厚煤层分层开采与综放开采的技术经济比较

厚煤层分层开采与综放开采的技术经济比较

摘要本文对放顶煤开采和分层开采进行了技术分析和经济比较，结果表明，在厚煤层开采中，采用放顶煤开采，技术经济效果十分显著，放顶煤开采已成为厚煤层开采的发展方向之一。

关键词放顶煤开采分层开采技术分析经济比较

1概述

我国目前开采厚煤层的主要方法有分层开采、一次采全高和放顶煤开采。综采放顶煤技术产生于欧洲，发展且成熟于我国。1964年法国试验综采放顶煤获得成功，解决了5~20m 厚煤层的一次采全高问题，先后被南斯拉夫等东欧国家引进，并取得较好的技术经济效果。我国自1982年开始研制综采放顶煤支架及工艺方法，到1984年第一个工作面的试验，随后便推广到我国的29个局、矿70近个工作面，并应用到我国多变和复杂的厚煤层地庸条件，解决了长期困扰我国厚煤层开采的效益、工效、高产的问题，综采放顶煤在我国获得了长足的发展。分层开采所需设备、开采布局与开采单一煤层基本相同一次采全高，设备笨重，倒架、歪架难以控制，片帮、冒顶严重威胁工作面的正常回采，限制了使用范围放顶煤开采兼顾了上述两种开采工艺。采高控制在2.5m左右，使用设备与分层开采基本相近。增加一部后输送机，克服了大采高工作面存在的难以解决的问题，真正达到了在现有国产设备条件下高产、高效的目的。但由于地质条件、煤层赋存状况、技术与设备、生产与管理等存在差异，放顶煤开采的应用受到很大限制。诸如放顶煤开采丢煤的问题，煤矸混杂，多厚煤层适合放顶煤开采等一系列相关的问题。对此，文中将作如下分析和探讨。

2 技术分析

2.1分层开采和综放的优缺点

(1) 分层综采采煤法的特点

优点：

①技术成熟，采煤设备配套，类型齐全，性能完好，操作方便，管理简单，可选出适用各种条件的采煤设备；②液压支架及配套的采煤机设备体积小、轻便，回采工作面搬家方便；

③采高一般为2.0～3.5m，回采工作面煤壁增压区小，煤壁稳定，生产环节良好；④回采工作面采出率高，可达到93～97%以上，能达到国家规定要求；煤炭含矸率低，一般不大于1.5%，相对综放开采煤尘浓度低；⑤和综放工艺比较，顶板易管理，工作面巷道维护难度小。

缺点：

①工作面单产低，单产提高困难；②开采投入高，上、下分层开采，人工铺网劳动强度大，铺网费用高，煤巷掘进工程量大，掘进率高，回采工作面搬家倒面次数多，搬家费用高；区段分层周期长，多次启闭，引起自燃发火频繁；③需要等再生顶板的生成，加剧接续紧张的矛盾；④由于下分层开采需要留内错式隔离煤柱，使得带区采出率降低。

适用条件：

煤层顶板不是十分坚硬，直接顶具有一定厚度的缓倾斜厚煤层。

（2）综采放顶煤采煤法的特点

优点：

①单产高，工作面具有多个出煤点，而且在工作面内可实行分段平行作业，易实现高产；

②效率高，由于放顶煤工作面的一次采出厚度大，生产集中，放煤工艺劳动量小，以及出煤点多等原因，其生产效率和经济效益大幅提高；③成本低，放顶煤采煤法比分层开采减少了分层数目和铺网工序，由此节省了铺网费用，此外，其它材料、电力消耗、工资费等也都相应减少；④巷道掘进量小，掘进率和巷道维护费用减少，便于采掘接替；⑤减少了搬家倒面次数，节省了采煤工作面的安装和搬迁费用；⑥对煤层厚度变化及地质构造的适应性强。

缺点：

①煤损多，工作面采出率低（比分层开采低10%左右）；②煤层易自燃发火；③工作面煤尘大；④瓦斯积聚隐患大。

适用条件：

一次采出的煤层厚度在5～12 m之间；煤的硬度系数一般应小于3；煤层倾角不宜过大；煤层所含夹石曾厚度不宜超过0.5 m，其硬度系数也应小于3；煤层直接顶具有随顶煤下落的特性，其冒落高度不宜小于煤层厚度的1.0～1.2倍，基本顶悬露面积不宜过大；地质构造复杂、破坏严重，断层较多和使用分层长壁综采较困难的地段，采用放顶煤能取得较好的效益。

综上分析在厚煤层中，采用放顶煤开采较分层开采具有明显的优越性：①煤层掘进量小，掘进费用低，缓和了采掘关系；②减少了搬家倒面次数，节省了综采面设备搬迁、安装的工作量及费用；③较分层开采减少了铺网工序、材料、工资及巷道维护等费用；④对急倾斜厚煤层，较普通开采的工作面产量提高1~3倍；⑤提高了煤炭的块煤率，增加了煤炭的售价；

⑥减少了设备的运行费，特别是采煤机，相对减少了吨煤设备折旧费或租赁费；⑦有利于矿井的集中控制，实现减面、减人，提高工效的目标；⑧提高劳动生产率，降低成本，比一般回采工效提高2~5倍。但放顶煤开采也存在一些急待解决的问题，主要有煤尘大、回采率低，自然发火问题尚未得到很好解决，对高瓦斯矿井，有瓦斯局部积聚的危险。

2.2综放开采技术在我国的发展

综放开采技术已经成为我国厚煤层矿井高产高效开采的主要模式。近年来，国内专家学者、技术人员对综放顶煤放出规律开展了大量研究工作，如采用随机介质理论、放出椭球体理论、散体概率模型等方法来分析顶煤放出规律，包括合理放煤参数及影响因素；采用UDEC 离散元方法模拟综放顶板运动、端面顶煤失稳、煤岩力学状态；如采用有限元方法分析顶板破碎机理与冒放性；采用相似材料模拟研究放煤工艺参数；采用圆形离散元模拟采煤步距为0.6 m时的顶煤放出过程，分析不同放煤方式的顶煤损失。这些研究成果为综放开采提供了理论依据。为解决综放开采的一些问题我国科技人员在综放开采的技术进步中，投入了大量的力量，在理论、技术和装备等方面取得了系统和丰硕的成果。

（1）顶煤冒放性的定量评价方法

顶煤能否顺利冒落并有效放出，是决定放顶煤开采能否成功的关键，也直接影响到工作面的煤炭回收率。我国科技人员先后提出了多种冒放性评价方法，例如；将影响因素量化后

进行回归；用回归公式计算冒放性；用模糊聚类法计算冒放性；用距工作面煤壁不同距离处顶煤位移量达到100mm 处的位置远近作为冒放性判别指标。现场使用较多且直观方便的方法是下述的“7 因素加权模糊推理法”。这是对煤层地质条件和开采条件的综合评价，没有考虑辅助措施对冒放性的影响作用。当采用辅助措施影响冒放性时，相当于改变了煤层地质条件和开采条件，因此，该方法仍然适用。

（2）综放面顶板结构与支架围岩关系

综放面顶板结构与支架围岩关系一直是学术界和工程界长期争论的课题。一种观点认为，放顶煤一次采出厚度大了，顶板压力必然增大，因此有些厂家设计出了大吨位支架，然而这些支架在有些采场出现了钻底、钻顶及歪架现象，直接影响了矿井的效益；另一种观点认为，放顶煤采场冒落矸石厚度大，顶板压力被缓冲了，压力变小了，因此有些矿井选用了吨位较小的支架，结果出现了立柱压爆、油缸变形的严重事故。那么，到底放顶煤采场压力是变大了还是变小了，应该怎么认识这个问题，已成为综放支架设计和选型的首要问题。

