

3 生产管理技术关键

3.1 地质保障

加大地质勘测力度, 准确探明断层构造情况。两巷内提前施工深孔勘测, 工作面在距断层面8 m后每圆班施工仰、平、俯探眼, 准确掌握断层的详细情况, 为科学合理的制定过断层方案提供依据。

3.2 顶、帮管理

(1) 采用自上而下的斜切进刀方式和移架顺序;将支架调成有2°~4°的迎山角度, 保证支架侧护板千斤顶有适量的伸缩行程便于调架;采用浅截深割煤方法缩小顶板的暴露时间;适当降低采高, 减少工作面煤壁暴露面积, 但要使支架活柱有大于500 mm的行程, 以满足过机需要, 防止压架。

(2) 对于顶板煤岩破碎易冒地点, 从上风巷适当位置向工作面内超前施工深孔 (孔深30 m) , 注马丽散化学材料, 提前将断层破碎带围岩及煤层预加固;工作面内由断层上盘进入下盘的范围托顶煤回采, 施工上仰角浅孔 (打到C13煤顶板, 间距视现场煤层裂隙度定) , 注固瑞特或马丽散对顶煤进行加固;沿断层延展方向, 在揭露的断层面两侧施工浅孔, 对断层面附近破碎带煤岩进行加固。

(3) 采用带压擦顶移架的方式及时移架, 伸缩梁紧抵煤壁, 并打开护帮板;顶板破碎地点, 拉超前架管理, 将支架控顶距缩小在最小范围内;局部片漏严重地点, 待工作面顶板 (煤) 加固完成后, 采用人工开茬刷扩, 采取走向棚架顺山梁铺金属网的方法管理顶板, 木料规格为3.0~4.0 m的φ20 mm的圆木, 一梁三柱, 确保使棚规格质量, 做到背帮接顶严实、金属网联网质量符合要求;人工开茬刷扩段由上向下施工, 防止片帮掉顶伤人;沿顺山方向将使棚段单体用棕绳连接, 所用单体挂好防倒链或防倒绳, 防止倒柱伤人, 并在茬与茬之间设置好可靠的档栏。

3.3 工程质量

加强过断层期间的工程质量管理, 努力使工作面“三直二平一正”, 避免造成支架的挤架、咬架和倒架现象。

(1) 控制采煤机的顶、底刀, 将顶、底板及煤壁割平割直, 严禁顶底板出现台阶和煤壁局部地点滞后。

(2) 确保支架架设正规, 初撑力符合要求, 保证支架顶梁与顶板平整接触, 相邻支架错茬不大于200 mm。

(3) 保证刮板运输机平直, 正常回采地段严禁运输机在煤壁侧上仰或下扎。

4 结语

煤矿的充填开采及复垦技术探析 第9篇

关键词：煤矿 沉陷 控制 方法院 研究

0 引言

煤炭的开发为经济快速持续发展提供了基本保证，然而煤炭的大规模开采对矿山及其周围环境造成了严重的破坏日益突出，开采沉陷造成的矿区环境灾害主要有土地塌陷或积水，农田减产或绝产、道路塌陷、房屋变形破坏等，这都是开采引起的岩层移动，是造成矿区塌陷灾害和区域变形的根源，有效控制和减轻地面塌陷程度是解决

此问题的根本之路。随着煤炭形式的好转，各集团公司都加大了环境的防治和治理，对煤炭事业来说，功在当代，利在千秋。

1 煤矿开采中如何防止地表的沉降

沉陷破坏的防治技术途径可以从两方面考虑；①对开采沉陷的控制，即通过合理选择采矿方法和工艺、合理布置开采工作面、采取井下充填法、覆岩离层带空间充填等措施，来减少地表下沉，控制地表下沉速度和范围，达到保护地表和地面建、构筑物与耕地的目的。②开采沉陷破坏的恢复和整治，运用土地复垦技术和建筑物抗采动变形技术，对开采沉陷破坏的土地进行整治和利用。

1.1 全部充填开采 在煤炭采出后顶板尚未冒落之前，用固体材料对采空区进行密实充填，使顶板岩层仅产生少量下沉，以减少地表的下沉和变形，达到保护地面建、构筑物或农田的目的。其中水沙充填是充填采煤法中减少地表下沉效果作好的方法，其次是风力充填和矸石自溜充填。但充填采矿法需要专门的充填设备和设施，还需要有充足的充填材料。矿井初期投资大，吨煤成本相应的增加。

