淺埋深厚煤層開采工藝選擇

竇世文

摘 要：針對大井礦區(qū)七號井煤層埋藏淺、厚度大的特點(diǎn)，詳細(xì)進(jìn)行了首采工作面位置和開采工藝的選擇分析，對礦井建設(shè)起到了重要的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：埋藏淺；首采工作面位置；開采工藝

引言：新疆準(zhǔn)東煤田大井礦區(qū)七號井是國電新疆電力有限公司準(zhǔn)東煤電一體化項(xiàng)目的配套煤礦，設(shè)計(jì)規(guī)模為5.0Mt。礦井煤層埋藏較淺，厚度較大，因此如何選擇首采工作面位置和采煤工藝對礦井的建設(shè)至關(guān)重要。

1.礦井概況

1.1 煤巖特性

井田主體位于向斜東北翼，煤層露頭區(qū)地層傾角12°，西南部（向斜軸部）地層傾角趨于平緩，一般為5°～8°，構(gòu)造條件簡單。礦井首采區(qū)位于井田中部，走向長約5.5km，傾斜寬約1.8km，面積約10.13km2。井田內(nèi)共有5層可采煤層，主采煤層為B21、B22煤層。首采區(qū)內(nèi)B22煤層平均可采厚度6.12m，B21煤層平均可采厚度9.17m。煤層傾角均為8～12°。

1.2 礦井開拓方式

礦井采用主、副斜井開拓方式，副斜井為緩坡斜井。主、副斜井及斜風(fēng)井均布置在井田中北部。礦井第一水平標(biāo)高設(shè)在+200m，并利用一個(gè)水平上、下山開采。全礦井全礦井共分為四個(gè)采區(qū)，首采區(qū)為井田中部的二采區(qū)。

1.3 采區(qū)布置

礦井投產(chǎn)主、副斜井和斜風(fēng)井均位于首采區(qū)中部，首采區(qū)各工作面帶式輸送機(jī)順槽通過各區(qū)段煤倉與主斜井聯(lián)系，輔助運(yùn)輸順槽直接與副斜井聯(lián)系，回風(fēng)順槽通過各工作面回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷與斜風(fēng)井聯(lián)系。

投產(chǎn)時(shí)工作面布置3條順槽，工作面下方2條順槽（帶式輸送機(jī)順槽和輔助運(yùn)輸順槽），上方1條順槽（回風(fēng)順槽），采用“U”型通風(fēng)方式，帶式輸送機(jī)順槽和輔助運(yùn)輸順槽進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)順槽回風(fēng)。

2.采煤工藝選擇

參照國內(nèi)外中厚、厚煤層的開采和高產(chǎn)高效礦井的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，針對本礦井煤層賦存特點(diǎn)，設(shè)計(jì)對一類煤層提出3種采煤工藝方案如下：

（1） 大采高一次采全高

大采高一次采全高是采用機(jī)械一次開采全厚達(dá)3.5～7.0m的長壁采煤法，受工作面裝備穩(wěn)定性限制，用于煤層傾角較小，受采高限制，一般采用綜采工藝。工作面一般裝備成套設(shè)備，其特征是大功率采煤機(jī)，強(qiáng)力雙中鏈刮板輸送機(jī)和雙伸縮立柱掩護(hù)式液壓支架配套。此種采煤工藝國內(nèi)大型～特大型礦井目前已廣泛使用，技術(shù)趨于成熟。本礦井主采煤層平均厚度在6.12～9.92m之間，煤層傾角為8～12°，煤層頂、底板以泥巖為主，基本可適應(yīng)大采高采煤工藝，但由于大采高最大開采高度僅為7.0m，因此部分煤層需采用分層大采高工藝。

（2） 分層綜采

自1970年代在開灤礦務(wù)局唐山礦試驗(yàn)成功厚煤層傾斜分層下行垮落金屬網(wǎng)假頂綜合機(jī)械化采煤法以后，分層開采的綜合機(jī)械化采煤工藝已有了進(jìn)一步的發(fā)展，目前是我國厚及特厚煤層的主要采煤方法之一，在大中型礦井得到普遍采用，積累了較豐富的開采經(jīng)驗(yàn)。