（3）综放支架受力与顶板结构的关系

由上述分析可知，综放面顶板压力不仅与顶板结构有关，而且与采空区充填状态有关。对于一般的顶板结构，支架设计和选择时，Pc的选择可根据煤层硬度适当调整。此结构下水平推力不是主要矛盾，也不会有大的冲击载荷。对于坚硬梁式结构采场，顶板压力大小的预计及支架选型应采用以下步骤：首先估计在预定放出率条件下的直接顶厚度；对照具体采场的顶板岩层，推断坚硬梁式结构形成的位置及可能性；计算坚硬梁式结构运动的自由空间(采空区的空虚程度)；估算结构失稳时最大动力载荷及力作用方向；提出对支架架型及参数的要求。

（4）新型系列综放支架及其配套设备

支架是综放开采技术的关键设备，我国综放支架的研制居世界领先水平，我国目前已拥有适合不同倾角、不同厚度煤层和不同顶底板条件的系列产品以及相配套的设备。我国已成功地设计制造了过渡支架和端头支架两个特殊品种，使综放开采技术具有更好的适应性和安全性。

2.3综放开采存在的问题及解决的方法

（1）提高煤炭回收率的技术措施

按规定，厚及特厚煤层的采区回采率不能低于75 % 。为使放顶煤开采符合国家的能源政策，须将采放工艺损失控制在11 %，初、末采及端头损失控制在7 %，护巷煤柱损失控制在7 % 。

①对倾角小于10～12°的煤层，应尽量布置对拉工作面，这样可减少一条采巷道，减少煤柱损失。

②在顶煤厚度够，技术经济合理的条件下可采用网下放煤，减少矸石混入量，增加回收煤量。对于煤厚大于10 m 的煤层，在上段割底放煤时应铺底网。

③在综放时，端头部分应试验和采用能开天窗放煤的端头支架，可更多收回端头煤量。

放顶煤开采回采率损失的主要原因可以从放顶煤工作面的各项损失构成上进行分析。

①设计损失。轻放工作面设计，要求两巷平行，切眼基本垂直两巷，由于地质构造复杂，断层发育，采区布置是依断层为边界的，因此，布置放顶煤工作面造成的三角煤丢失比

分层开采要多5% (平均值) 左右。

②工作面内初、末采损失。工作面回采初期，为了防止老顶突然冒落对工作面产生威胁，在直接顶冒落前采取初采段(走向长约5m ) 不放顶煤的措施，从而形成顶煤损失。工作面临近收作时，为了安全回撤轻放液压支架，距收作位置10m 左右，提前铺网控制顶板，引起丢煤损失，据实际资料计算，初末采损失煤量约2万～3万t，占工作面储量的2%～4%。

③端头损失。放顶煤工作面回采时，因无端头支架和后溜电机的影响，下车窝3m 不能放顶煤，按面长200m 计算，损失在4% 左右。

④放煤工艺损失。①放煤步距损失。放煤步距有效果最佳值，在含矸率要求一定的情况下，支架移动步距一定，放煤步距的大小是影响放顶煤损失的主要因素之一；②放煤方式损失。轻放面每个液压支架都有一个放煤口，放煤方式的选择(单轮放、多轮放) 也是影响放顶煤损失的因素之一；③放煤脊背损失。两轮放煤间距之间不可避免地要留下放煤盲区，形成放煤脊背损失。

⑤构造造成的损失。如工作面过断层在底板三角带丢煤造成的损失。放顶煤开采与分层开采相比，减少了区段煤柱损失、浮煤损失和底分层的面积损失、厚度损失，通过上述分析，可得出的初步结论是：当采用简放工艺时，采区和工作面回收率高于分层开采3～5个百分点；当采用轻放工艺开采时，采区和工作面回收率较分层开采降低2～4个百分点。

（2）综放工作面瓦斯治理技术措施

将瓦斯通过独立的隔离管路或巷道排放出矿井是有效的安全技术措施，加强通风工作的管理，同时也是贯彻瓦斯治理的十二字方针：先抽后采、监测监控、以风定产的精神。要针对不同的瓦斯来源，予以分源治理。

①瓦斯抽放

开采层煤层透气性好的，可以采取采前预抽放，降低实体煤的瓦斯含量；回采中，借助于煤体的卸压充分条件，可以采用回风巷道顺层、穿层钻孔对本层和邻近层的瓦斯进行抽放，减少瓦斯在开采过程中的涌出。采空区可以在工作面推进过程中利用埋管抽放；利用邻近采空区的巷道钻孔抽放采空区瓦斯；通过地面大直径钻孔，抽放采空区、卸压邻近层，也可以取得较好抽放效果。上隅角是瓦斯易聚集区域，对于它的防治是不可以掉以轻心的，可以采取明管抽放；利用水引射器，将瓦斯引入采空区深部等方法。

②巷道排放

可以采用高位瓦斯专用排放巷道、采空区尾巷、邻近采空区巷道导入的排放等方法。导入式即回采时在邻近已采空的护巷煤柱每隔10～20m设置钻窝，视情况留设薄煤皮，采中抽放，工作面过后，在矿山压力作用下自行塌落，使得老空区的瓦斯涌现到工作面后方采空区，减少向隅角的涌出。厚煤层顶煤跨落、破碎是瓦斯涌出的高峰期，采用沿回风巷道内错10～15m 布置一条煤层顶板的专用瓦斯排放巷，一般随着顶煤冒落而同时跨落，顶煤涌出的瓦斯、采空区煤炭涌出的瓦斯、邻近采空区涌入的瓦斯、邻近层卸压涌入的瓦斯，均在负压的作用下涌向专用瓦斯排放巷，瓦斯排放取得了较好的效果。

③煤层注水

对煤层注入高压水，不但可以增大煤体的空隙，增大瓦斯流动的通道，增大煤层的透气性，有利于瓦斯抽放，而且还可以增强煤体的湿润性，可以抑制放、落煤工作中煤尘的产生，

改善工作环境。

④通风技术

采取正压通风是利于抑制瓦斯涌出，对主扇的运转情况要时时注意，并要掌握井田地区的气候及大气压力变化情况，及时调整主扇的工况，保证井下压力的基本稳定。对于上隅角，可以利用风帘导入新风，稀释隅角瓦斯浓度，防止瓦斯超限，增大对工作面的供风量。

⑤监控监测

对瓦斯集中涌出、聚集区域，采取计算机时时检测监控。及时发现，及时处理。做好设备的闭锁管理。

⑥日常管理

加强日常中的一通三防工作，通过对员工的培训，提高综合素质，制定严格、科学的管理技术措施和奖励惩罚制度。汲取事故教训，防止同类事故再次发生。

（2）厚煤层自然发火综合防治措施

厚煤层自然发火是煤炭开采中的一个重要问题，如何预防厚煤层的自然发火，以及发火的后的灭火也是开采中需要直面的。

①下巷道喷浆防止自然发火

对井下所有巷道进行喷浆，喷浆厚度平均在3cm，粗料石砌碹的巷道经喷浆后，减少了巷道空隙，减少了漏风，从而减少了向煤层供氧，减慢了煤层的氧化速度。巷道喷浆后，裂隙减少，当巷道壁后灌黄泥浆时，减少了跑漏浆现象。巷道喷浆后为预防巷道壁后厚煤层自然发火创造了有利条件。井下密闭墙进行喷浆，既防止了采空区漏风，又有效地预防了采空区煤层自然发火。

②改变采煤方法防止自然发火

采用分层开采，火区始终跟着回采工作面，灭火和采煤互相影响。而采用全高放顶煤采煤方法，采空区自然垮落快，采空区漏风少，采过联络巷道及时封闭。采煤工作面高温点及煤层自然发火明显减少。