1.2 条带开采 根据煤层和上覆岩层组合条件，按一定的采留比，在被开采的煤层中采出一条，保留一条。由于条带开采仅是部分地采出地下煤炭资源，保留了一部分煤炭以煤柱形支撑上覆岩层。从而减少覆岩移动，控制地表的移动和变形，实现对地面建、构筑物的保护。但该方法采出率低、巷道掘进多，工作面效率低。

1.3 覆岩离层带充填 根据采空区上方覆岩移动形成三带的岩移特性，在煤炭采出后一定时间间隔内，用钻孔往离层带空间高压注浆，充填，加固离层带空间，将采动的砌体梁结构加固为稳定性较好的连续梁结构，使离层带的下沉空间不再向地表传递，以减少或减缓地表下沉，保护地面建、构筑物或农田。但该技术难度大，再近一步研究。

1.4 限厚开采 根据矿区地形、水文地质条件和建、构筑物抗变形能力，以不产生地表积水和满足建筑物所要求的保护等级为依据，确定可开采的煤层厚度，开采是仅回采这一厚度的煤，其余各煤层均不开采，以实现减少下沉保护地面建、构筑物及土地的目的。但该技术采出率低，仅在薄煤层中应用有一定的使用价值。

1.5 协调开采 厚煤层分层开采时，合理设计各工作面的开采间距，相互位置与开采顺序，使开采一个煤层（工作面）所产生的地表变形和开采另一个煤层（工作面）所产生的地表变形相互抵消或抵消一部分，以减少采动引起的地表变形，保护地面建、构筑物。但该技术要保持一定的错距，因此组织生产难度较大。我国尚未开展这种工业性实验。

1.6 “采-注-采“三步法开采 充分利用覆岩结构对岩层移动的控制作用，应用荷载置换的原理，进行小条带开采-注浆充填固结采空区-剩余条带开采的三步法开采，有效的对岩层移动和地表沉陷的控制，解决了大面积开采地表沉陷控制、提高了煤炭的回采率，保护了地面建、构筑物，但也存在工艺复杂，成本较大等缺点。

2 将矿山地表恢复成耕地

2.1 煤矸石充填复垦和粉煤灰充填复垦 地下开采产生的大量煤矸石运到地表排放，既占地有污染环境。利用煤矸石作为充填材料，即可使采煤破坏的土地得到恢复，又能减少矸石的额占地。

2.2 平地和修建梯田复垦 对积水沉陷区、潜水位较低的边坡地带，可采取平整土地、改造成梯田的方法复垦利用。梯田的水平宽度和梯坎高度，应根据地面坡度抖缓、土层薄厚、工程量大小、作物种类、耕种机械化程度综合考虑确定，田间坡度的大小和坡向，应根据原始坡度的大小、有无灌溉条件、复垦土地用途来决定。

2.3 输排法复垦 开挖排水渠道，将沉陷区浅积水引入河流、湖泊、坑塘、水库等，作为蓄水用，是沉陷水淹地重新得到耕种。

2.4 深挖垫浅复垦 运用人工或机械方法，将局部积水或季节性积水沉陷区下沉大区域挖深，适合养鱼、蓄水灌溉等，用挖出的泥土充填开采沉陷较小的地区，使其成为可种植的耕地。

2.5 积水区综合利用技术 对地面大面积积水和积水深度很大的沉陷区，科学的综合利用，发展网箱养鱼、围栏养鱼、蓄洪作灌溉水源、建造水上公园等。

2.6 固体微生物复垦技术 煤矸石添加适量微生物活化剂，经过一个植物生长期（约6个月）就可建立起稳固的植物生长层，形成熟化的土壤。

3 小结

开采沉陷是造成矿区环境地质灾害的直接原因，有效控制和减轻地面沉陷程度是避免开采沉陷环境灾害的基本途径。充填采煤法是减少地表下沉效果作好的方法，近年在山东有些矿区正在做膏体充填的实验，这种方法可使采场没有或减少垮落带，能更好的减少地表下沉。但它的技术含量很大，输送倍线大，管路易阻塞，如果成功那将是煤矿开采的一次技术革命。

开采沉陷对土地资源的影响和破坏是难以避免的，所以各个煤矿应该应用根据自己的实际情况和条件合理应用防止和控制开采沉陷技术和土地复垦技术，矿区生态复垦技术等多学科知识，对地表塌陷进行综合治理和开发利用，才能更好地保护地表、矿区的环境、农民的利益。

参考文献：

[1]杜计平，汪理全.煤矿特殊开采方法[M].徐州：中国矿业大学出版社.2003.

