平朔礦區(qū)地方小窯開采工藝及采空區(qū)分布規(guī)律

蘇建軍++蘇志偉++苗成文

摘要：平朔礦區(qū)煤炭資源豐富，煤層埋藏相對較淺，小窯采空區(qū)分布較普遍。通過對平朔礦區(qū)小窯開采方式進(jìn)行初步分析，總結(jié)平朔礦區(qū)采空分布規(guī)律，為現(xiàn)階段生產(chǎn)提供可靠的基礎(chǔ)性資料，確保礦區(qū)生產(chǎn)安全、高效。

關(guān)鍵詞：礦區(qū)；小窯；開采工藝；采空規(guī)律

中圖分類號：TD823.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095－6835（2014）09－0026－02

煤礦采空區(qū)是煤炭開采結(jié)束后留下的“空洞”。由于地下采空區(qū)具有隱伏性強(qiáng)、空間分布規(guī)律性差、采空區(qū)塌陷情況難以預(yù)測等特點(diǎn)，使露天開采面臨很大的安全問題，成為制約當(dāng)前平朔礦區(qū)安全生產(chǎn)的一大難題。采空區(qū)的出現(xiàn)不僅容易使開采人員與機(jī)械設(shè)備掉入其內(nèi)受到傷害，同時(shí)采空區(qū)形成的積水、積氣容易引起突發(fā)災(zāi)害。因此，如何對地下采空區(qū)的分布范圍、空間形態(tài)特征和采空區(qū)的冒落狀況等進(jìn)行量化評判，成為困擾工程技術(shù)人員對采空區(qū)潛在的危害性進(jìn)行評價(jià)和合理確定采空區(qū)處治對策的關(guān)鍵性難題。

1小窯開采狀況

平朔礦區(qū)煤炭開采歷史悠久，大約從明、清時(shí)期以來就開始在周邊煤層露頭區(qū)進(jìn)行小規(guī)模的開采，因年代久遠(yuǎn)，詳情難以了解，對本區(qū)影響甚微。建國以來，礦區(qū)小窯逐漸被有組織地開采，由于規(guī)模小，對后續(xù)的開采基本構(gòu)不成威脅。礦區(qū)內(nèi)大規(guī)模的開采主要于20世紀(jì)80年代至2006年約30年的時(shí)間內(nèi)。平朔礦區(qū)有100多座煤礦，大多數(shù)為斜井開拓，采煤方法以串珠式或房柱式為主，由畜力或絞車提升運(yùn)輸，批準(zhǔn)的生產(chǎn)能力為每年6×104～3×105 t不等，但均存在超能力組織生產(chǎn)的情況，這種掠奪式開采造成資源浪費(fèi)嚴(yán)重，也給今后正規(guī)開采帶來很大的隱患。

2平朔礦區(qū)各個(gè)時(shí)期的開采狀況

受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件和設(shè)備的制約，各階段的采掘方式和規(guī)模都不一樣，形成的采空區(qū)也各不相同。以下結(jié)合平朔礦區(qū)多年來的開采特點(diǎn)，分三個(gè)階段對采空區(qū)進(jìn)行分析。

2.11950—1970年期間開采狀況

該階段開采方式為獨(dú)眼斜井開拓，部分煤層較淺的地方采用豎井爬梯方式，人工用鎬、鍬挖掘，以采炭塊為主。

生產(chǎn)條件：鎬刨人背。

布置方式：巷柱式（俗稱蜂窩狀開采），見圖1. 如圖1所示，每10～20 m就開一條巷與臨近巷道打通，隨意性很大，是一種以掘代采的方式。巷道規(guī)格一般為3.0 m×3.5 m（寬×高），沿頂布置。

開采特征：先掘?qū)?.0 m，高1.5m的巷道，邊掘邊支木點(diǎn)柱，見圖2，點(diǎn)柱間距1.5～2.0 m，掘到位后放2.0 m頂煤，見圖3.這樣塊煤采出率高，面煤隨采隨回填巷道，不出井。