③改造矿井通风方式，预防煤层自然发火

矿井通风方式应采用中央并列式和中央分列式混合式通风，轨道运输巷和胶带运输巷同时入风，风经工作面前顺槽进入采煤工作面，由采煤工作面至后顺槽和集中回风材料巷到风井。从而杜绝了中央并列式通风回风材料巷交叉通过集中胶带巷和轨道运输巷道。减少了交叉巷道漏风从而降低了巷道壁后煤层自然发火。

④地面用钻机向火区打钻孔灭火

井下自然发火地点确定后，把火区坐标点填到井上下对照图上，根据井上下对照图在地面选点打钻孔，用钻孔灌黄泥浆把火区范围圈住使火区不向外蔓延，然后在火区中心打钻直接灌黄泥浆灭火。当火区范围较大时，使用多个钻机同时打钻孔灭火；钻机灭火围封火区非常有效，可堵住火区使其不能向外蔓延，从而有效控制火区范围，为有效灭火创造条件。

3 经济效益分析

设煤层厚度M为且大于4.0~4.5m，分层开采时以分层采高标准2.5m左右确定分层数目，可以通过对给定的任一个煤层厚度M，计算有关费用，按吨煤生产费用最小作为准则

进行对比，整层开采与分层开采时各项费用计算的内容和方法如下：

3.1 工作面产量

设工作面推进速度整层开采时为V1（m/a)，分层开采时为V2(m/a)，则工作面年产量相应为：

A1=V1M1L1RC1；A2=V2M2L2RC2；

式中：A1，A2一整层开采、分层开采时的工作面产量，t/a；

C1，C2一整层开采、分层开采时的工作面采出率，%；

L1，L2一整层开采、分层开采时的工作面长度，m；

R一煤的容重，t/m3；

M1一煤层总厚度，即整层开采时的煤层厚度，m；

M2一分层采高、平均采高、为分层数目，按M1/2.5取整进行计算。

3.2工作面机械设备的折旧和大修费用

工作面采煤、运输、支架等设备的吨煤折旧和大修费用h1、h2，以相应的设备总值分别为K1、K2，折旧年限为T1、T2计算吨煤费用分别为：

h1=K1/T1A1；h2=K2/T2A2

3.3吨煤电费

以分层开采时的吨煤电费元D2(元/t)为基准，整层放顶煤开采时设备功率大一些，但采煤机在放顶煤时不开动，所消耗的电能计算时可以近似地按相当于分层开采的一个分层所消耗的电能，即吨煤电费D1为：D1=D2A2/ A1

3.4吨煤工资费用

回采工作面人员的安排，整层放顶煤开采虽然多了放顶煤工序，但可由移架工负责而不增加人员。以分层开采时吨煤工资G2（元/t)为基准，整层开采时的吨煤工资G1为：G1=G2A2/A1

3.5吨煤材料消耗费用

综合机械化开采时材料消耗费用分两部分考虑。一是一般性的截齿、乳化液、油脂等消耗，以分层开采时吨煤消耗B2(元/t）为基准，则整层开采时的B1为：B1=B2A2/A1二是分层假顶材料消耗△B(元/t），由于上分层不消耗假顶，并按假顶为金属网可使用三个分层计算。若金属网材料单价为B0元，则△B的计算为当N≤4时，△B=B0/NM2RC2；当N≥4时，△B=2B0/NM2RC2

3.6 区段巷道掘进与维护费用

根据巷道掘进与维护费单价计算吨煤费用：

P1=2J1/M1L1RC1+2W1S/V1M1L1RC1=2/M1L1RC1

×(J1+W1S/V1)

P2=2NJ2/M1L2RC2+2NW2S/V2M1L2RC2=2N/M1L2RC2

×(J2+W2S/V2)

式中： J 1，J 2 一整层开采、分层开采的区段巷道掘进费单价，元/m ；

W 1，W 2 一整层开采、分层开采的区段巷道维护费单价，元 /a.m ；

S 一工作面连续推进长度，相当于采区一翼走向长度，m 。

3.7 回采工作面搬移费用

若工作面搬移一次的费用为B 3元，放顶煤整层开采时搬一次， 分层开采时每个分层都要搬一次，其吨煤费用的计算为：

整层开采时 P 3= B 3/M 1L 1RC 1S

分层开采时 P 4= B 3/M 2L 2RC 2S

3.8 采出率不同所造成的费用损失

放顶煤开采的采出率低于分层开采，由于煤炭损失增加所造成的经济损失，以最保守的算法是按准备出吨煤储量的费用D P （元/t)计算。放顶煤整层开采时增加的吨煤费用为：

D P = (C 2-C 1)*DK/C 1。

3.9 工作面吨煤费用

工作面吨煤费用为上述分项费用之和， 即：

整层开采时 ：

Z 1=K 1/T 1A 1+A 2/A 1(D 2+G 2+B 2)+2/M 1L 1RC 1(J 1+W 1S/V 1)+P 3+D P

分层开采时 ：

Z 2=K 2/T 2A 2+D 2+G 2+B 2+△B+2N/M 1L 2RC 2(J 2+W 2S/V 2)+P 4

整层放顶煤开采与分层开采经济效果的对比分析，利用上述费用计算的表达式可以判别。只有当Z 1 ≤Z 2时选用整层放顶煤开采有利。

4 实例

其一，充州兴隆庄煤矿工作面是倾斜长壁工作面， 面长160m ， 推进长度400m ，地质储量62.68万t ， 工作面平均倾角4。， 推进方向平均仰角5.9。

。开采三号煤层。其厚度变化一般为6.0~8.5m ，埋深391~433m 。第四纪松散层厚178~188m ， 煤层内含有1~2层夹研，厚约300mm 。煤的硬度系数f=2.44。伪顶为黑色泥岩， 厚0~0.6m 。直接顶为灰色砂岩，厚度为0~7.0m 。老顶为灰白色中砂岩，厚30m 。机采高度2.8m ，放顶煤高度4.75m ， 采放比1：1.7。5306放顶煤综采工作面与分层综采相比较，采用放顶煤综采可节约资金675.15万元，吨煤成本节约10.65元，接近原煤成本的20%。

其二，徐州矿务局三河尖矿7131综采放顶煤工作面，开采7号煤层，厚7.71~10.4m ，倾角4。~16。，硬度系数f=2~3，工作面采用仰斜长壁布置，长98m ，推进长度450m ，平均机采高度2.4~2.6m ，放煤高度5.31~7.8m ，采放比1：2.2~3.0。该煤层原分三层开采，现为放顶煤一次采全高，其直接经济效益为840万元， 吨煤成本降低17.5元。

5 结论

放顶煤开采与分层开采相比， 实现了合理的集中生产， 达到了增产、减人、提效、降低成本的目的，取得了显著的技术经济效果， 已成为厚煤层开采的发展方向之一。煤层厚度在4~10m ， 甚至达20m ，煤的硬度系数f=0.5~4.0， 倾角在30。

以内的缓倾斜、倾斜厚煤层以及急倾斜特厚煤层都可应用放顶煤开采。但在放顶煤开采的发展过程中， 也还存在人们普遍关注的如何降低煤炭损失和确保安全生产的有关技术问题。

中文译文

浅谈高瓦斯厚煤层综采放顶煤工作面瓦斯治理

李 丽, 陈志平

(辽宁工程技术大学资源与环境工程学院)

摘 要: 结合综采放顶煤的回采工艺,分析工作面瓦斯的来源,贯彻瓦斯治理的十二字方针,对瓦斯分级、分源治理,针对性地选择治理措施,使矿井产煤在安全环境条件下高产高效地进行。