[2]陈荣光.矿山企业污染防治与环境保护强制性标准执行手册[M].宁夏大地出版社.2004.

[3]郭广礼.王悦汉.马占国.煤炭开采沉陷有效控制的新途径[J].中国矿业大学报.2004.（3）.151-153.

复杂煤矿的开采技术 第10篇

关键词：煤矿,开采沉陷,部分充填开采技术

1 煤矿开采沉陷对煤矿开采的不良影响。

煤矿开采是在地下进行的, 是对地表之下的煤层进行开采, 由于地下煤层被开采从而引起地质沉陷影响地表的建筑物和生态环境。

由于煤矿开采引起了地质沉陷从而需要对地表的建筑物进行拆迁, 因为地表建筑物的拆迁所以增加了煤矿开采的成本不利于煤矿开采技术的发展。煤矿开采主要是将地下的能源开采进行利用, 而开采沉陷引起建筑物拆迁需要大量的资源对拆迁的建筑物进行安置和重建, 这需要大量的经济投入而这一经济投入需要从煤矿开采的收益中提取从而增加了煤矿开采的成本。如何保护地表的建筑物不受损坏的情况下进行煤矿开采成为降低煤矿开采成本的关键。

煤矿开采所带来的地质沉陷引起地表的生态系统遭到破坏, 而生态环境遭到破坏需要长时间来恢复, 并需要大量的经济投入, 且不利于我国的可持续发展的战略目的。煤矿开采沉陷引起地表水的下漏使得由地表水支撑形成的生态系统损坏, 由于煤矿开采的地质沉陷带来地质环境的恶化出现山峰的垮塌, 地层的下降对于生态破坏的影响严重。如何实现煤矿绿色化的开采是煤矿开采的关键, 也是对可持续发展战略的一种支持和实践。

2 部分充填开采技术原理对于煤矿开采的重要意义。

充填开采技术在其他矿产资源开采技术中得到了良好的应用, 在其他的矿产资源的开采中将开采产生的废弃物进行利用充填, 不但解决了开采沉陷这一问题, 也避免因为废弃物的堆放对环境造成严重的不良影响。而煤矿开采也和其他矿产资源开采一样也会产生大量的废弃物, 而煤矿开采的主要废弃物就是矸石, 煤矿开采的矸石的矿外堆放所占用的土地资源也是相当巨大的, 所以充填开采技术对于煤矿开采也有着重要的意义。

一般的充填开采技术从总体上来讲可以分为部分充填开采技术和全部充填开采技术, 在金属矿产资源开采中一般采用的是全部充填开采技术, 因为金属矿产资源开采产生的尾料为开采的矿石量的90%以上, 而煤矿开采的矸石占有量只是整个煤矿开采量的15%, 如果进行全部充填开采就需要寻找其他的充填材料, 而采用其他的充填原料的这样不但增加了煤矿开采的成本, 同时寻找合适的充填材料对于充填也存在重大的影响, 所以在对于煤矿的开采充填技术应该采用部分充填开采技术, 部分充填开采技术也是作为煤矿绿色开采的一种重要技术。

控制煤矿开采沉陷的部分充填技术重要就是对覆岩主关键层进行控制, 通过对覆岩主关键层进行控制而控制煤矿开采沉陷。通过了解地质移动规律, 对覆岩主关键层进行控制从而避免因为覆岩主关键层的破裂而引起地表的地质沉陷。部分充填开采技术相对于与全部充填开采技术来说需要的充填材料相对较少, 而实际能够达到的效果也与全部填充效果相同, 只是部分充填技术需要的技术含量更高, 对于充填有一个重要的要求, 也就是必须对覆岩主关键层进行准确的控制, 如未能对主关键层进行准确的控制就不能实现充填的作用, 不能避免地质的沉陷问题的发生。

