薄厚煤層合理配采的探討

白贊成

（遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院，遼寧 撫順113006）

1 問題的提出

我國薄煤層資源儲量豐富，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，80%以上的礦區(qū)有薄煤層分布，在全國已探明的煤炭儲量中，薄煤層比例約占30%左右。然而，當(dāng)前我國煤炭開采過程中，存在著嚴重的薄厚煤層開采比例失調(diào)的問題。各礦區(qū)在投產(chǎn)初期，通常優(yōu)先開采中厚及以上煤層，薄煤層幾乎均被放棄，這種挑肥揀瘦的做法，浪費了大量煤炭資源。薄厚煤層合理配采，是煤炭工業(yè)的一項重要技術(shù)政策，搞好薄厚煤層的合理配采，對礦井穩(wěn)定和均衡生產(chǎn)有決定性作用，對合理利用資源及緩和布局緊張有重大意義。

2 薄厚煤層合理配采及其分析

在同時開采有薄厚煤層的礦井中，正常情況下應(yīng)使薄煤層的產(chǎn)量比率不低于其儲量比率。如果用Ab和As分別表示合理的比例回采產(chǎn)量和實際回采產(chǎn)量，則有

式中：a1為厚煤層（包括中厚煤層，以下相同）合理比例回采產(chǎn)量；b1為薄煤層合理比例回采產(chǎn)量；a2為厚煤層實際回采產(chǎn)量；b2為薄煤層實際回采產(chǎn)量。

設(shè)薄煤層的合理采出比率為K1，則有

式中z為薄煤層可采儲量，Z為煤層總可采儲量。設(shè)薄煤層實際采出比率為K2，則有

為了使薄煤層配采經(jīng)濟合理，在設(shè)計、計劃和組織生產(chǎn)時，應(yīng)采取措施，嚴格控制，使薄煤層合理采出比率K1與實際采出比率K2基本相等。如果用β表示薄煤層的合理配采比，則應(yīng)使

即：β的理論值為1。但合理的配采比是隨煤層賦存條件和開采方法的不同而不同的。

當(dāng)β＞1時，表明實際采出率＞合理采出率

當(dāng)β＜1時，表明實際采出率＜合理采出率

如果薄煤層的實際產(chǎn)量降低Δb2，則實際回采產(chǎn)量為

即為保證礦井的國家計劃產(chǎn)量，薄煤層實際產(chǎn)量下降Δb2時，厚煤層實際產(chǎn)量應(yīng)增加Δa2。由于薄厚煤層實際產(chǎn)量的變化，使礦井厚煤層儲量及薄煤層的儲量均受到不同程度的影響。薄煤層實際產(chǎn)量的下降，勢必會導(dǎo)致其儲量的相對增加。一個礦井的β值不可能常年保持不變，而是存在一個經(jīng)濟合理的波動范圍，但總的衡量，β值無論怎樣波動，在一定的時期內(nèi)其總的平均值應(yīng)趨近于1，否則會產(chǎn)生丟失薄煤層的問題。

當(dāng)薄煤層實際產(chǎn)量降低Δb2時，其儲量相對增加了Δa2，這時對礦井下一年度的生產(chǎn)計劃將產(chǎn)生影響，需要重新進行編制。薄煤層產(chǎn)量的下降對下一年度薄煤層儲量占總儲量的比率為

式中：z′為薄煤層實際產(chǎn)量下降Δb2后的儲量；Z′為薄煤層實際產(chǎn)量下降Δb2后的總儲量；0.85、0.75分別為薄煤層和厚煤層采區(qū)的回采率。

由式（6）可知，薄煤層開采比重的減少，必然導(dǎo)致其儲量比率的上升，破壞生產(chǎn)布局，影響礦井均衡和穩(wěn)定生產(chǎn)。在礦井服務(wù)年限內(nèi)，如果K3逐年上升，則薄厚煤層配采關(guān)系失調(diào)相當(dāng)嚴重，最終可能造成薄煤層丟失或在某一個時期內(nèi)薄煤層產(chǎn)量大幅度上升，厚煤層產(chǎn)量下降，給礦井的開拓、延深、采煤方法及采掘關(guān)系等帶來不利的影響。

3 控制和解決配采失調(diào)的幾點建議

3.1 加強生產(chǎn)管理，健全儲量管理制度

生產(chǎn)礦井及各級管理部門，要建立負責(zé)管理儲量的職能機構(gòu)，配備一定技術(shù)水平的專業(yè)人員，采用各種手段搞清井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造及煤層賦存條件，提出合理開采和利用儲量的意見，定期提出儲量管理分析報告，建立管理臺賬和有關(guān)圖表。經(jīng)常對開采范圍內(nèi)（階段內(nèi)、采區(qū)內(nèi)、回采工作面內(nèi)）不同厚度煤層的儲量動態(tài)進行定性定量的分析和預(yù)測，保證薄厚煤層合理搭配開采。

3.2 加快薄煤層的機械化開采

如果礦井的同一區(qū)段內(nèi)同時開采薄厚煤層，薄煤層用炮采而厚煤層用機采，由于炮采工作面推進慢，勢必影響機采工作面的推進，限制機采工作面的產(chǎn)量。有的生產(chǎn)礦井為了加快機采工作面的推進，就將薄煤層丟失不采或改變其工作面參數(shù)，從而使配采失調(diào)。如果在薄煤層中亦采用機采，使薄厚煤層工作面同步推進，即可避免配采失調(diào)。

機械化開采是我國煤炭工業(yè)發(fā)展的根本途徑，在薄煤層中應(yīng)大力推廣和試驗機械化開采。兗礦集團在南屯礦、楊村礦試驗薄煤層機械化開采，取得了較好的效果。新汶礦業(yè)集團引進的螺旋鉆機無人開采技術(shù)，實現(xiàn)了機械化開采，利于薄厚煤層合理配采，延長了礦井穩(wěn)產(chǎn)期和礦井服務(wù)年限。

3.3 加大薄煤層的開采強度

實踐證明，加大薄煤層的開采強度，是控制和解決薄厚煤層配采失調(diào)的一種有效方法。加大薄煤層的開采強度，從配采的角度上講，可以解放出大量的厚煤層，同時又可使薄煤層實際回采產(chǎn)量增大。如雙鴨山礦業(yè)集團七星礦一水平薄煤層的儲量占29.1%，歷年薄煤層的產(chǎn)量僅占15%左右，后來由于該礦加大了薄煤層開采強度，提前開發(fā)出以薄煤層為主的五區(qū)，薄煤層的實際產(chǎn)量保持在25%左右，使配采失調(diào)情況得到了改善。

3.4 制定鼓勵擴大薄煤層開采的經(jīng)濟政策

為了解決配采失調(diào)問題，有關(guān)部門應(yīng)制定鼓勵和扶植擴大開采薄煤層的經(jīng)濟政策，以激發(fā)礦井開采薄煤層的積極性，提高煤炭資源的回收率，保證薄厚煤層開采搭配合理。

[1]徐永圻.煤礦開采學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1999.

[2]李增學(xué).煤礦地質(zhì)學(xué)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2009.