圖11950—1970年期間 圖21950—1970年期間

礦區(qū)開采布置方式煤礦開采木柱設(shè)計(jì)

該種方法優(yōu)點(diǎn)：煤炭質(zhì)量高，矸石含量為零；安全系數(shù)大；節(jié)省支護(hù)材料（1.5 m的木柱較耐用）。

2.21971—1990年期間開采狀況

該階段平朔礦區(qū)開始大規(guī)模開采，基本以斜井開拓為主，平車、蓄力拉運(yùn)。

生產(chǎn)條件：爆破落煤、蓄力拉運(yùn)。

布置方式：倉儲(chǔ)式（俗稱糖葫蘆開采）。

巷道規(guī)格：3.0 m×2.0 m（寬×高）。

開采特征：先沿煤層底板開掘巷道，每條待采的巷道與上下巷貫通形成通風(fēng)系統(tǒng)后，開始采取后退式回采方法，即從上巷開始向下巷方向回采，見圖4，一次性采全高，工作面內(nèi)無支護(hù)作業(yè)，視地質(zhì)條件靈活掌握工作面?zhèn)}儲(chǔ)大小，每個(gè)倉儲(chǔ)之間均留設(shè)?？诿褐?/p>

圖31950—1970年期間礦區(qū)開采 圖41971—1990年期間礦區(qū)開采

該種方法優(yōu)點(diǎn)：煤炭回收率高，缺點(diǎn)是安全系數(shù)低。

2.31991—2000年期間開采狀況

生產(chǎn)條件：爆破落煤、耙煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、皮帶機(jī)一條龍運(yùn)煤。

布置方式：房柱式（俗稱短臂式），見圖5.

圖51991—2000年期間 圖61991—2000年期間

礦區(qū)布置圖煤礦開采設(shè)計(jì)

工藝：巷道沿煤層底板布置，回采時(shí)先向上挑頂?shù)矫簩禹敳浚缓笙騼蛇厰U(kuò)寬至設(shè)計(jì)規(guī)格，見圖6. 隨采隨出煤，出煤量以人作業(yè)方便為宜，具體采煤高度根據(jù)煤層厚度和煤層頂板完整程度決定，平朔礦區(qū)因頂板條件較好，一般采煤高度均為煤層厚度。

此開采方法是綜采機(jī)械化開采前較為先進(jìn)的布置方式，其優(yōu)點(diǎn)為：具有形式正規(guī)的獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)；資源回收率高；倒梯形煤層施工安全，不受片幫影響。

3 結(jié)論由于平朔礦區(qū)許多小煤礦經(jīng)多次轉(zhuǎn)讓，加之開采無序，監(jiān)管不力，所以現(xiàn)在已無法準(zhǔn)確地對每一個(gè)小煤礦的開采狀況進(jìn)行調(diào)查，但通過以上分析，可以對平朔礦區(qū)從建國以來至20世紀(jì)末這一時(shí)間段內(nèi)的小窯開采工藝和采空規(guī)模有一個(gè)大致的了解，希望本文能給平朔礦區(qū)各生產(chǎn)礦井在今后生產(chǎn)中帶來一定的幫助。各生產(chǎn)礦井可結(jié)合現(xiàn)場揭示的采空情況加以驗(yàn)證和分析判斷，盡可能摸清、摸準(zhǔn)其分布規(guī)律，并采取相應(yīng)措施做好提前防范工作，有效降低安全風(fēng)險(xiǎn)?！簿庉嫞簞苑肌砅ingshuo Mining Area Local Small Kiln Mining Technology and Mining Goaf DistributionSu Jianjun, Su Zhiwei, Miao ChengwenAbstract: Pingshuo Mining Area mine coal resources are rich, coal is relatively shallow burial, a small gob distribution is more common. By the way Pingshuo Mining Area mining exploitation small kiln preliminary analysis, summarize the distribution of Pingshuo Mining Area mine gob provide reliable basic data for the stage production, mine production to ensure safe and efficient. Key words: mining area; small kiln; mining technology; goaf rule

