采煤方法選擇及采區(qū)布置探討

郭國(guó)兵

（陽(yáng)泰集團(tuán)屯城煤業(yè)有限公司，山西 陽(yáng)城 048103）

1 井田開采現(xiàn)狀

1）4號(hào)煤層開采現(xiàn)狀：4號(hào)煤層采空區(qū)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(yùn)送材料設(shè)備，采用房柱式采煤法，因采空面積不大，所以無采空區(qū)著火現(xiàn)象。采空區(qū)涌水量不大，無采空區(qū)積水。

2）9號(hào)煤層開采現(xiàn)狀：本井田4、9號(hào)煤層在井田北部合并為9號(hào)煤層，在合并區(qū)中人為按較厚夾矸分層進(jìn)行開采，9號(hào)煤層上分層利用現(xiàn)有的三個(gè)井筒(主斜井、副斜井、回風(fēng)斜井)開拓開采，采煤方法采用對(duì)拉工作面采煤法。存在采空區(qū)，采空區(qū)內(nèi)有一定程度的積水。井田內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有小窯開采現(xiàn)象，目前未發(fā)現(xiàn)火區(qū)，采空區(qū)內(nèi)有廢氣，現(xiàn)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(zhì)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(jù)9號(hào)煤層上分層底板、9號(hào)煤層下分層頂板的巖石物理力學(xué)性質(zhì)測(cè)試報(bào)告資料，夾矸層抗壓強(qiáng)度46.2 MPa，抗拉強(qiáng)度1.35 MPa，抗剪強(qiáng)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(hào)煤層開采技術(shù)條件：9號(hào)煤層位于太原組中部，上距4號(hào)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(wěn)定可采煤層。在井田北部與上部4號(hào)煤合并為9號(hào)煤層，由于合并層煤層較厚，井田內(nèi)分兩層開采，即為9號(hào)煤層上分層和9號(hào)煤層下分層。一般含0～7層夾矸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單～復(fù)雜。頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂礫巖、炭質(zhì)泥巖、中、粗、細(xì)粉砂巖，底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖、中、粗、細(xì)粉砂巖。為井田內(nèi)批采煤層。首采區(qū)開采井田東北部9號(hào)煤層下分層，煤層厚度5.64～10.38 m，平均7.96 m。本井田構(gòu)造中等，屬二類，水文地質(zhì)條件中等。礦井為低瓦斯礦井。9號(hào)煤層自燃傾向?yàn)棰耦?，屬容易自燃煤層，煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性。

根據(jù)上述9號(hào)煤層特征,結(jié)合目前國(guó)內(nèi)開采技術(shù)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(yīng)范圍較大,但因掘進(jìn)工作量大,分層間距使用金屬網(wǎng)假頂,從而使礦井生產(chǎn)噸煤成本加大,影響企業(yè)綜合效益。因此,不做為首選考慮的采煤方法,只有當(dāng)煤層賦存條件不適宜放頂煤開采時(shí)才考慮使用。

2）礦井煤層開采因素：放頂煤開采關(guān)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(xué)性質(zhì)、裂隙(節(jié)理)發(fā)育狀況及夾矸特征、頂、底板性質(zhì)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(nèi)9下號(hào)煤層厚度5.64～10.38 m，平均7.96 m。根據(jù)井田開拓布置及補(bǔ)2、補(bǔ)3、補(bǔ)4、補(bǔ)5鉆孔資料，首采區(qū)煤層厚度9.64～10.38 m，平均7.96 m。首采區(qū)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(hào)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(jié)理。本井田范圍內(nèi)9號(hào)煤層堅(jiān)固性系數(shù)f=1.5～2,在f≤3的放頂煤開采范圍之內(nèi)。⑤自然發(fā)火期。9號(hào)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?shù)装鍘r性。9號(hào)煤層頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂礫巖、炭質(zhì)泥巖、中、粗、細(xì)粉砂巖，底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖、中、粗、細(xì)粉砂巖。根據(jù)礦井開拓部署，分析地質(zhì)鉆孔資料，結(jié)合礦井采掘設(shè)備情況和生產(chǎn)管理水平,推薦9號(hào)煤層采用傾斜長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化放頂煤采煤方法,全部垮落法管理頂板。