关键词: 瓦斯来源； 瓦斯治理； 高瓦斯； 综采放顶煤

1 引 言

瓦斯是矿井的五大灾害之一,同时也是与矿井从建设到废弃的整个过程共同存在的,目前我国瓦斯事故屡屡发生,瓦斯治理势在必行,行须有效。目前煤炭开采朝着矿井大型化、生产机械化的高效集中化生产方向发展。对于厚及特厚煤层采用综采放顶煤方法开采,可以完全实现一井一面达产的高产高效高集中化的生产模式。由于综合放顶煤工作面机械化程度高、开采强度大、产量集中,在高瓦斯矿井生产过程中,单个工作面达产,大量的瓦斯将集中涌出,经常会出现上隅角和回风流的瓦斯超限,这就成为了工作面生产的一个主要障碍,为了保证生产安全进行,瓦斯问题必须采取措施予以解决。

2 综采放顶煤开采工艺特点

利用采煤机采取一定高度的煤炭,割煤高度取决于采放比,其余上部煤炭在矿压作用下,自行破碎,利用综合放顶煤液压支架的放煤窗口放出,工作面长度大,采落煤块较小、粉煤较多,煤炭运送连续化,开采强度大,产量集中,致使采放煤过程中瓦斯涌出量剧增、煤尘产生量大。瓦斯易超限、集聚。

3 瓦斯来源分析

瓦斯伴随着整个生产过程,源源不断地从煤体涌出,分析综合放顶煤工作面的瓦斯来源,然后进行分源治理,对瓦斯防治工作是很有意义的。研究结果表明,煤层在采动后,煤和围岩中赋存的瓦斯平衡条件遭受了破坏,受采动影响,区域范围内煤层和围岩中赋存的瓦斯将涌出,其来源可以分为四个部分:

(1) 为回采服务的回采巷道煤壁瓦斯涌出(运输及回风巷) ；

(2) 工作面煤壁瓦斯涌出；

(3) 回采工作面采落煤炭的瓦斯涌出；

(4) 采空区的瓦斯涌出,主要有:围岩瓦斯涌出；采、放过程中的丢煤瓦斯涌出； 邻近层的瓦

斯涌出等。

4 瓦斯涌出特征分析

4.1 运输及回风巷道煤壁瓦斯涌出特征

由于回采巷道掘进的影响,巷道壁以外的较小范围内,将出现一个松动卸压圈,小范围内将出现瓦斯压力梯度的变化,瓦斯将以非线性的规律向巷道之中涌入,暴露煤壁的瓦斯涌出量大体是随着时间的增加而增加,但是瓦斯涌出强度随着时间的增长而在减弱。当暴露一定时间后,瓦斯涌出强度基本稳定在一个固定数值上不再改变；瓦斯涌出近于枯竭时,巷道的瓦斯涌出量达到最大值。

4.2 工作面煤壁瓦斯涌出特征

与巷道掘进后暴露的煤壁瓦斯涌出量相似,当割煤机割煤后,煤壁就暴露了出来,受采动的影响,在矿压作用下,工作面前方煤体卸压,透气性大大增强,煤体内部与工作面间存在着瓦斯压力梯度,大量瓦斯向工作面涌出,暴露煤壁的瓦斯涌出量大体上是随着时间的增加而增加；但是瓦斯涌出强度随着时间的增长而减弱。由于综合放顶煤工作面处于均匀快速连续的推进过程中,所以暴露煤壁面不存在瓦斯涌出的枯竭问题。研究结果表明,当采煤机在上下端头时,暴露煤壁的瓦斯涌出量最大。

4.3 工作面落煤瓦斯涌出特征

采煤机割煤和放煤窗口放落的煤炭被破碎成为了各种形式的块粒状的煤,增加了煤炭的暴露面积,增大了煤炭的解析强度,加快了瓦斯涌出的速度,导

致了瓦斯涌出量的增加。切眼推进初采期,工作面的瓦斯主要来源于机采落煤的瓦斯涌出,随着工作面的推进,顶煤在矿压作用下,自行跨落破碎,工作面的瓦斯涌出量会急剧的增加,并且基本稳定在一个数值。

4.4 采空区的瓦斯涌出特征

采空区瓦斯主要来源于破落煤炭和煤岩体的暴露面,其形式是一衰减曲线,逐渐的趋于枯竭。采空区积存瓦斯的量和浓度随着深度的增加而增加,并且大部分聚集于靠近回风巷的顶板处。在初次来压前,邻近层基本不向开采层采空区涌入瓦斯,可以认为涌出的瓦斯主要为本层的瓦斯涌出,当老顶初次冒落后,卸压的邻近层才开始向采空区涌入瓦斯,瓦斯涌入量是不断增大的,并且达到一稳定值,当工作面接近到停采线时瓦斯涌出量逐渐减小。对于综采放顶煤开采中,顶部煤炭在工作面推进一定的距离后才开始冒落、破碎,瓦斯涌出量增加。由于目前综放的效率不高,煤炭采出率低,采空区遗留煤炭多,采空区深部的瓦斯浓度一般很高,抽出式通风的矿井,采空区封闭不严密,或者漏风严重,很容易造成瓦斯超限。

5 影响瓦斯涌出量的因素

(1) 矿山压力。一般初次来压之前的瓦斯涌出较小,在初次来压后,顶板首次跨落后,瓦斯涌出量增大, 特别是初放期间, 瓦斯涌出量剧增的原因是: 初次放顶前, 工作面处于刚刚回采, 此时工作面前后矿压无大的变化, 煤层及其围岩没有受到移动及固定支承压力等破坏, 即没有产生新的裂隙,其周围的瓦斯就没有被泄放出来, 再加上切眼在施工过程中的瓦斯已泄放,因此, 瓦斯涌出量较小。初次放顶及其以后工作面附近煤层(包括上、下煤层) 和围岩先受到固定和移动支承压力的影响, 产生了大量的新的裂隙, 后又急剧卸压, 从而使工作面附近煤层和围岩内的瓦斯大量地从这些裂隙中涌出,即涌出通道的瓦斯大量增加, 同时冒落的矸石

也伴随有瓦斯涌出。由于初次放顶时, 顶板初次矿压较大, 影响的范围较广, 冒落的矸石也较多,因而瓦斯涌出量的增加也就较急剧。例如:皖北煤电公司孟庄煤矿5918 工作面自1996 年7 月6 日开始回采,7 月8 日～7 月17 日为初次放顶期。初放前,工作面配风450 m , 回风流瓦斯浓度为0.55 % , 初次放顶后第二天, 即7 月9 日, 工作面回风流瓦斯浓度急剧上升, 达2 %以上, 上隅角瓦斯浓度高达10 %以上, 工作面被迫停产。

(2)地质因素。在一定的范围内,煤炭瓦斯含量一般随着煤层赋存的加深而呈现出线性的变化规律,随着开采深度的增加,瓦斯的涌出量也增加。瓦斯的涌出量还与煤层顶底板的岩石性质有关系,透气性好的顶底板,有利于瓦斯的析出,开采解放层可以对高瓦斯煤层卸压,增大煤层的透气性,是很有利于瓦斯卸压、减突的措施。地质构造是影响瓦斯存储最重要条件之一,封闭型地质构造有利于封存瓦斯,开放型地质构造有利于排放瓦斯。闭合而完整的背斜或穹窿构造又覆盖不透气的地层是良好的储瓦斯构造,在其轴部煤层及岩层内往往积存高压瓦斯,形成“气顶”。如背斜构造部位,坚硬致密的岩石下常存储有大量瓦斯,因而在回采过程中,将会有大量瓦斯涌入工作面。一般在向斜构造轴部,煤层及围岩的瓦斯含量比翼部高,这是因为轴部岩层受到强力挤压,围岩的透气性会变得很低,因此在向斜轴部有利于封存较多的瓦斯。