摘要：平朔礦區(qū)煤炭資源豐富，煤層埋藏相對較淺，小窯采空區(qū)分布較普遍。通過對平朔礦區(qū)小窯開采方式進(jìn)行初步分析，總結(jié)平朔礦區(qū)采空分布規(guī)律，為現(xiàn)階段生產(chǎn)提供可靠的基礎(chǔ)性資料，確保礦區(qū)生產(chǎn)安全、高效。

關(guān)鍵詞：礦區(qū)；小窯；開采工藝；采空規(guī)律

中圖分類號：TD823.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095－6835（2014）09－0026－02

煤礦采空區(qū)是煤炭開采結(jié)束后留下的“空洞”。由于地下采空區(qū)具有隱伏性強(qiáng)、空間分布規(guī)律性差、采空區(qū)塌陷情況難以預(yù)測等特點(diǎn)，使露天開采面臨很大的安全問題，成為制約當(dāng)前平朔礦區(qū)安全生產(chǎn)的一大難題。采空區(qū)的出現(xiàn)不僅容易使開采人員與機(jī)械設(shè)備掉入其內(nèi)受到傷害，同時(shí)采空區(qū)形成的積水、積氣容易引起突發(fā)災(zāi)害。因此，如何對地下采空區(qū)的分布范圍、空間形態(tài)特征和采空區(qū)的冒落狀況等進(jìn)行量化評判，成為困擾工程技術(shù)人員對采空區(qū)潛在的危害性進(jìn)行評價(jià)和合理確定采空區(qū)處治對策的關(guān)鍵性難題。

1小窯開采狀況

平朔礦區(qū)煤炭開采歷史悠久，大約從明、清時(shí)期以來就開始在周邊煤層露頭區(qū)進(jìn)行小規(guī)模的開采，因年代久遠(yuǎn)，詳情難以了解，對本區(qū)影響甚微。建國以來，礦區(qū)小窯逐漸被有組織地開采，由于規(guī)模小，對后續(xù)的開采基本構(gòu)不成威脅。礦區(qū)內(nèi)大規(guī)模的開采主要于20世紀(jì)80年代至2006年約30年的時(shí)間內(nèi)。平朔礦區(qū)有100多座煤礦，大多數(shù)為斜井開拓，采煤方法以串珠式或房柱式為主，由畜力或絞車提升運(yùn)輸，批準(zhǔn)的生產(chǎn)能力為每年6×104～3×105 t不等，但均存在超能力組織生產(chǎn)的情況，這種掠奪式開采造成資源浪費(fèi)嚴(yán)重，也給今后正規(guī)開采帶來很大的隱患。

2平朔礦區(qū)各個(gè)時(shí)期的開采狀況

受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件和設(shè)備的制約，各階段的采掘方式和規(guī)模都不一樣，形成的采空區(qū)也各不相同。以下結(jié)合平朔礦區(qū)多年來的開采特點(diǎn)，分三個(gè)階段對采空區(qū)進(jìn)行分析。

2.11950—1970年期間開采狀況

該階段開采方式為獨(dú)眼斜井開拓，部分煤層較淺的地方采用豎井爬梯方式，人工用鎬、鍬挖掘，以采炭塊為主。

生產(chǎn)條件：鎬刨人背。

布置方式：巷柱式（俗稱蜂窩狀開采），見圖1. 如圖1所示，每10～20 m就開一條巷與臨近巷道打通，隨意性很大，是一種以掘代采的方式。巷道規(guī)格一般為3.0 m×3.5 m（寬×高），沿頂布置。

開采特征：先掘?qū)?.0 m，高1.5m的巷道，邊掘邊支木點(diǎn)柱，見圖2，點(diǎn)柱間距1.5～2.0 m，掘到位后放2.0 m頂煤，見圖3.這樣塊煤采出率高，面煤隨采隨回填巷道，不出井。