3 采區(qū)布置的探討

1）采區(qū)布置方式及采區(qū)劃分:根據(jù)井田開拓方案，投產(chǎn)采區(qū)為901采區(qū)，煤層平均厚度7.96 m。901采區(qū)沿井田東西向布置運(yùn)輸、軌道和回風(fēng)大巷，巷道間距30 m，巷道保護(hù)煤柱每側(cè)30 m。垂直運(yùn)輸、軌道和回風(fēng)大巷布置工作面運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽。

2）采區(qū)數(shù)目、位置和工作面生產(chǎn)能力計(jì)算:礦井移交生產(chǎn)及達(dá)到生產(chǎn)能力時(shí)，井下9號(hào)煤層布置一個(gè)綜采放頂煤工作面。工作面長(zhǎng)度為150 m，采高2.90 m，放頂煤高度5.06 m，掘進(jìn)工作面為3個(gè)，采掘比為 1∶3。

①回采工作面機(jī)采生產(chǎn)能力能力計(jì)算：式中：l為工作面長(zhǎng)度，150 m；a為工作面日推進(jìn)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(guī)循環(huán)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(chǎn)能力計(jì)算：

式中：l為工作面長(zhǎng)度，150 m；a為工作面日推進(jìn)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(guī)循環(huán)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(chǎn)能力為Qcz=QC+Qf=914+1 179=2 093 kt。礦井掘進(jìn)出煤按回采工作面生產(chǎn)能力的5%考慮,則Qj=Qc×5%=105 kt。則礦井生產(chǎn)能力為Qk=Qcz+Qj=2 093+105=2 198 kt=2.198 Mt，滿足礦井2.10Mt/a的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力要求。

3）采區(qū)運(yùn)輸、通風(fēng)、排水系統(tǒng)。①原煤運(yùn)輸：回采工作面SGZ764/400型刮板輸送機(jī)、SGZ830/630型刮板輸送機(jī)→運(yùn)輸順槽SZZ800/315型轉(zhuǎn)載機(jī)、SSJ1200/2×250型帶式輸送機(jī)→運(yùn)輸大巷DTL120/80/1×90型帶式輸送機(jī)、DTL120/80/1×75型帶式輸送機(jī)、DTL120/80/1×55型帶式輸送機(jī)→井底煤倉(cāng)→主斜井DTL120/45/2×200型鋼繩芯帶式輸送機(jī)→地面。掘進(jìn)煤:順槽掘進(jìn)工作面SGB620/40型刮板輸送機(jī)→DSJ80/40×2型帶式輸送機(jī)→運(yùn)輸大巷DTL120/80/1×90型帶式輸送機(jī)、DTL120/80/1×75型帶式輸送機(jī)、DTL120/80/1×55型帶式輸送機(jī)→井底煤倉(cāng)→主斜井DTL120/45/2×200型鋼繩芯帶式輸送機(jī)→地面。②通風(fēng)系統(tǒng)：新鮮風(fēng)流由地面→主、副斜井→運(yùn)輸大巷、軌道大巷→運(yùn)輸順槽→回采工作面。污濁風(fēng)流由回采工作面→回風(fēng)順槽→回風(fēng)大巷→回風(fēng)斜井→地面。③排水系統(tǒng)：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(cāng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)玉井煤礦采煤方法選擇及采區(qū)布置探討，得出結(jié)論：9號(hào)煤層采用傾斜長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化放頂煤采煤方法,全部垮落法管理頂板；本井田9號(hào)煤層頂煤冒放性較好，適合采用放頂煤開采。