(3) 通风方法。抽出式通风,井下产生负压,有助于瓦斯向开采、开拓巷道的涌出,采空区内的瓦斯也会在主扇负压的作用之下,向工作面涌入,已造成工作面、隅角、工作面回风巷的瓦斯超限；压入式通风,井下保持着正压,起到了抑制煤体、采空区瓦斯向工作面、隅角、回风的涌出。

(4) 大气压力及气候变化。大气压力是不均衡变动的,对矿井的通风,特别是冬夏温差相差很大的矿井,影响尤为突出,在夏季大气压力变小,空气温度升高,使矿井通风困难；而冬季大气压力变大,空气温度降低,有利矿井通风。大气压力、温度的不均衡变化,对瓦斯涌出的影响作用也是无规则的。

(5) 开采强度。由于综合放顶煤的开采高度大,并且生产比较集中,产量高,推进的速度较综合机械化开采的回采速度慢,采空区遗留煤炭多,使得瞬时瓦斯涌出量集中,采空区、隅角的瓦斯及综放面的放煤口落山角和架顶部的瓦斯,容易局部聚积,因为支架上方及支架后采空区有数倍于采高的裂隙和冒落放空区,是高容量瓦斯库,它通过放煤口和支架上方

的裂隙向采场涌出,从而形成局部聚积。

(6) 采煤方法。瓦斯涌入工作面的大小,与采煤方法也有一定的关系,俯斜较仰斜开采的瓦斯涌出要小,隅角瓦斯不易超限,主要是由于瓦斯的密度较小,俯斜开采时,采空区位于高处,涌出的瓦斯向采空区涌入,由于工作面入风侧向采空区漏风,回风侧采空区向回风巷道漏风,放落煤的瞬时瓦斯会大量的聚集在回风侧后方的采空区内,并且涌出量增加,容易造成隅角、回风流瓦斯超限。

6 综放工作面瓦斯治理技术措施

将瓦斯通过独立的隔离管路或巷道排放出矿井是有效的安全技术措施,加强通风工作的管理,同时也是贯彻瓦斯治理的十二字方针:先抽后采、监测监控、以风定产的精神。要针对不同的瓦斯来源,予以分源治理。

6.1 瓦斯抽放

开采层煤层透气性好的,可以采取采前预抽放,降低实体煤的瓦斯含量;回采中,借助于煤体的卸压充分条件,可以采用回风巷道顺层、穿层钻孔对本层和邻近层的瓦斯进行抽放,减少瓦斯在开采过程中的涌出。采空区可以在工作面推进过程中利用埋管抽放;利用邻近采空区的巷道钻孔抽放采空区瓦斯;通过地面大直径钻孔,抽放采空区、卸压邻近层,也可以取得较好抽放效果。上隅角是瓦斯易聚集区域,对于它的防治是不可以掉以轻心的,可以采取明管抽放;利用水引射器,将瓦斯引入采空区深部等方法。

6.2 巷道排放

可以采用高位瓦斯专用排放巷道、采空区尾巷、邻近采空区巷道导入的排放等方法。导入式即回采时在邻近已采空的护巷煤柱每隔10～20m 设置钻窝,视情况留设薄煤皮, 采中抽放,工作面过后,在矿山压力作用下自行塌落,使得老空区的瓦斯涌现到工作面后方采空区,减少向隅角的涌出。厚煤层顶煤跨落、破碎是瓦斯涌出的高峰期,采用沿回风巷道内错10～15m 布置一条煤层顶板的专用瓦斯排放巷,一般随着顶煤冒落而同时跨落,顶煤涌出的瓦斯、采空区煤炭涌出的瓦斯、邻近采空区涌入的瓦斯、邻近层卸压涌入的瓦斯,均在负压的作用下涌向专用瓦斯排放巷,瓦斯排放取得了较好的效果。

6.3 煤层注水

对煤层注入高压水,不但可以增大煤体的空隙,增大瓦斯流动的通道,增大煤层的透气性,有利于瓦斯抽放,而且还可以增强煤体的湿润性,可以抑制放、落煤工作中煤尘的产生,改善工作环境。

6.4 通风技术

采取正压通风是利于抑制瓦斯涌出,对主扇的运转情况要时时注意,并要掌握井田地区的气候及大气压力变化情况,及时调整主扇的工况,保证井下压力的基本稳定。对于上隅角,可以利用风帘导入新风,稀释隅角瓦斯浓度,防止瓦斯超限,增大对工作面的供风量。

6.5 监控监测

对瓦斯集中涌出、聚集区域,采取计算机时时检测监控。及时发现,及时处理。做好设备的闭锁管理。

6.6 日常管理

加强日常中的一通三防工作,通过对员工的培训,提高综合素质,制定严格、科学的管理技术措施和奖励惩罚制度。汲取事故教训,防止同类事故再次发生。

7 结束语

瓦斯事故给我们血的教训是十分深刻的,加强通风工作的管理,完善技术措施,增强防范,确保矿井生产的安全进行势在必行。

参考文献:

〔1〕张建中. 强化现场管理抓好瓦斯治理[J] 煤矿现代化,2004 ,59 (2) :30-31.

〔2〕刘东才,韩安杰. 铁煤集团公司瓦斯综合治理作法[J]中国煤炭,2005 ,31 (6):13 -16. 〔3〕陶刚. 调节瓦斯流向治理采面瓦斯[J] 矿业安全与环保,2005 ,32 (6) :12-14.

〔4〕张铁岗. 矿井瓦斯综合治理技术[M] 北京:煤炭工业出版社,2001.

〔5〕于不凡. 煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册[M]. 北京:煤炭工业出版社,2000.

〔6〕徐永圻. 煤矿开采学[M]. 江苏:中国矿业大学出版社,1999.

致谢

经过近一学期的刻苦努力，终于完成了我的本科毕业设计。本次设计是在尊敬的杜计平老师和其他老师的精心指导下完成的。从设计的选题、理论分析、思路形成、现场指导直到设计的完成，老师付出的很多的心血和汗水。在杜老师的辛勤指导下，不但学到了诸多专业知识，而且杜老师渊博的学识、严谨求实的治学态度、活跃的学术思想以及对我们孜孜不倦的教诲，将使我终身受益。老师的深刻教育和启迪，将是我终身受益的宝贵财富，我将铭记

