煤礦深井開采之我見

摘要：隨著社會對煤炭需求量的日益增加，開采能力的不斷提高，開采深度不斷增加是煤礦開采發展的必然趨勢。而深井開采面臨著許多的問題，如巷道壓力大維護困難、地溫增大、瓦斯異常等因素，文章根據淮南新集一礦回采的211302炮采工作面相關情況，就煤礦深井開采可能存在的問題及解決方法提出見解。

關鍵詞：煤礦深井；煤礦開采；炮采工作面

中圖分類號：TD823 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）04-0082-02

1 概述

何為深井開采，就目前我國對深井開采的定義沒有非常明確且書面的規定，只是根據實際現場經驗，以及開采條件和地質條件的復雜程度，同時也需要結合礦井實際的裝備水平和開采技術水平等等相關因素綜合考慮。在現有的資料中顯示，當礦井的采深達到800m水平以上時，我們認為屬于深井開采條件；對于軟巖礦井，其開采深度達到600m水平即為深井開采。從全國大部分礦井開采而言，隨著礦井開采深度的增加，逐漸會出現各種不利于煤礦開采的條件，比如，大采深、高地壓、高地溫、強沖擊以及煤與瓦斯突出等復雜現象均會出現，對煤礦開采帶來不利影響。另外一個方面，隨著礦井開采深度的增加，其煤礦開采成本也在不斷的增加，當增加到一定程度時，將會使得礦井成本到達一個煤礦開采的盈虧平衡點，當開采深度繼續增加，煤礦就會出現虧損，其直接影響煤礦生產的正常運轉。所以，開展對深部礦井的眼睛，以及確定合理可靠的經濟開采深度，這對于煤礦生產而言，是一項具有深遠意義的研究，同時也是急需解決的關鍵問題。

2 深井開采的特征

（1）地應力增大：礦井的礦壓顯現強烈是礦井采深的增加的最為直接的現象之一。

（2）巷道支護斷面加大、費用增高：隨著煤礦開采逐漸向深部延伸，其巷道圍巖的狀態也逐漸有堅硬向松軟破碎的狀態轉變，形成流變狀態的巖石，這導致巷道的位移量明顯增大，同時使得巷道支護難度加大，支護費用增加，支護工程量加大。

（3）地溫升高：一般隨采深的增加，地溫會逐漸增高。到了一定深度，溫度環境將不可忍受，必需采取降溫措施，方可保證正常生產。

（4）瓦斯涌出量增大：隨開采深度的增加，瓦斯含量會逐漸增大，相應增加了檢測治理瓦斯及突出的

費用。

（5）沖擊地壓危害增加。

（6）構造復雜：一般深部井田斷層多，構造復雜，煤層厚度變化大，加之鉆孔少，勘探程度低，地質情況極不明朗，為設計施工帶來很大困難。

正是由于存在以上六個基本特征，使得深井開采在支護、降溫、勘探、機電、通風、提運、排水和壓風等各方面的投入會加大，這樣就導致了噸煤成本增加，根據現場研究資料顯示和統計，一般每增加100m，噸煤生產成本增加10%～25%。

3 深井開采存在的突出問題

211302工作面位于淮南市新集一礦二水平1采區東翼。該工作面風巷煤層底板標高約為-528.6m～

-565.5m，機巷煤層底板標高約為-535.5m～-574.4m，雖未達到深井的標準，但亦相當接近，根據回采情況，可對更深水平的工作面回采有指導意義。

該工作面采用走向長壁后退式懸移支架放頂煤采煤方法，機巷為可縮性支架U36型棚支護，風巷為礦用12#工字鋼梯形棚支護?；夭蛇^程中，主要存在以下問題：

一是隨著深度的增加，圍巖壓應力更大，由其是回采準備巷道壓力大。211302工作面在回采期間，受地壓影響，兩巷支架彎曲變形量大，經過多次修復，消耗大量材料及人力。實踐證明，采用可縮性U型支架比梯形棚支架更能抗壓，抗變形，有效支護時間更長。究其原因是由于圓弧斷面能均勻分攤頂幫壓力，避免壓力向某一處集中，因此，采用圓弧型可縮性支架比較適合深井工作面兩巷支護，但由于可縮性支架是由三段甚至五段U型鋼料搭接起來，對于搭接處棚卡及螺絲的強度要求較高，傳統的U棚螺絲在使用過程中經常由于壓力太大而崩斷，因此采用高強度的螺絲是可縮性支架使用的一個關鍵所在。

二是隨著采深的增加，巷道底鼓現象更嚴重，需反復臥底。在回采過程中，由于支架為敞底式支護，使得底板成為最薄弱的臨空面，底鼓現象頻繁出現，并因此導致軌道變形，影響運輸。需多次臥底，落道，從而大大增加了維護量。除了臥底，對底板進行加固，如下底梁，對底板進行支護，對于底板松軟的巷道也是十分必要的。

三是對于長壁工作面，布置中巷及分期風巷，能有效緩解瓦斯及地壓，且由于巷道多，能為通風、行人及運輸提供了很大便利，且每一段分期巷道使用時間較短，用過即報廢，維護量小。如圖1所示：

四是采深越深，溫度越高，采取制冷機勢在必行。常溫層下，一般深度每增加100米，溫度增加3度左右，且由于工作面走向長，通風距離遠、通風斷面小等原因導致熱害問題嚴重?；茨闲录坏V241107綜采工作面在回采時，上隅角最高溫度達33℃，遠遠超過煤礦安全規程規定的26℃。為此，公司從德國引進制冷機并使用，使得該工作面平均降溫3℃～5℃，效果非常明顯。由此可見，深井開采工作面的降溫除了增加風量，改善通風系統外，安裝高質量的制冷機是一個行之有效的方法。

4 深井低成本開采的技術措施

關于深井開采的合理經濟深度，其確定方法，必須根據實際情況，由各個礦井的地質條件，技術水平，管理水平等各方面的差異，其合理經濟深度的確定不能統一劃定，同時也沒有一個完全的標準。但是積極采用先進的技術、設計等措施后，是完全可以實現低成本開

采的。（1）合理選擇巷道布置、支護形式；（2）合理集中生產，優化生產系統；（3）盡量加長工作面幾何尺寸；（4）盡可能提高礦井總產量；（5）提高機械化裝備水平；（6）高產高效是深井開采發展的方向。

5 結語

目前，我國千米以上的深井開采已占到一定的比例，在進行深井開采時，不僅要從技術上研究地壓、支護、通風、降溫等課題，而且要注意研究深井開采的合理經濟深度，把握好礦井開采的經濟效益盈虧平衡點，從而保證礦井的經濟效益。

參考文獻

[1] 毛節華，許惠龍.中國煤炭資源預測與評價[M].北京：科學出版社，1999.

[2] 王金華.我國大采高綜采技術與裝備的現狀及發展趨勢[J].煤炭科學技術，2006，34（1）：4-7.

[3] 錢鳴高，石平伍：礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國礦業大學出版社，2003.

[4] 王家臣：厚煤層開采理論與技術[M].北京：冶金工業出版社，2009.

[5] 田梅青，黃興.千米深井軟巖巷道擠壓變形力學特性及控制研究[J].煤炭工程，2012，44（11）：72-78.

作者簡介：曹九祝（1985—），男，安徽安慶人，安徽理工大學能源與安全學院碩士研究生，助理工程師。endprint