圖11950—1970年期間 圖21950—1970年期間

礦區(qū)開采布置方式煤礦開采木柱設(shè)計(jì)

該種方法優(yōu)點(diǎn)：煤炭質(zhì)量高，矸石含量為零；安全系數(shù)大；節(jié)省支護(hù)材料（1.5 m的木柱較耐用）。

2.21971—1990年期間開采狀況

該階段平朔礦區(qū)開始大規(guī)模開采，基本以斜井開拓為主，平車、蓄力拉運(yùn)。

生產(chǎn)條件：爆破落煤、蓄力拉運(yùn)。

布置方式：倉儲(chǔ)式（俗稱糖葫蘆開采）。

巷道規(guī)格：3.0 m×2.0 m（寬×高）。

開采特征：先沿煤層底板開掘巷道，每條待采的巷道與上下巷貫通形成通風(fēng)系統(tǒng)后，開始采取后退式回采方法，即從上巷開始向下巷方向回采，見圖4，一次性采全高，工作面內(nèi)無支護(hù)作業(yè)，視地質(zhì)條件靈活掌握工作面?zhèn)}儲(chǔ)大小，每個(gè)倉儲(chǔ)之間均留設(shè)停口煤柱。

圖31950—1970年期間礦區(qū)開采 圖41971—1990年期間礦區(qū)開采

該種方法優(yōu)點(diǎn)：煤炭回收率高，缺點(diǎn)是安全系數(shù)低。

2.31991—2000年期間開采狀況

生產(chǎn)條件：爆破落煤、耙煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、皮帶機(jī)一條龍運(yùn)煤。

布置方式：房柱式（俗稱短臂式），見圖5.

圖51991—2000年期間 圖61991—2000年期間

礦區(qū)布置圖煤礦開采設(shè)計(jì)

工藝：巷道沿煤層底板布置，回采時(shí)先向上挑頂?shù)矫簩禹敳?，然后向兩邊擴(kuò)寬至設(shè)計(jì)規(guī)格，見圖6. 隨采隨出煤，出煤量以人作業(yè)方便為宜，具體采煤高度根據(jù)煤層厚度和煤層頂板完整程度決定，平朔礦區(qū)因頂板條件較好，一般采煤高度均為煤層厚度。

此開采方法是綜采機(jī)械化開采前較為先進(jìn)的布置方式，其優(yōu)點(diǎn)為：具有形式正規(guī)的獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)；資源回收率高；倒梯形煤層施工安全，不受片幫影響。

3 結(jié)論由于平朔礦區(qū)許多小煤礦經(jīng)多次轉(zhuǎn)讓，加之開采無序，監(jiān)管不力，所以現(xiàn)在已無法準(zhǔn)確地對每一個(gè)小煤礦的開采狀況進(jìn)行調(diào)查，但通過以上分析，可以對平朔礦區(qū)從建國以來至20世紀(jì)末這一時(shí)間段內(nèi)的小窯開采工藝和采空規(guī)模有一個(gè)大致的了解，希望本文能給平朔礦區(qū)各生產(chǎn)礦井在今后生產(chǎn)中帶來一定的幫助。各生產(chǎn)礦井可結(jié)合現(xiàn)場揭示的采空情況加以驗(yàn)證和分析判斷，盡可能摸清、摸準(zhǔn)其分布規(guī)律，并采取相應(yīng)措施做好提前防范工作，有效降低安全風(fēng)險(xiǎn)?！簿庉嫞簞苑肌砅ingshuo Mining Area Local Small Kiln Mining Technology and Mining Goaf DistributionSu Jianjun, Su Zhiwei, Miao ChengwenAbstract: Pingshuo Mining Area mine coal resources are rich, coal is relatively shallow burial, a small gob distribution is more common. By the way Pingshuo Mining Area mining exploitation small kiln preliminary analysis, summarize the distribution of Pingshuo Mining Area mine gob provide reliable basic data for the stage production, mine production to ensure safe and efficient. Key words: mining area; small kiln; mining technology; goaf rule

