活雞兔井1-2煤復合區采煤方法論證

喬大良

(神東煤炭集團大柳塔煤礦，陜西 神木 719315)

0 引言

復合區煤層作為活雞兔井1-2煤層特殊的一部分，從煤層厚度、圍巖性質等多方面決定了普通的采煤方法已經不適應現實煤層的開采[1-4]。1-2煤層平均厚度一般在4.3 m左右，普通的長壁后退式全部垮落綜合機械化一次采全高的采煤方法能夠滿足該煤層厚度開采的需要，而復合區煤層平均厚度在6 m左右，5 m采高支架等配套設備滿足不了該厚度的開采，丟煤、露煤現象嚴重且開采過程中安全性差。為此，結合配套設備選型、采煤的安全性及經濟性等指標，從多方面論證選擇綜采放頂煤采煤法對復合區煤層進行開采的正確性。

1 采煤方法的選擇原則及制約因素

1.1 采煤方法的選擇原則

影響采煤方法的主要因素：采煤方法是地下采煤時，區段或采煤條帶內的巷道布置方式和回采工藝及其相互配合的總稱，適宜的采煤方法是建設高產高效礦井的關鍵[5-7]。影響采煤方法的因素很多，概括起來主要有地質構造、煤層埋深、煤層賦存狀況、煤層厚度及硬度、煤層結構、頂底板條件、煤質條件及礦井生產能力等。同時，礦井技術管理水平和職工素質對采煤方法也有影響，因而提高職工特別是采掘一線工人的素質，對發展高產高效綜采、提高安全程度具有十分重要的作用。

選擇原則：選用何種采煤方法，應視煤層地質條件和開采的經濟條件而定，以最大限度地滿足工作安全、產量大、效率高、煤質好、成本低和煤炭回采率高等要求[8-11]。采煤方法的選擇要結合礦區煤層的實際情況，保證安全的前提下盡可能降低所需成本，并保證一定的煤炭開采率，簡而言之就是安全性、經濟性和煤炭回采率高的原則，三條原則必須同時滿足，缺一不可，否則都是不可靠的采煤方法[12-14]。

1.2 復合區煤層采煤方法的制約因素

煤層傾角：采煤過程中煤層傾角是影響運煤、落煤的主要因素，井下通風系統、巷道布置等方面都要考慮煤層傾角的變化及大小。活雞兔井復合區煤層傾角大約在1°～3°之間，近水平工作面，綜采工作面安裝過程中，綜放設備容易放置，在開采過程中，放煤穩定，支架傾倒及機械事故少，可以有效保證作業人員安全，符合采煤方法的安全性原則。

煤層厚度：煤層厚度也是影響著采煤方法選擇的一項重要因素，不同的煤層厚度，決定了不同的采煤方式。薄煤層和中厚煤層及厚煤層相比，采煤方法決定了設備選型，中厚煤層和厚煤層可以采用一次采全高方法，煤層厚度決定采煤方法的不同，活雞兔井復合區煤層厚度達10 m以上，平均厚度在6 m左右，采動空間大，直接頂垮落充分，老頂的彎曲變形量大，對工作面的周期來壓強度提高，頂煤破碎效果好，這樣的煤層厚度利用綜采放頂煤開采放煤充分，減少煤炭的浪費，提高了回采率。

煤層圍巖：煤層圍巖的軟硬、結構及物理特性也直接影響著采煤設備的選擇。煤層圍巖性質的不同，決定了巷道的支護方式和采空區的處理方式，頂底板的穩定程度影響著綜采工作面支架及其它設備配套選型的參數，復合區煤層層理清晰、裂隙發育，這使得頂煤在礦山壓力的作用下沿頂煤節理持續不斷的發育至斷裂破碎成碎塊狀散體，加強了頂板的破碎程度，這樣的圍巖性質，有利于綜采放頂煤煤層的自動垮落，復合區煤層圍巖性質適合綜放采煤方法開采。

地質構造及煤層穩定程度：煤層存在的斷層、褶皺等地質構造以及煤層的穩定程度也同樣制約著采煤方法的選擇。煤層薄且穩定一般采用普通的綜采技術可以實現快速開采，反之，不穩定的復雜煤層就需要考慮特殊的采煤方法。復合區煤層結構簡單，煤層厚度穩定，煤質變化小，開采范圍大，屬于穩定型煤層。該煤層厚度平均6 m左右，普通的綜放開采技術完全適合該煤層的開采。

