采煤方法選擇及采區布置探討

郭國兵

（陽泰集團屯城煤業有限公司，山西 陽城 048103）

1 井田開采現狀

1）4號煤層開采現狀：4號煤層采空區位于玉井煤礦井田的東南部，采用斜井開拓，無極繩絞車提升煤炭和運送材料設備，采用房柱式采煤法，因采空面積不大，所以無采空區著火現象。采空區涌水量不大，無采空區積水。

2）9號煤層開采現狀：本井田4、9號煤層在井田北部合并為9號煤層，在合并區中人為按較厚夾矸分層進行開采，9號煤層上分層利用現有的三個井筒(主斜井、副斜井、回風斜井)開拓開采，采煤方法采用對拉工作面采煤法。存在采空區，采空區內有一定程度的積水。井田內未發現有小窯開采現象，目前未發現火區，采空區內有廢氣，現密閉情況良好，無法查清其成分及濃度。

3）煤層頂板冒放性、煤層夾矸情況：煤層夾矸、分層夾石層巖性為砂質泥巖，厚度為0.05～0.91 m，平均0.33 m，夾矸石厚度總體由北向南逐漸變薄。根據9號煤層上分層底板、9號煤層下分層頂板的巖石物理力學性質測試報告資料，夾矸層抗壓強度46.2 MPa，抗拉強度1.35 MPa，抗剪強度6.20 MPa。確定夾石層承壓性較好，冒放性好。

2 采煤方法的選擇

1）9號煤層開采技術條件：9號煤層位于太原組中部，上距4號煤層0～13.56 m，平均4.26 m，煤層厚度2.08～15.47 m，平均7.91 m，為全井田穩定可采煤層。在井田北部與上部4號煤合并為9號煤層，由于合并層煤層較厚，井田內分兩層開采，即為9號煤層上分層和9號煤層下分層。一般含0～7層夾矸，結構簡單～復雜。頂板為泥巖、砂質泥巖、砂礫巖、炭質泥巖、中、粗、細粉砂巖，底板為泥巖、砂質泥巖、炭質泥巖、中、粗、細粉砂巖。為井田內批采煤層。首采區開采井田東北部9號煤層下分層，煤層厚度5.64～10.38 m，平均7.96 m。本井田構造中等，屬二類，水文地質條件中等。礦井為低瓦斯礦井。9號煤層自燃傾向為Ⅰ類，屬容易自燃煤層，煤塵具有爆炸危險性。

根據上述9號煤層特征,結合目前國內開采技術水平有兩種采煤方法可供選擇,即分層開采和放頂煤一次采全高。分層開采適應范圍較大,但因掘進工作量大,分層間距使用金屬網假頂,從而使礦井生產噸煤成本加大,影響企業綜合效益。因此,不做為首選考慮的采煤方法,只有當煤層賦存條件不適宜放頂煤開采時才考慮使用。

2）礦井煤層開采因素：放頂煤開采關鍵在于頂煤的可放性，而頂煤的可放性則由煤層賦存條件、力學性質、裂隙(節理)發育狀況及夾矸特征、頂、底板性質等因素綜合確定：①煤層厚度。一次采全高以5.00～10.00 m為宜，最大不超過12.00 m，本礦井田范圍內9下號煤層厚度5.64～10.38 m，平均7.96 m。根據井田開拓布置及補2、補3、補4、補5鉆孔資料，首采區煤層厚度9.64～10.38 m，平均7.96 m。首采區符合一次采全高放頂煤開采條件。②煤層傾角。本井田煤層傾角 2°～10°，小于 15°，符合一次采全高放頂煤開采條件。③煤層賦存深度。本井田9號煤層，埋藏深度均大于100 m，符合放頂煤開采條件。④煤層硬度和節理。本井田范圍內9號煤層堅固性系數f=1.5～2,在f≤3的放頂煤開采范圍之內。⑤自然發火期。9號煤層吸氧量為：0.82 cm3/g，自燃傾向性為Ⅰ類，屬容易自燃煤層。⑥頂底板巖性。9號煤層頂板為泥巖、砂質泥巖、砂礫巖、炭質泥巖、中、粗、細粉砂巖，底板為泥巖、砂質泥巖、炭質泥巖、中、粗、細粉砂巖。根據礦井開拓部署，分析地質鉆孔資料，結合礦井采掘設備情況和生產管理水平,推薦9號煤層采用傾斜長壁綜合機械化放頂煤采煤方法,全部垮落法管理頂板。