根據(jù)下分層頂板形成條件不同，分層綜采又分為人工假頂分層綜采、留煤皮假頂分層和利用再生頂板分層綜采。人工假頂分層綜采的主要優(yōu)點(diǎn)是煤炭回收率高，主要缺點(diǎn)是鋪設(shè)假頂工作量大、用人多、工藝復(fù)雜、推進(jìn)速度慢，由于下分層頂板為柔性金屬或塑料隔離體，回采過程中易發(fā)生兜網(wǎng)、漏矸等問題，下分層頂板及巷道維護(hù)困難、巷道掘進(jìn)率高、生產(chǎn)組織管理復(fù)雜、成本高。留煤皮作假頂?shù)姆謱泳C采，雖然推進(jìn)速度比鋪網(wǎng)分層綜采快，但煤炭回收率低，煤層自然發(fā)火的幾率高，一般不太采用。利用再生頂板分層綜采，工藝比較簡單，工序少，成本低、煤炭資源回收率高，因此有條件形成再生頂板的礦井應(yīng)盡量利用再生頂板分層綜采，本礦井一類煤層頂板巖石以泥巖為主，高炭泥巖次之，具有形成再生頂板的條件。

（3）綜采放頂煤

放頂煤綜采的主要優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)現(xiàn)安全高效生產(chǎn)，巷道掘進(jìn)率和材料消耗量低，可減少綜采設(shè)備的搬家次數(shù)與費(fèi)用，對煤厚變化大、構(gòu)造比較復(fù)雜的地質(zhì)條件有較好的適應(yīng)性；其主要缺點(diǎn)是：煤炭回收率稍低，工作面設(shè)備多、管理復(fù)雜，易混入矸石、原煤灰分高。本礦主煤層埋深在90～450m，根據(jù)類似開采條件礦井經(jīng)驗(yàn)，推斷埋深200m以下煤層都處于可冒放范圍。

分層綜采具有井巷工程量大、工藝復(fù)雜、工作面推進(jìn)速度慢，下分層頂板及巷道維護(hù)困難、巷道掘進(jìn)率高、生產(chǎn)組織管理復(fù)雜、成本高等缺點(diǎn)。本礦井煤層及頂?shù)装灞容^軟，裂隙比較發(fā)育，采用綜采放頂煤采煤工藝安全性好，回采率高，設(shè)備投資低，工藝簡單，但受煤層賦存深度的影響，綜采放頂煤工藝適用于200m埋深以下的煤層。因此，推薦主采煤層200m埋深以下的部分采用綜采放頂煤工藝，200m埋深以上的部分采用大采高采煤工藝。

3.首采工作面位置

礦井投產(chǎn)B21煤層，該煤層一個(gè)工作面即可保證礦井生產(chǎn)能力。由于B21煤層埋深200m以上部分采用大采高采煤工藝，埋深200m以下部分采用綜采放頂煤采煤工藝，因此首采工作面位置有兩種方案可以選擇：

方案一：位于B21煤層埋深200m以下部分，采用綜采放頂煤采煤工藝。

方案二：位于B21煤層埋深200m以上部分，采用大采高采煤工藝。

由于方案二明顯設(shè)備投資較高，且對采煤隊(duì)伍技術(shù)水平要求較高，不利于礦井投產(chǎn)，因此推薦方案一：達(dá)產(chǎn)工作面位于B21煤層埋深200m以下部分，采用綜采放頂煤采煤工藝。

4.結(jié)束語

通過對大井七號井主采煤層采煤工藝的選擇分析，在首采區(qū)內(nèi)根據(jù)煤層不同賦存條件分別選擇了不同開采工藝，同時(shí)考慮到有利于礦井初期投產(chǎn)，選擇適合綜采放頂煤開采的區(qū)域布置首采工作面，即節(jié)省了初期投資，又保證了生產(chǎn)能力，同時(shí)為后期大采高開采工藝的適用留出了足夠鍛煉隊(duì)伍的時(shí)間。

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