對條湖四號井首采區采煤方法及工藝的選擇與分析

摘 要：采煤方法及工藝的選擇是煤礦生產的中心環節，本文根據條湖四號井工程實際，對其采煤方法及工藝的選擇進行了分析與探討，以便類似礦井借鑒。

關鍵詞：采煤方法 采煤工藝 冒放性

1、前言

采煤方法及工藝的選擇是煤礦生產的中心環節，其選擇是否合理，影響著礦井的生產安全和各項經濟技術指標。從20世紀50年代到現在，采煤方法和工藝逐步得到了改進和完善，特別是20世紀80年代以來，煤礦設計生產能力在逐漸加大。到2012年為止，建成了一大批代表性的高產高效現代化礦井，國有重點煤礦采煤機械化程度達85%以上，綜采工作面最高年產量達10.64Mt。因此，如何根據含煤地層的地質特點和煤層的賦存狀況選擇合理的開采方法，對實現煤礦安全生產、高產主效尤為重要。

2、礦井首采區地質概況

新疆昂大資源開發有限責任公司三塘湖礦區條湖四號井礦井設計生產能力為2.4Mt/a，井田內控制可采煤層2層，從上至下編號為B3（煤層平均厚度4.54m）和B2（煤層平均厚度7.15m），煤層傾角22～42°。二層煤均為主要可采、穩定的厚煤層。井田內各煤層頂底板均為不穩定頂底板。本井田煤層瓦斯含量低；屬自燃煤層；該區為地溫基本正常區。由于本礦井煤層間距較小，回采后冒落影響高度大，采用下行式開采，采完上煤層再開采下煤層。

3、采煤方法的選擇

壁式體系采煤法適用性強，采煤連續性強、安全條件好、采出率高，并為發展綜合機械化采煤創造了有利條件。根據首采區煤層賦存條件和開采技術條件，本礦井煤層屬緩傾斜中厚的較穩定煤層，適合采用單一長壁采煤方法，煤層傾角22～42°，因此井田內煤層可采用走向長壁布置。頂板管理采用全部跨落法。

4、采煤工藝的選擇

在大型礦井中，綜合機械化采煤是國內外的主要發展方向。根據國內外厚煤層開采技術發展現狀和煤層賦存特點，可供選擇的采煤方法主要有：大采高（分層）綜采、放頂煤綜采。經過綜采放頂煤采煤工藝與大采高（分層）綜采采煤工藝的優缺點相比較，綜采放頂煤采煤工藝比較適合本礦井。但綜采放頂煤開采需適用如下條件：①頂煤的冒放性好或較好；②緩傾斜煤層6～12m為宜，煤層首采厚度不超過15m；③煤層結構：頂煤中夾矸單層厚度一般不大于300mm，其強度不影響頂煤冒落。因此，我們必須對本礦井煤層的厚度和冒放性進行分析。

4.1煤層厚度分析

本礦井初期開采范圍內B3煤層平均厚度4.45m；B2煤層平均厚度7.15m，B3煤層平均厚度稍薄，B2煤層適合放頂煤工藝，回采率高。

4.2煤層冒放性分析

影響頂煤冒放的自然因素主要有：煤層開采深度、煤層厚度、煤層結構、夾矸層數及硬度和厚度、煤層頂板巖性及其厚度、老頂巖性及其厚度和巖、煤體發育程度、煤巖層交界面地質結構程度等。

（1）煤層強度對頂煤冒放性的影響分析

煤層強度是煤層本身抗破壞能力的主要指標，煤層強度越大，頂煤跨落角就越小，頂煤冒放性就越差，反之則較好。根據地質報告提供B2煤層的煤芯物理力學試驗，其孔隙率15.13%～20.48%，吸水率14.52%～20.52%，天然抗壓強度5.79～9.73MPa，干燥抗壓強度6.8～13.8MPa，抗拉強度0.10～1.06MPa，內摩擦角39.4～43.3°，凝聚力0.57～0.80MPa，屬耐凍耐風化能力差、抗拉抗剪斷能力偏低的煤巖類。因此預計本礦井頂煤的破壞程度好，有利于頂煤冒落。

（2）煤層賦存深度對頂煤冒放性的影響分析

煤層賦存深度直接影響著原巖應力大小，同時也影響著回采工作面四周圍巖內支撐壓力峰值的大小。煤層埋深越大，工作面煤壁前方頂煤受超前支撐壓力越大，越易預先發生變形、破碎直至松散，是頂煤能否放出的先決條件。一般煤層頂煤冒放的臨界深度在200m左右，而本礦井首采區域煤層埋深基本在260m以下，從開采深度上分析，本礦井煤層都處于可冒放范圍。

（3）頂煤節理、裂隙對頂煤冒放性的影響分析。

節理、裂隙發育的煤層完整性較差，頂煤在支撐壓力的作用下，易于破壞破碎，裂隙越密集，頂煤冒放性越好。本礦井煤層裂隙比較發育，有利于頂煤的冒放。

（4）煤層夾矸對頂煤冒放性的影響分析

煤層夾矸對頂煤的冒放性影響比較復雜，其影響程度與夾矸的硬度、厚度、層數及賦存位置有關。對于比較軟的夾矸層，它成了煤層的弱面，而比較硬的夾矸則成了頂煤中的“骨架”，使頂煤強度增加，夾矸越硬、越厚，頂煤就越難冒放。根據地質鉆孔資料各煤層的含夾矸情況如下：

B3煤層結構簡單，大部無夾矸，35孔中17點無夾矸，9孔含1層夾矸，7孔含2層夾矸，1孔含3層夾矸，1孔含6層夾矸，夾矸厚0～2.51m，平均0.42m，夾矸巖性主要為高炭泥巖、炭質泥巖，次為泥巖。B2煤層結構簡單，大部無夾矸，37孔中20點無夾矸，8孔含1層夾矸，6孔含2層夾矸，1孔含3層夾矸，1孔含4層夾矸，1孔含7層夾矸，夾矸厚0～16.37m，平均1.26m，夾矸巖性主要為炭質泥巖、高炭泥巖、含炭泥巖，少量泥巖、粉砂質泥巖。各煤層含夾矸范圍小，厚度較小，巖性以高炭泥巖、炭質泥巖為主，強度較低。因此各煤層夾矸對放頂煤冒放性影響不大。

（5）頂板條件對頂煤冒放性的影響分析

影響煤層冒放性的煤層頂板包含直接頂和基本頂兩部分，直接頂對頂煤壓裂無直接影響，但直接頂能夠隨采隨冒并具有一定的厚度是綜采放頂煤開采頂煤破碎冒落后順利放出的基本條件，否則不利于頂煤回收。根據各煤層頂板巖石力學性質來看，由于頂板巖性主要以粉砂質泥巖、泥巖等為主，具有易于冒落的特點，同時不會產生大的周期來壓，有利于采空區的充填。

5、結束語

適宜的采煤方法及工藝對煤礦生產的經濟效益和安全性有著非常重要的作用，因此煤礦企業應該立足實際，結合礦井具體的開采條件，綜合考慮地質構造、煤層的埋深、煤層的厚度和硬度、頂底板條件及礦井自身的生產能力等因素，選擇出適合自身礦區的采煤工藝及方法。同時在保證安全性和經濟性的前提下，向大功率、電牽引、程序化的綜合機械化采煤工藝發展，盡力實現煤礦現代化、集中化和機械化。

參考文獻：

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