3 采區布置的探討

1）采區布置方式及采區劃分:根據井田開拓方案，投產采區為901采區，煤層平均厚度7.96 m。901采區沿井田東西向布置運輸、軌道和回風大巷，巷道間距30 m，巷道保護煤柱每側30 m。垂直運輸、軌道和回風大巷布置工作面運輸順槽、回風順槽。

2）采區數目、位置和工作面生產能力計算:礦井移交生產及達到生產能力時，井下9號煤層布置一個綜采放頂煤工作面。工作面長度為150 m，采高2.90 m，放頂煤高度5.06 m，掘進工作面為3個，采掘比為 1∶3。

①回采工作面機采生產能力能力計算：式中：l為工作面長度，150 m；a為工作面日推進度，5.4 m/d；b為年工作日,330 d/a；M為工作面采高，2.90 m；r為煤的容重，1.46 t/m3；為正規循環率，0.85；c為工作面回采率,0.95。得 Qcj=150×5.4×330×2.90×1.46×0.85×0.95=914 kt。

②工作面放頂煤生產能力計算：

式中：l為工作面長度，150 m；a為工作面日推進度，5.4 m/d；B為年工作日,330 d/a；Mf為放頂煤高度，5.06 m；r為煤的容重，1.46 t/m3為正規循環率，0.85；c 為工作面回采率,0.83。則 Qf=(150-23)×5.4×330×5.06×1.46×0.85×0.83=1 179 kt。

③回采工作面生產能力為Qcz=QC+Qf=914+1 179=2 093 kt。礦井掘進出煤按回采工作面生產能力的5%考慮,則Qj=Qc×5%=105 kt。則礦井生產能力為Qk=Qcz+Qj=2 093+105=2 198 kt=2.198 Mt，滿足礦井2.10Mt/a的設計生產能力要求。

3）采區運輸、通風、排水系統。①原煤運輸：回采工作面SGZ764/400型刮板輸送機、SGZ830/630型刮板輸送機→運輸順槽SZZ800/315型轉載機、SSJ1200/2×250型帶式輸送機→運輸大巷DTL120/80/1×90型帶式輸送機、DTL120/80/1×75型帶式輸送機、DTL120/80/1×55型帶式輸送機→井底煤倉→主斜井DTL120/45/2×200型鋼繩芯帶式輸送機→地面。掘進煤:順槽掘進工作面SGB620/40型刮板輸送機→DSJ80/40×2型帶式輸送機→運輸大巷DTL120/80/1×90型帶式輸送機、DTL120/80/1×75型帶式輸送機、DTL120/80/1×55型帶式輸送機→井底煤倉→主斜井DTL120/45/2×200型鋼繩芯帶式輸送機→地面。②通風系統：新鮮風流由地面→主、副斜井→運輸大巷、軌道大巷→運輸順槽→回采工作面。污濁風流由回采工作面→回風順槽→回風大巷→回風斜井→地面。③排水系統：工作面積水由小水泵排至大巷，由大巷水溝自流至井底水倉。

4 結束語

通過對玉井煤礦采煤方法選擇及采區布置探討，得出結論：9號煤層采用傾斜長壁綜合機械化放頂煤采煤方法,全部垮落法管理頂板；本井田9號煤層頂煤冒放性較好，適合采用放頂煤開采。