開元煤礦9號煤層開采工藝選擇

摘要：論文根據開元煤礦9號煤層賦存特點，分析了原可研推薦的綜采放頂煤工藝存在的問題，結合技術發展情況對可行的開采工藝進行了重新比選，認為在開元煤礦9號煤層開采中應用大采高一次采全厚綜采工藝是可行的。

關鍵詞：開采工藝 綜采 綜采放頂煤 大采高

陽煤集團開元礦業有限責任公司煤礦（簡稱“開元煤礦”）屬高瓦斯礦井，于2008年進行擴建，擴建規模為3.0Mt/a，設計服務年限53.5a。擴建工程決定首先開采六采區，在3號煤層和9號煤層各布置一個工作面，其中9號煤層平均厚度5.08m，可研推薦采用綜采放頂煤工藝。作者根據綜采放頂煤存在的缺點和大采高一次采全高技術的發展，對9號煤層的開采工藝進行重新選擇，希望為開元煤礦的高產高效建設提供技術支撐。

1 9號煤層概況

開元煤礦9號煤層位于太原組上部，K4灰巖層上部約20m。西部、南部與8號煤層合并，厚度明顯增大，合并區煤厚4.91~7.05m，平均5.57m；獨立分布區厚度0.75~7.05m，平均3.74m。9號煤層結構簡單~復雜，含夾石0~4層，巖性為泥巖或炭質泥巖，一般小于0.20m；頂板為泥巖或砂質泥巖，局部為中、細粒砂巖；底板為砂質泥巖、泥巖，局部為粉砂巖或細粒砂巖。9號煤層屬穩定可采煤層，境界內圈定資源量115.51Mt，設計可采儲量67.851Mt。

9號煤層首采工作面位于首采區3號煤層不可采范圍內，該區域面積約1.8km2，煤層平均厚度5.08m，平均傾角8°。

9號煤層為中高灰、低硫、低磷、中高熱值煤，變質階段為貧瘦煤，個別點為瘦煤，煤質情況見表1。

2 原推薦工藝

開元煤礦改擴建工程可研推薦9號煤層采用綜采放頂煤工藝，其工作面主要設備見表2。

3 工藝對比

開元煤礦首采區內9號煤層賦存穩定、構造簡單、厚度在5m以上、傾角平均為8°，技術可行的開采工藝有分層開采、放頂煤開采和大采高一次采全厚三種綜采工藝方式。

3.1 分層開采

厚煤層分層綜采的采出率高，工藝成熟，適用面廣。但存在如下缺點：

①每個分層的開采均需布置回采巷道，因此巷道的掘進率和維修費用高；

②巷道布置和生產系統復雜；

③原煤開采的材料消耗和動力消耗大；

④工作面支護和頂底板管理困難。

3.2 綜采放頂煤開采

放頂煤長壁綜采適用于厚度5.0m以上的煤層，經過十余年的發展，已成為兗州、潞安等礦區厚煤層開采的主要工藝方式，而且我國的綜采放頂煤技術已經出口到德國、澳大利亞等世界先進采煤國家，其技術水平已達到了國際領先。與分層開采相比，放頂煤綜采具有如下突出優點：

①可以充分利用中厚煤層高效采煤機和刮板輸送機，設備初次投資少，材料費和人工費用低，對煤層厚度變化的適應能力強；

②9號煤層厚度適中，頂板冒放性較好，煤層節理裂隙較發育，有利于頂煤放出；

③頂煤利用礦壓落煤，可降低能源消耗和增加塊煤率，效益較好；

④巷道布置簡單，掘進工程量和維護工程量小，運輸系統簡單，采掘銜接容易；

⑤工作面單產高，有利于提高礦井效率。

但是放頂煤開采存在資源回收率低、工作面煤塵大、瓦斯涌出量大、采空區殘煤易氧化自燃等問題；另外工作面放出頂煤的含矸率較高，采出煤質較差，使得采出原煤的洗選加工費用和地面矸石山占地費用高。

3.3 大采高一次采全厚

隨著設備和采礦技術的發展，我國的厚煤層一次采全高長壁綜采的最大開采高度已經由3m增長到6m以上。實踐經驗表明，資源條件允許的情況下，大采高一次采全厚工作面的生產能力比同等條件分層開采工作面高1.5～2.5倍。與分層綜采相比，該技術具有巷道布置簡單、掘進工程量少、材料消耗少、資源采出率高等優勢，但也存在如下問題：①工作面設備重，因此造價高，安裝復雜，搬家困難；②支架的高度大，因此穩定性差，易倒架和歪斜；③工作面高度大，煤壁易片幫，影響工作面產量和效率；④工作面瓦斯涌出量大。

采高達6m以上的一次采全厚工作面已在我國神東、晉城等地區得到成功應用，其中晉城寺河煤礦屬高瓦斯礦井，設計生產能力4Mt/a，首采3號煤層平均厚度6.4m，采用特大采高一次采全厚開采工藝，工作面開采高度達6m以上，保證了較高的資源回收率和煤礦全員工效，降低了生產成本。

4 適應性分析

根據開元煤礦9號煤層賦存條件和三種綜采綜藝的技術特點，研究分析其應用的優缺點和主要制約因素見表3。

5 研究結論

根據以上分析，研究建議開元煤礦9號煤層開采采用大采高一次采全厚綜采工藝，開采高度確定為5m～5.5m；為保證生產安全，在生產過程中應采取必要的防倒架和防片幫措施。

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