摘要：平朔礦區(qū)煤炭資源豐富，煤層埋藏相對較淺，小窯采空區(qū)分布較普遍。通過對平朔礦區(qū)小窯開采方式進(jìn)行初步分析，總結(jié)平朔礦區(qū)采空分布規(guī)律，為現(xiàn)階段生產(chǎn)提供可靠的基礎(chǔ)性資料，確保礦區(qū)生產(chǎn)安全、高效。

關(guān)鍵詞：礦區(qū)；小窯；開采工藝；采空規(guī)律

中圖分類號：TD823.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095－6835（2014）09－0026－02

煤礦采空區(qū)是煤炭開采結(jié)束后留下的“空洞”。由于地下采空區(qū)具有隱伏性強(qiáng)、空間分布規(guī)律性差、采空區(qū)塌陷情況難以預(yù)測等特點(diǎn)，使露天開采面臨很大的安全問題，成為制約當(dāng)前平朔礦區(qū)安全生產(chǎn)的一大難題。采空區(qū)的出現(xiàn)不僅容易使開采人員與機(jī)械設(shè)備掉入其內(nèi)受到傷害，同時(shí)采空區(qū)形成的積水、積氣容易引起突發(fā)災(zāi)害。因此，如何對地下采空區(qū)的分布范圍、空間形態(tài)特征和采空區(qū)的冒落狀況等進(jìn)行量化評判，成為困擾工程技術(shù)人員對采空區(qū)潛在的危害性進(jìn)行評價(jià)和合理確定采空區(qū)處治對策的關(guān)鍵性難題。

1小窯開采狀況

平朔礦區(qū)煤炭開采歷史悠久，大約從明、清時(shí)期以來就開始在周邊煤層露頭區(qū)進(jìn)行小規(guī)模的開采，因年代久遠(yuǎn)，詳情難以了解，對本區(qū)影響甚微。建國以來，礦區(qū)小窯逐漸被有組織地開采，由于規(guī)模小，對后續(xù)的開采基本構(gòu)不成威脅。礦區(qū)內(nèi)大規(guī)模的開采主要于20世紀(jì)80年代至2006年約30年的時(shí)間內(nèi)。平朔礦區(qū)有100多座煤礦，大多數(shù)為斜井開拓，采煤方法以串珠式或房柱式為主，由畜力或絞車提升運(yùn)輸，批準(zhǔn)的生產(chǎn)能力為每年6×104～3×105 t不等，但均存在超能力組織生產(chǎn)的情況，這種掠奪式開采造成資源浪費(fèi)嚴(yán)重，也給今后正規(guī)開采帶來很大的隱患。

2平朔礦區(qū)各個(gè)時(shí)期的開采狀況

受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件和設(shè)備的制約，各階段的采掘方式和規(guī)模都不一樣，形成的采空區(qū)也各不相同。以下結(jié)合平朔礦區(qū)多年來的開采特點(diǎn)，分三個(gè)階段對采空區(qū)進(jìn)行分析。

2.11950—1970年期間開采狀況

該階段開采方式為獨(dú)眼斜井開拓，部分煤層較淺的地方采用豎井爬梯方式，人工用鎬、鍬挖掘，以采炭塊為主。

生產(chǎn)條件：鎬刨人背。

布置方式：巷柱式（俗稱蜂窩狀開采），見圖1. 如圖1所示，每10～20 m就開一條巷與臨近巷道打通，隨意性很大，是一種以掘代采的方式。巷道規(guī)格一般為3.0 m×3.5 m（寬×高），沿頂布置。

開采特征：先掘?qū)?.0 m，高1.5m的巷道，邊掘邊支木點(diǎn)柱，見圖2，點(diǎn)柱間距1.5～2.0 m，掘到位后放2.0 m頂煤，見圖3.這樣塊煤采出率高，面煤隨采隨回填巷道，不出井。

