不穩(wěn)定煤層的開采技術(shù)研究

王濤++++賈猛++++張建強(qiáng)

摘 要：隨著煤炭資源不斷的被開采，賦存條件好的煤層越來(lái)越少。煤炭開采技術(shù)的革新，讓煤炭開采工作由簡(jiǎn)單的地質(zhì)層深處逐步向結(jié)構(gòu)復(fù)雜的內(nèi)部擴(kuò)展延伸。在地質(zhì)層內(nèi)部，大部分都是斷層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致礦井地壓顯著增大，所以，煤炭開采的難度逐漸的增大。伴隨經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤炭的需求量呈現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì)。表層煤炭資源的缺乏，決定了對(duì)賦存條件差、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的煤層的開采勢(shì)在必行。本文歸納和總結(jié)了不穩(wěn)定型煤層的基本特征，在此基礎(chǔ)上，以煤礦的實(shí)際生產(chǎn)為依據(jù)，研究了不穩(wěn)定型煤層的實(shí)用開采技術(shù)，試圖從中找到解決開采不穩(wěn)定煤層的技術(shù)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：不穩(wěn)定；煤層；開采技術(shù)；研究

一、煤層的分類

煤層的穩(wěn)定性可分為四種類型：①穩(wěn)定型：煤層厚度和煤質(zhì)變化很小，或變化規(guī)律明顯，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單到較簡(jiǎn)單，全區(qū)可采或基本可采；②較穩(wěn)定型：煤層厚度和煤質(zhì)均有一定變化，但規(guī)律性較明顯，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單到復(fù)雜，全區(qū)可采或大部分可采，在可采范圍內(nèi)厚度變化不大；③不穩(wěn)定型：煤層厚度或煤質(zhì)變化較大，無(wú)明顯規(guī)律，結(jié)構(gòu)復(fù)雜到極復(fù)雜，常有煤層不符合工業(yè)指標(biāo)要求的地段出現(xiàn)，包括難以分層對(duì)比而可以進(jìn)行層組對(duì)比的復(fù)煤層；④極不穩(wěn)定型：煤層厚度和煤質(zhì)變化極大，一般不連續(xù)，很難找出規(guī)律，可采塊段分布零星，包括層組對(duì)比也有困難的復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層。煤炭研究學(xué)者把不穩(wěn)定型煤層定義為：在生產(chǎn)實(shí)踐中，人們把厚度、傾角、夾矸厚度和層數(shù)變化大，斷層、褶曲、陷落柱發(fā)育，火成巖侵入嚴(yán)重，即煤層的地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、煤層的賦存狀況不穩(wěn)定、可采性時(shí)斷時(shí)續(xù)的煤層稱為不穩(wěn)定型煤層。

就目前而言，在全國(guó)原煤總產(chǎn)量中，不穩(wěn)定型煤層的開采量所占的比重并不是很大，之所以要研究這個(gè)問(wèn)題，一方面，開采不穩(wěn)定型煤層是實(shí)際開采中普遍遇到的問(wèn)題，另一方面，研究開采不穩(wěn)定型煤層技術(shù)也是應(yīng)對(duì)日后煤礦緊缺、深層作業(yè)的必要途徑。此外，在我國(guó)東南海的部分省市，開采的煤礦大多都是不穩(wěn)定型煤層。所以，對(duì)不穩(wěn)定型煤層的開采技術(shù)具有極其顯著的現(xiàn)實(shí)意義。

不穩(wěn)定型煤層獨(dú)特的特征，決定了對(duì)不穩(wěn)定型煤層的開采，不能使用單純的普通煤礦的開采方法。在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，工程技術(shù)人員總結(jié)出了一套開采不穩(wěn)定型煤層經(jīng)驗(yàn)：①充分利用已獲得的地質(zhì)勘測(cè)資料，結(jié)合煤礦自身的特點(diǎn)，選擇性的應(yīng)用它們?nèi)ブ笇?dǎo)煤礦工作的開展。②要加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)工作的監(jiān)督，持續(xù)、不間斷的收集和分析從建井到礦井投產(chǎn)過(guò)程中所有的地質(zhì)資料。③合理的布置巷道的密度。④巷道的布置與地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)要相符。

二、開采技術(shù)探討

（一）開拓方式

煤礦煤層基本上均屬于傾斜、急傾斜煤層，且均是分布在山巒起伏的山區(qū)，地表坡降大，溝谷發(fā)育，可利用作礦井地面工業(yè)廣場(chǎng)的地表空間較為有限。因此，其礦井的開拓應(yīng)選用以下方式較為適宜：（1）平峒；（2）平峒 ―――暗斜井；（3）斜井。