在心。值此毕业设计完成之际，再次向杜老师和其他老师致以崇高的敬意和衷心的感谢。

我还要衷心感谢同学的帮助，他们给了我极大的帮助和关怀，解决了我所遇到的许多难题，并从他们身上也学到了一些设计的思路。

最后,向所有参与毕业设计评审的老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！

感谢同组设计的同学和所有关心、帮助我的人！

浅谈厚煤层开采的问题

浅谈厚煤层开采的问题 摘要：我国是一个能源大国。本文总结了国内外厚煤层开采的技术方方和发展现状，对我国主要的厚煤层开采工艺进行了系统的分析比较，论述了三种主要厚煤层开采工艺存在的问题以及厚煤层开采的发展方向。 关键词：厚煤层开采技术存在问题 Mainly talks about the mining of thick coal seam Chen Zhou (Guizhou university institute of mining) Abstract:Our country is an energy superpower. Thick coal seam mining technology at home and abroad this paper summarizes the all and the development present situation, the thick coal seam mining process of the main system of analysis and comparison, this paper discusses the three main problems existing in the thick coal seam mining process and the development direction of thick coal seam mining. Key words：Thick coal seam mining technology problems 1、前言 所谓厚煤层，即是指井工开采3.5m以上，露天开采10m以上的煤层。我国厚煤层产量占原煤总产量的 45% 左右，是一个厚煤层储量大国, 也是厚煤层的开采大国。 厚煤层是我国实现高产高效开采的主要煤层，具有资源储量优势，由于其煤层厚度较大，可有多种采煤方法进行选择。目前，我国厚煤层开采工艺大体为三种, 即分层开采、大采高一次采全高、放顶煤开采【1】。分层开采在我国应用时间最长,技术较为成熟。随着煤炭开采技术的不断发展,近年来大采高开采和放顶煤开采技术也得到了快速发展和广泛应用。 2、国内外厚煤层开采现状 2.1 国内厚煤层开采现状 1974年，开滦矿务局唐山矿成功试验了厚煤层倾斜分层下行垮落金属网假顶综合机械化采煤法,。分层开采的综合机械化采煤工艺有了进一步的发展, 目前是我国厚及特厚煤层的主要采煤方法之一, 在大中型矿井得到普遍采用, 并积累了丰富的经验【2】。 大采高的定义是利用机械破煤一次采全高采煤法,一次开采全高达3.5一7.0 m的长壁采煤法。到目前为止, 大采高一次采全高采煤法已在我国多个矿区得到应用,并取得了高产高效的效果.2007年,郑州煤矿机械集团股份有限公司研制成功了最大支撑高度为6.3m的液压支架,用于神东矿区采高为6m厚的煤层开采。2011年，我国成功研制出最大支撑高度为7.2m、支护阻力达18180kN 的大采高支架,用于陕煤红柳林煤矿大采高工作面。该支架的成功应用,标志着我国在大采高开采技术和设备研制方面处于国际领先水平。目前超大采高的

国外厚煤层开采和安全技术现状

第5期东北煤炭技术N o.5 1996年10月 Coal T echno logy of N o rtheast Ch ina O ct.1996 国外厚煤层开采和安全技术现状 辽宁煤炭工业管理局　邱振先 摘　要　介绍了国外厚煤层开采和安全技术的现状,及国内厚煤层开采技术在国际上的水平。 关键词　厚煤层　采煤方法　综采设备　综采放顶煤 所谓“厚煤层”是指厚度大于315m的煤层。厚煤层开采所遇到的矿山压力、冲击地压、瓦斯、发火、热害、水害等技术问题比薄煤层和中厚煤层复杂得多。国外厚煤层开采的主要技术经济指标与薄煤层和中厚煤层相比亦有很大差距。我国东北地区煤炭战线的科技工作者通过对联合国开发计划署援助的《厚煤层开采的先进技术与安全》项目的实践,对国外厚煤层开采的技术现状和我国厚煤层开采技术水平及其在世界上的地位也有了一定程度的认识。 1　采煤工作面单产世界纪录、高产工作面和各国的国内纪录几乎都是在中厚煤层创造的 1990年,美国伊利诺思州固本煤矿公司25号矿创长壁工作面月产37万t(22d)、平均日产16818t的世界纪录。 1993年,美国科罗拉多州二十英里矿创长壁工作面班产16307t(10h),日产28801t,月产54万t的世界纪录,1994年又创月产60万t的世界纪录。该工作面煤层厚219m,采高216m。 1993年,美国固本公司路福克矿创月产55万t的纪录。 1994年11月,美国大山(M oun tain)公司西麋(W est E lk)矿创班产(10h)21387t,日产45375t的纪录。 1995年6月,美国宾夕法尼亚州卡泊尔兰结矿创长壁工作面月产5713万t精煤的世界纪界。 美国现有80个长壁工作面,1994年长壁面产量1812118万t,其中煤层最厚的是7101m,采高最大是3196m(西麋矿)。抽样调查33个矿,最大采高3105m,最小采高1147m,平均采高2113m。我们考察的怀俄明州舒舒尼(Sho shonee)矿,煤层厚6m,只采315m。 澳大利亚现有长壁工作面25个,采高1165～312m。长壁面平均单产180万t,1993年新南威尔士州巴尔波尼(B aal Bone)矿长壁面单产达到300万t,煤厚2～4m。 英国1992 1993年度有83个长壁工作面,工作面平均日产2230t,1994年产量最高的威尔贝克(W elbeck)矿综采面平均日产10405t,采高212m。 波兰是厚煤层赋存较多的国家,最厚的达60m,1995年产硬煤1138亿t,厚煤层产量占13%。有398个采煤工作面,工作面平均日产1680t。采用冒落法和充填法的采煤 ? 3 ?

煤矿开采技术——采煤方法概述

第五章采煤方法概述 第一节采煤方法概念及分类 第二节采煤方法的选择 第三节采煤方法发展方向 目的要求： 1、了解采煤方法发展方向 2、掌握采煤方法概念及分类 3、掌握采煤方法的选择 重点、难点和突破的方法： 重点：1、采煤方法概念及分类 2、采煤方法的选择 难点：采煤方法的选择 突破方法：1、详细讲解 2、根据工程实例讲述 教学内容和步骤 第一节采煤方法概念及分类 一、基本概念 1.采场 在采区内，用来直接大量开采煤炭资源的场所，称为采场。 2.采煤工作面 在采场内进行采煤的煤层暴露面称为煤壁，又称为采煤工作面。在实际工作中，采煤工作面就是采煤作业的场地，与采场是同义语。 3.采煤工作 在采场内，为了开采煤炭资源所进行的一系列工作，称为采煤工作。采煤工作包括破煤、装煤、运煤、支护、采空区处理等基本工序及其辅助工序。 4.采煤工艺

由于煤层的自然赋存条件和采用的采煤机械不同，完成采煤工作各道工序的方法也不同，在进行的顺序、时间和空间上必须有规律地加以安排和配合。这种在采煤工作面内各道工序按照一定顺序完成的方法及其相互配合称为采煤工艺。 5.采煤系统 采煤系统是指采区内的巷道布置系统以及为了正常生产而建立的采区内用于运输、通风等目的的生产系统。通常是由一系列的准备巷道和回采巷道构成的。 6.采煤方法 采煤方法是指采煤系统和采煤工艺的综合及其在时间、空间上的相互配合。不同采煤工艺与采区内相关巷道布置的组合，构成了不同的采煤方法。 二、采煤方法分类（如图所示） （一）壁式体系采煤法 壁式体系采煤法一般以长壁工作面采煤为主要特征，是目前我国应用最普遍的一种采煤方法，其产量约占到国有重点煤矿产量的95%以上。 （1）根据开采技术条件煤层按倾角分类： 地下开采露天开采 近水平煤层α<8°α<5° 缓倾斜煤层8°~ 25°5°~ 10° 倾斜煤层25°~ 45°10°~ 45° 急倾斜煤层α> 45°α>