煤層含水性及瓦斯：煤層的含水性及瓦斯存在狀況也是選擇采煤方法需要考慮的因素。煤層的含水性決定了抽排水系統的布置樣式和設備選型，含水量大，就需要考慮應急措施和檢測設備；同樣，煤層瓦斯量大，就需要提前考慮瓦斯抽排工作及防突措施。根據活雞兔井2016年瓦斯等級鑒定報告，復合區煤層絕對瓦斯涌出量為0.41 m3/t，最大絕對瓦斯涌出量為0.51 m3/t，屬于低瓦斯工作面。該煤層有3個充水水源，分別是地表水、基巖裂隙水、上覆采空區積水。地表水主要為中部束雞河，水量不大，受季節影響大；基巖裂隙水火燒區整體富水性少，裂隙不發育，水存在可能性不大；復合區工作面整體向回撤通道方向傾斜，局部低洼處可能有一定的積水，布置工作面前整體打孔施工探放水可以提前預防工作面透水的發生。復合區煤層頂板長期被1-2上煤層采空區積水浸泡，對復合區煤層工作面頂板巖性有一定的弱化作用，經過軟化后的煤層硬度大大降低，更利于煤層的自動垮落，基于以上分析，復合區煤層整體富水性弱，在選擇采煤方法時該因素影響不大，普通的綜放技術可以滿足回采需要。

生產技術和設備：生產技術和設備的整體水平也是制約采煤方法選擇的客觀因素。隨著采煤技術日新月異的發展，陳舊的采煤方法及設備都逐漸被淘汰，先進的采煤技術和設備使得一些采煤方法不斷變化來適應各類煤層。神東煤炭集團作為中國煤炭企業的龍頭，有著雄厚的經濟基礎和智力支持，伴隨著井下開采機械化程度逐步提高，綜放開采方法在神東礦區特厚煤層開采過程中逐步顯現出它的優越性。在此客觀條件下，選擇綜放開采技術開采復合區煤層是個正確的決策。

2 有利因素分析

2.1 管理水平以及員工綜合素質

大柳塔煤礦綜采二隊管理水平及員工的整體素質能夠滿足綜采面綜放采煤方法對技術及管理水平的要求。大柳塔煤礦經過多屆領導的共同努力，實現了采煤粗放到集約型的轉變，管理制度進一步完善，管理水平進一步提高，實現了大柳塔煤礦發展的良性循環。近年來，大柳塔煤礦依照國家及公司的指導方針，大力加強員工在技術及品德方面的培訓教育工作，使員工整體素質水平得到很大的提升，為大柳塔煤礦活雞兔井高效、快速發展提供了可靠的內部保障。

2.2 綜放開采冒放性(自動垮落性)

放煤厚度及大阻力放頂煤支架：復合區煤層放煤厚度小，對頂煤的破碎程度及冒放性的提高都是有益的。復合區煤層厚度達10 m以上，在回采期間，采動空間大，直接頂垮落充分，老頂的彎曲變形量大，對工作面的周期來壓強度提高，頂板破碎效果良好，冒放性得到提高。采用大阻力放頂煤支架可實現高工作阻力對頂煤反復支撐造成的頂煤破碎作用，從而使復合區綜采工作面頂煤具有良好的冒放性。

分層開采及老塘積水：復合區煤層采用分層開采的采煤方法，直接頂經過上分層回采過程中的頂板壓力反復碾壓；該煤層工作面頂板沿煤層發育裂隙破碎，這對煤層的自動垮落、提高冒放性有一定的作用。1-2煤采空區老塘積水長期浸泡復合區工作面頂板，對頂板巖性具有一定的弱化作用，經過水的軟化，開采過程中頂板自動垮落性加大。

上層位垮落帶及支架控頂距：1-2上煤開采過后，復合區煤層工作面上覆為1-2煤層的采空區垮落帶，在回采過程中，上層位垮落帶的破碎散體在老頂來壓期間對頂煤有一個施壓的作用，提高了頂煤的破碎程度。采用放頂煤采煤方法支架控頂距大，控頂距越大頂板彎曲變形量越大，礦山壓力顯現愈發明顯，從而老頂對頂煤的壓力就越大；這樣就能使空頂區范圍內的頂煤在礦山壓力和支架反復支撐的作用下得到充分的破碎，使得復合區煤層綜采面頂板破碎效果進一步增強，為頂煤冒落區的充分冒落創造了有力的條件。

以上陳述了復合區煤層選擇綜放開采的有利條件，12下204及12下206工作面回采過程中，綜放采煤方法彰顯了其巨大的優越性，邊采邊放，采放比適中，開采有序，安全性強，整體回采率高達93%，從理論到實踐證明了選擇綜放采煤方法的正確性。

3 結語

基于先天地質條件，從理論到實踐分析了活雞兔井復合區煤層開采選擇綜放采煤方法的可行性，結合活雞兔井復合區煤層的厚度、現有的設備條件以及礦井的現代化管理水平和工人的整體綜合素質，從安全生產、經濟效益最大化、回采率高3個方面展開分析，得出復合區工作面選擇綜放采煤法的正確性和合理性。選擇綜放采煤法，實現了活雞兔井安全、高效生產，減少了煤炭損失，最終提高了大柳塔煤礦整體經濟效益，同時對其他類似煤層的開采提供了一定借鑒。