在選擇開拓方式時(shí)，應(yīng)首先考慮其井田所在范圍內(nèi)可利用礦井地面工業(yè)廣場(chǎng)的地表空間。在其條件許可下，優(yōu)先選擇平峒開拓方式。根據(jù)開采水平的劃分，分別布置平峒。平峒位置應(yīng)選擇使平峒盡可能短揭露煤層的位置。在可利用作礦井地面工業(yè)廣場(chǎng)的地表空間條件受到限制時(shí)，則考慮采用平峒 ――― 暗斜井或斜井的開拓方式。這兩種開拓方式的選擇，主要參照因素是井田范圍內(nèi)煤層地質(zhì)條件的復(fù)雜程度。煤層地質(zhì)條件復(fù)雜 程度較高的，可考慮采用平峒 ――― 暗斜井的開拓方式。此開拓方式即可實(shí)現(xiàn)初期投資少，投產(chǎn)高，見(jiàn)效快，又可充分利用平峒揭露煤層地質(zhì)情況，掌握更加豐富的井田范圍內(nèi)的煤層地質(zhì)資料，有利于下水平暗斜井延深選擇正確的位置。煤層地質(zhì)條件復(fù)雜程度較低，含煤地層相對(duì)較穩(wěn)定的，則可采用斜井開拓方式。該開拓方式雖然初期投資較多，但總投資少，且有利于集中生產(chǎn)。

（二）回采工藝

由于不穩(wěn)定煤層具有地質(zhì)構(gòu)造多、煤層厚度變化大的特征，造成回采工作面空間條件變化頻繁，難以滿足采煤機(jī)的運(yùn)行，而炮采對(duì)回采工作面的空間條件要求不苛刻，且機(jī)動(dòng)靈活性高，因此，選擇炮采工藝是比較合理的。

根據(jù)不同的煤層賦存情況，可以選擇以下炮采工作面的布置方法。

1.短壁法

在煤厚相對(duì)較穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造較少的煤層中，可采用短壁式布置回采工作面，壁長(zhǎng)以60m 左右為宜，在工作面上部布置回風(fēng)巷，下部布置運(yùn)輸巷，工作面沿垂直運(yùn)輸巷方向推進(jìn)。

2.中深孔爆破法

在煤層傾角較大，頂?shù)装逑鄬?duì)較為穩(wěn)定，頂板為不易垮落、緩慢下沉，底板為較光滑的煤層或是“雞窩”狀的煤包中，采用中深孔爆破法。在設(shè)定的開采區(qū)段內(nèi)，上部布置回風(fēng)巷，下部布置運(yùn)輸巷，沿傾斜方向和偽傾斜方向在煤層中掘聯(lián)絡(luò)眼，將煤層分割成菱形。平行于傾向方向的兩菱邊間距以礦井擁有的技術(shù)能力所能達(dá)到中深孔爆破最佳效果的深度為宜，一般取20m左右，平行于傾向方向的菱邊長(zhǎng)宜取25m左右。開采順序?yàn)閺南轮辽蠈⒎指畛闪庑螤畹拿簩又饌€(gè)回采。整個(gè)工作面沿垂直于運(yùn)輸巷推進(jìn)。

3.斜坡法

在急傾斜煤層中，在工作面上部布置回風(fēng)巷，下部布置運(yùn)輸巷，沿煤層邊界向煤層走向反方向在煤層中偽斜掘主斜坡與上部回風(fēng)巷溝通，在主斜坡上向煤層走向方向分別掘若干個(gè)分斜坡，分斜坡與前一個(gè)主斜坡溝通，將開采區(qū)段內(nèi)的煤層分割成若干個(gè)塊段，從上至下將分割的各個(gè)塊段煤層逐個(gè)回采。整個(gè)工作面沿垂直于運(yùn)輸巷后退式推進(jìn)。

上述幾種回采方法的回采巷道（切眼、聯(lián)絡(luò)眼、主斜坡、W發(fā)斜坡）的布置應(yīng)盡可能利用煤厚變化界限、地質(zhì)構(gòu)造邊沿等煤層地質(zhì)條件，將不連續(xù)可采的煤體分割成厚度、傾角相對(duì)穩(wěn)定和比較連續(xù)的塊段，然后針對(duì)具體條件選擇相應(yīng)的采煤方法。

由于煤層的不穩(wěn)定性，因此，應(yīng)根據(jù)煤層具體的賦存條件選擇其相適應(yīng)的采煤方法。即使在同一個(gè)回采工作面也不要簡(jiǎn)單地選擇某一采煤方法，而往往應(yīng)是采用多種采煤方法的組合才是最佳的。

結(jié)束語(yǔ)

不穩(wěn)定型急傾斜煤礦開采技術(shù)的研究是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，只有充分把握好開采技術(shù)設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)，才能保證開采工作的順利進(jìn)行。在不穩(wěn)定型急傾斜煤層的開采中，偽傾斜斜坡短壁采煤法，能有效的幫助解決急傾斜薄煤層的開采問(wèn)題，明顯提高了煤炭的開采效率。

參考文獻(xiàn)

[1]劉棟.不穩(wěn)定煤層的爆破采煤[J].煤炭技術(shù)，2008（7）：78.

[2]趙景鏞.不穩(wěn)定煤層開采方法[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社.endprint