厚煤层开采方法的选择适用性分析

厚煤层开采方法的选择适用性分析 【摘要】我国厚煤层（指厚度超过3.5m）资源储量丰富，具有雄厚的开采价值。为了实现绿色、安全、高产高效开采的目的，厚煤层开采方法选择尤为重要，主要从经济上与技术上选择可行的方法，于是本文分析了放顶煤开采与大采高综采两种方法，对于解决资源问题具有重要研究意义。 【关键词】厚煤层；开采方法；选择适用性 前言 选择合适的采煤方法是开采厚煤层研究的重要课题之一。从目前我国多数煤炭企业开采技术上来看，厚煤层开采方法可分为3种：传统的分层开采方法、大采高综采技术与综采放顶煤开采方法。前一种工艺我国发展较为成熟，采用机械化采煤、运煤等技术与装备后生产效率得到大幅度提升，同时新型假顶材料的研制、假顶和再生顶板的管理技术使得顶板管理趋于稳定，无论是在巷道布置还是在技术管理方面，各煤矿都积累了不少经验，但由于铺设假顶及巷道掘进工作量大，生产组织及管理较复杂，随着煤炭开采技术的不断发展，近年来放顶煤开采和大采高开采技术得到了快速发展和广泛应用，以下就这两种进行具体阐述。 1 放顶煤开采 在诸多的采煤方法中，一般认为放顶煤开采法能够在保持较高产量和效益的同时做到对于人员安全的尽可能保障，并可以减少采煤相关的消耗。基于以上原因，现在放顶煤开采法已经成为中国各地区大中型煤矿对厚煤层（煤层厚度>6m）进行开采的主要方法。特别是对于厚煤层居多的矿区来说，放顶煤开采法已经成为其实现高效集约化煤炭生产的重要途径。按照工作面所用相关设备的差异，放顶煤开采法一般可细分为“炮采放顶煤法”和“综合机械化放顶煤开采法”，目前多采用“综合机械化放顶煤开采法”，它是指在煤层的下部布置较为特殊的综采工作面（在工作面的后部增加刮板输送机，并且放置的支架为具有放煤功能的专用放顶煤支架），并进行开采的方法。此种方法经由在我国投入大量的实际使用并发展成熟，一般认为只要相关条件符合，采用“综合机械化放顶煤开采法”对煤层开采具有较强的技术优势。 1.1 放顶煤开采的技术优势其技术优势 ①降本提效。综合机械化放顶煤开采法相较于其他方法而言，能够有效的降低巷道掘进工作量达一半以上，同时减轻了采煤机的割煤量，节约了开采所需消耗的电力及材料，从而摊薄了吨煤生产成本，促进了生产效率的提升，有助于相关单位实现集约化的高效率生产。②管理简单。采用综合机械化放顶煤开采法时，由于其“直接顶”为完整顶煤，因此避免了分层开采过程中受到人工假顶质量影响的因素，减轻了工作面顶板控制带来的相关问题，故而有利于整个开采过程的管理。③强适应性。采用综合机械化放顶煤开采法时，由于是沿着煤层的底板进行

煤矿中厚煤层的开采技术

煤矿中厚煤层的开采技术 摘要：煤矿在开采时，因为矿内煤层所处地质条件的不同，使得煤层在开采过程中开采工具及开采工艺往往也不尽相同，而在煤层开采过程中，为了更加安全有效，就需要对煤层的空间层面进行设计，并且选取合适开采技术。基于此，本文结合煤矿开采实例主要阐述煤矿中厚煤层开采时所用的技术。 关键词：煤矿；开采技术；机械设备；煤 截至目前来说，根据采煤时是否使用大量的水，将采煤技术分为了干式采煤与水式采煤两种，其中水式采煤技术是煤矿中厚煤层开采中应用很广泛的一种，本文结合某煤矿中厚煤层开采实例，分别从煤层工作面设计、技术管理、安全生产管理等几个方面就怎样提高产能的措施做了叙述，提出了以后怎样对中厚煤层进行更加合理的开采，并总结了在开采中应该注意的事项。 1实例概况 1.1矿井历史 某矿业公司为国外专家设计的大型水能机械采煤矿井，该矿井计划产能为150万t/a，实际在1989年开建，截至1990年正式投产，1993年完成设计产能，1995开始新建井并扩建，1998年新井开始投入产出，新井预计产能可达到200万t/a，2005年新井产能达到了250万t/a。 1.2矿井地质条件 该煤井位于山区，所处地域地质主要是褶皱构造。井田自西向东依次由X1向斜、X1背斜、X2向斜、X2背斜、X3向斜等几个主要褶皱构成，其中X1背斜占矿井大部，与其余褶曲复合构成整个煤层，使得煤层构造极为复杂，一些煤层稳定程度很低。 1.3矿井生产状况 该矿井元先设计为水式采矿井，但是随着矿井不断开采，使得煤层倾角不断下降，因此从2002年初煤矿尝试了使用旱采，直至现在，矿井开采到地下600m至800m水平，直至2005年，所有的水式采矿井均基本采完，煤矿进入了全面旱采阶段。 2水式采矿技术重点 2.1做好开采前的准备工作 在煤矿开采之前需要做好的准备工作有：（1）监督好巷道的掘进质量；（2）掘进时注意对顶板的保护，尽量降低空顶距离，并保证按时接顶，以防止顶板被破坏而导致的裂隙大量产生及出现抽冒情况，为以后矿井的回采制造麻烦。（3）对于回采巷道中的高压管道在安装时必须要做好质量保证工作，严禁管道存在跑水现象，否则将会出现停枪，而造成采垛落板丢煤；

煤层气开采技术

煤层气简介 1、定义 煤层气，是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。 煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷),与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气，热值是通用煤的2-5倍，主要成分为甲烷。1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。 煤层气空气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到85%。煤层气的开发利用具有一举多得的功效：洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。 2、煤层气与煤矿瓦斯的关系与差异 在煤炭工业界通常将涌入煤矿巷道内的煤层气称之为煤矿瓦斯（Gassy），其气体组分除煤层气组分外，还有煤矿巷道内气体的成分，如氮气（N2）、二氧化碳（CO2）等空气组分以及一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）等采矿活动所产生的气体组分。

在煤层气概念引进初期，有些学者为便于业外人士了解煤层气，通常在煤层气一词后加注“俗称煤矿瓦斯”。 近年来，国内外有些学者为区分两者之间的概念差异，将通过煤矿井下抽放（Gas Drainage in-mine）、采动区（GOB）抽放或废弃矿井（Abandoned Mines）抽排等方式获得的煤层气称为Coal Mine ethane （缩写为CMM）。 2、存在形式 吸附于煤内表面；以游离态存在于煤的天然孔隙中；少量溶解在煤的地层水中。 3、用途 煤层气（煤矿瓦斯）作为一种非常规天然气，可作为瓦斯发电、居民生活和工业锅炉燃料。煤层气可以用作民用燃料、工业燃料、发电

下分层工作面安全开采技术研究

下分层工作面安全开采技术研究 摘要：煤矿的开采技术有3类技术，即：分层开采、放顶煤开采、大采高开采。当前，它们在我国的煤矿开采中都有广泛应用。本文针对特定的地质条件和煤层条件，为了实现安全生产，对分层开采实际操作过的措施进行了研究。 关键字：分层开采；人工假顶；支护 1 引言 众所周知，煤炭在我国的能源结构中占有无可替代的地位。其年产量占全世界煤炭产量的1/3以上，占我国的一次性能源消耗的70%~75%，是世界上名副其实的煤炭生产和消费大国。目前，在我国的煤炭储量中，厚度大于3.5米的厚煤层占到45%，是我国煤炭开采的主要煤层。针对厚煤层的开采技术有很多，随着技术装备的不断发展，煤矿开采技术经历了分层开采、放顶煤开采、大采高开采3个阶段。从表面上看，开采技术经历了由低到高的发展，然而，实际上不是这样，需要根据不同的技术、经济、地质等条件采用不同的技术方法，甚至是多种方法的综合，无论采用哪一种或者哪几种开采技术，针对厚煤层具有好开采的优势，都可获得较好的经济效益，但是，安全生产是实现和提高经济效益的关键和前提条件。为了实现煤炭企业的最大效益，不仅要因地制宜的采用合适的开采技术实现年产量的高产高效，而且要针对煤矿的安全生产加强管理，提高职工的安全意识和技能，落实安全责任。本文通过对某煤矿3#煤层下分层工作面的开采试验,掌握了下分层工作面安全回采的有效技术途径、措施和管理方法。对中小煤炭企业的安全生产做了有益的探索。 2.我国目前厚煤层开采技术的比较 2.1 大采高开采技术 所谓的大采高的就是指将传统的综采技术与厚煤层的特点相结合，利用机械破煤一次采全高采煤法。常见的是长壁采煤法，其一次开采全高达到3.5-7.0米。由于受工作面装备稳定性的限制，该技术大多应用于倾角较小的煤层。近年来，随着煤机制造业技术进步，特别是煤炭企业经济形势逐渐好转，国内煤机设计与制造等技术的迅速发展等，大采高开采技术在我国的大型煤炭企业得到了广泛应用。 2.2 放顶煤开采技术 放顶煤开采技术是50年代末由法国布朗基矿首先试用成功，70到80年代在世界上10多