圖11950—1970年期間 圖21950—1970年期間

礦區(qū)開采布置方式煤礦開采木柱設(shè)計(jì)

該種方法優(yōu)點(diǎn)：煤炭質(zhì)量高，矸石含量為零；安全系數(shù)大；節(jié)省支護(hù)材料（1.5 m的木柱較耐用）。

2.21971—1990年期間開采狀況

該階段平朔礦區(qū)開始大規(guī)模開采，基本以斜井開拓為主，平車、蓄力拉運(yùn)。

生產(chǎn)條件：爆破落煤、蓄力拉運(yùn)。

布置方式：倉儲(chǔ)式（俗稱糖葫蘆開采）。

巷道規(guī)格：3.0 m×2.0 m（寬×高）。

開采特征：先沿煤層底板開掘巷道，每條待采的巷道與上下巷貫通形成通風(fēng)系統(tǒng)后，開始采取后退式回采方法，即從上巷開始向下巷方向回采，見圖4，一次性采全高，工作面內(nèi)無支護(hù)作業(yè)，視地質(zhì)條件靈活掌握工作面?zhèn)}儲(chǔ)大小，每個(gè)倉儲(chǔ)之間均留設(shè)停口煤柱。

圖31950—1970年期間礦區(qū)開采 圖41971—1990年期間礦區(qū)開采

該種方法優(yōu)點(diǎn)：煤炭回收率高，缺點(diǎn)是安全系數(shù)低。

2.31991—2000年期間開采狀況

生產(chǎn)條件：爆破落煤、耙煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、皮帶機(jī)一條龍運(yùn)煤。

布置方式：房柱式（俗稱短臂式），見圖5.

圖51991—2000年期間 圖61991—2000年期間

礦區(qū)布置圖煤礦開采設(shè)計(jì)

工藝：巷道沿煤層底板布置，回采時(shí)先向上挑頂?shù)矫簩禹敳浚缓笙騼蛇厰U(kuò)寬至設(shè)計(jì)規(guī)格，見圖6. 隨采隨出煤，出煤量以人作業(yè)方便為宜，具體采煤高度根據(jù)煤層厚度和煤層頂板完整程度決定，平朔礦區(qū)因頂板條件較好，一般采煤高度均為煤層厚度。

此開采方法是綜采機(jī)械化開采前較為先進(jìn)的布置方式，其優(yōu)點(diǎn)為：具有形式正規(guī)的獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)；資源回收率高；倒梯形煤層施工安全，不受片幫影響。

3 結(jié)論由于平朔礦區(qū)許多小煤礦經(jīng)多次轉(zhuǎn)讓，加之開采無序，監(jiān)管不力，所以現(xiàn)在已無法準(zhǔn)確地對每一個(gè)小煤礦的開采狀況進(jìn)行調(diào)查，但通過以上分析，可以對平朔礦區(qū)從建國以來至20世紀(jì)末這一時(shí)間段內(nèi)的小窯開采工藝和采空規(guī)模有一個(gè)大致的了解，希望本文能給平朔礦區(qū)各生產(chǎn)礦井在今后生產(chǎn)中帶來一定的幫助。各生產(chǎn)礦井可結(jié)合現(xiàn)場揭示的采空情況加以驗(yàn)證和分析判斷，盡可能摸清、摸準(zhǔn)其分布規(guī)律，并采取相應(yīng)措施做好提前防范工作，有效降低安全風(fēng)險(xiǎn)?！簿庉嫞簞苑肌砅ingshuo Mining Area Local Small Kiln Mining Technology and Mining Goaf DistributionSu Jianjun, Su Zhiwei, Miao ChengwenAbstract: Pingshuo Mining Area mine coal resources are rich, coal is relatively shallow burial, a small gob distribution is more common. By the way Pingshuo Mining Area mining exploitation small kiln preliminary analysis, summarize the distribution of Pingshuo Mining Area mine gob provide reliable basic data for the stage production, mine production to ensure safe and efficient. Key words: mining area; small kiln; mining technology; goaf rule