3 控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术

根据煤矿的开采环境的不同, 而采取的对于控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术也就不同, 一般来说控制煤矿开采沉陷的部分充填技术主要采用的是三种部分充填技术, 也就是条带采空区膏体充填技术、覆岩离层分区隔离注浆充填技术和条带开采冒落区注浆充填技术。这些技术的应用都是根据实际的情况来确定, 由于实际的情况的不同采用不同的技术, 也会因为实际情况而采用这些技术的综合应用。

3.1 控制煤矿开采沉陷的条带采空区膏体填充技术

条带采空区膏体填充技术是指在煤层进行开采至顶板还没有冒落的时候对采空区的部分空间采用膏体材料进行充填, 通过构筑相间的充填条带来对覆岩进行支持, 未充填的采空区的宽度大小要小于覆岩关键词的初次破裂的间距, 这样才能对控制地表发生沉陷, 而这之中就要注意能够保证充填的条带能够长期稳定, 只有充填条带的长期稳定才能保证控制的有效性 (如图1) 。

这种控制煤矿开采沉陷的部分充填技术主要有两种充填模式, 一种模式就是煤矿开采的时候布置成短壁的条带开采, 当一个工作面开采完毕之后进行充填, 然后到第三个工作面开采完之后进行充填, 也就是相隔一个工作面进行充填, 这种充填方式比较简单;而另一种充填模式也就是长壁条带充填开采模式, 也就是在工作面进行开采完毕之后, 构筑长壁的充填条带, 这种条带要注意对条带之间的间距的准确控制。

3.2 控制煤矿开采沉陷的覆岩离层分区隔离注浆充填技术

所谓的控制煤矿开采沉陷的覆岩离层分区隔离注浆充填技术就是通过钻孔向在岩层移动中形成的离层空洞中填充充填材料从而对覆岩进行支撑, 以此使得覆岩的移动的减缓, 避免了地表的沉陷。这种控制煤矿开采沉陷的充填技术主要注重的是对覆岩离层的位置和离层量进行一个准确的研究, 掌握覆岩离层的动态发育规律, 选择合适的时间对覆岩离层进行充填 (如图2) 。

覆岩离层注浆充填的最佳时机在于关键层的初次断裂之前, 因为在这个时候两个关键层之间的离层量最大, 也最适合于充填。当关键层初次断裂之后, 两个关键层的离层量就会变小, 不利于充填。但是因为离层注浆充填的都不是固结的充填物质, 不能将离层立即充填满, 所以不能对关键层进行立即支持, 阻止关键层的断裂, 由于关键层的断裂也就给后续的充填工作带来难度。所以在以往的离层注浆充填技术基础上, 可以采取分区隔离煤柱在关键词初次断裂之前将离层进行隔离成封闭的独立空间, 对每一个空间进行注浆充填, 这样就能有效地将离层充填满, 从而阻止关键层的断裂, 避免地表的沉陷。

3.3 控制煤矿开采沉陷的条带开采冒落区注浆充填技术

由于条带开采使得采空区和采空区上部的岩层形成了一个冒落区, 冒落区失去了承载能力, 将上部岩层的载荷集中向预留的煤柱之上, 由于超出了煤柱的承载能力使得煤柱变形, 煤柱的压缩变形从而使得地表沉陷。而控制煤矿开采沉陷的条带开采冒落区注浆充填技术就是对冒落层进行充填。在地表或者井下通过钻孔的方式向条带冒落区进行注浆充填, 使得冒落区重新拥有承载能力。这种充填技术可以缩短条带的预设宽度从而使得煤矿的开采量的增加 (图3) 。

结语

控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术对于煤矿的绿色开采具有重要的意义, 也是对煤矿开采区上的建筑和生态有着重要的保护作用, 掌握好各种煤矿开采沉陷的部分充填技术, 是煤矿开采可持续发展的要求, 也能大大地提高煤矿开采的收益, 降低煤矿开采的成本。

参考文献

[1]刘广超, 郭敏, 崔佳佳.科学发展观下的煤炭绿色开采之路[J].陕西煤炭, 2009 (4) :49-51.

[2]李兴尚, 许家林, 朱卫兵等.条带开采垮落区注浆充填技术的理论研究[J].煤炭学报, 2008, 33 (11) :1205-1210.

[3]田立波, 刘帆, 陈忠良等.中国煤炭资源绿色开采技术进程与现状[J].能源技术与管理, 2010, (4) :140-142.