厚煤层分层开采煤层自然发火的综合防治

厚煤层分层开采煤层自然发火的综合防治 山东省济宁市蔡园生建煤矿朱启宽 在厚煤层分层开采过程中，煤层的自然发火是影响矿井安全生产的重要隐患之一，也是制约矿井高产高效建设的重要因素。有效地预防煤层自然发火是厚煤层分层技术中研究的关键课题之一。 济宁市菜园生建煤矿自建矿以来，共发生煤层自然发火及隐患20余起，其中,1989年一采区发生的煤层自然发火导致整个矿井停产，最终把整个采区封闭，呆滞煤炭储量100余万吨，1996年至1997年间，2364、2372采面先后发生煤层自然发火，均导致采面停产5至7天，造成了极大地经济损失。为此，我矿组织有关工程技术人员，针对矿井的现状，对厚煤层分层开采煤层自然发火的防治进行了系统研究，取得了有效地成果，从1997年至今，矿井没有发生影响矿井安全生产的火灾，为矿井的可持续安全生产奠定了基础。 1 矿井概况 菜园井田位于滕县煤田的南部，地处山东省微山境内，该矿采用立井多水平分区式开拓，年生产能力达80万吨，目前开采山西组３上、３下两层煤，煤层厚度分别为5.1～5.6m和3.8～4.4m,煤的硬度为f=1.5，煤层易自然发火，自然发火期为4～6个月。煤层分4个分层开采，采高为1.9～2.3m，回采巷道为沿空送巷，垂直布臵，区段之间、采区之间实现无煤柱开采。采煤方法为倾斜分层、下行垮落、人工假顶、走向长壁采煤法，采煤工艺是爆破落煤、人工装煤、刮板输送机运煤，支护方式是单体液压支柱（DZ-25-25 /100型）配合铰接顶梁（HDJA-100型）正悬臂支护，顶板管理采用全部垮落法。 2 预防煤层自然发火采取的措施 2.1 搞好矿井开拓设计，优化巷道布置 在矿井建设初期，由于生产能力较小，建设资金相对匮乏，为尽早出煤，把采区的轨道上山、区段集运巷均沿3下煤底板布臵，这样造成了护巷煤柱由于受采动压力的影响，煤体相对破碎，不仅给巷道维护带来困难，而且使整个采空区长期处于漏风状态，

厚煤层分层开采顶分层综采工作面防火设计

厚煤层分层开采顶分层工作面防止煤层自然发火设 计及安全技术措施 为防止II883-1工作面煤层自然发火事故，确保II883-1工作面初采、回采、收作期间的安全生产，根据《煤矿安全规程》和集团公司有关防灭火技术管理规定，编制II883-1工作面防止煤层自然发火设计及安全技术措施。 一、II883-1工作面概况 （一）位置概况 该面位于井田西部，西部井西北部，矿区专用铁路东北部，地面受Ⅱ881、Ⅱ981工作面采动影响已塌陷下沉，地表多为农田，无其它建筑物。 该面上邻Ⅱ881工作面采空区，下邻Ⅱ885工作面（正在准备），东至Ⅱ八采区边界，西以F14断层为界。该工作面平均走向长314m，倾斜宽95m，平面积29830m2（斜面积31072m2）。 （二）所采煤层概况 从溜煤眼、钻孔及三巷揭露煤厚资料分析，该面8煤层煤厚1.1-16.7m，平均厚度8.4m，煤厚变化大,煤体结构复杂；煤层结构简单，全区发育1层8煤；煤层倾角5-29°，平均16°。 （三）所采煤层自然倾向性 II883-1工作面所采煤层为8煤层，由 2011年重庆煤科院进行的煤层自燃倾向性等级鉴定得出如下结论：8煤自燃倾向性等级为I类，属容易自然煤层。根据研究和现场实际确定煤层自然发火参考标志气体是一氧化碳。 二、防止煤层自然发火技术设计 （一）灌浆防火 II883-1工作面采用随采随灌与采后集中灌浆相结合的方案，工作面依靠新副井地面灌浆站。工作面回采期间进行随采随灌，收作后进行采后集中灌浆。

图1 灌浆系统布置示意图 1、浆液的制备 目前灌浆使用的浆液的制备是机械制浆，每配制一立方的浆液添加0.5kg 的阻化剂、0.4kg 的粘稠剂、1kg 的发泡剂。使用2个搅拌池和1个注浆池，池深和直径均为2m ，池体用砖砌筑水泥抹面或用钢板焊接，其上固定搅拌器。搅拌池底部留有出料口，在浆液流入注浆池前设双层过滤筛子(孔径为10mm)，各安设离心式液下泥砂泵2台。 2、灌浆管路设计 主要灌浆干管直径是根据管内泥浆的流速来选择。在设计中，泥浆给定后，先确定泥浆在管道中流动的临界流速，再求出泥浆的实际工作流速，使之大于临界流速即可。井下灌浆管道采用无缝钢管，其井筒内钢管直径取6吋；大巷、上山等灌浆管路直径取4吋；工作面管道直径取2吋。 灌浆管路路线：西部井灌浆站→西风井→II 八进风上山→Ⅱ八回风上山→II881回风道→II881轨道巷→II881-3#联巷→材料眼→风巷。具体见灌浆系统图。 3、灌浆参数的设计 （1）浆液的水固比 水固比的大小影响着注浆的效果和泥浆的输送，一般情况下为4:1，冬季为5:1。 （2）灌浆量（煤矿注浆防灭火技术规范MT/T 702—1997） 至钻孔 至钻孔

大倾角厚煤层开采技术分析

总第182期2019年第4期 山西化工 SHANXI CHEMICAL INDUSTRY Total182 No.4,2019 奏题讨谑DOI：10.16525/https://www.wendangku.net/doc/c16923079.html,l4-1109/tq.2019.04.35大倾角厚煤层开采技术分析 吴少勤 （阳城县阳泰集团实业有限公司，山西晋城048100） 摘要：大倾角厚煤层综放回采面长期以来因为存在回采率偏低、煤壁片帮与冒顶现象严重、回采设备稳 定性差等诸多问题，而成为各大矿区生产作业的难点之一，极大的制约了井下生产的安全、持续、高效开 展。以本单位3110大倾角综放回采面为对象，通过多种技术手段对如何提升大倾角厚煤层回采效率与 安全性展开探究，在实现3110回采面高效安全回采的同时希望能够为其他矿区类似情况的解决提供借 鉴与参考。 关键词：大倾角；厚煤层；开采关键技术；创新点；实测分析 中图分类号:TD82文献标识码:A文章编号:1004-7050（2019）04-0095-03 引言 大倾角厚煤层开采工艺起步时间较晚，在实际开采作业极易出现各类突发安全事故，集中体现在回采设备不完善、煤矿安全支护控制理论不完备等方面，极大的制约了煤矿开采行业的发展。基于此，剖析大倾角厚煤层开采工艺具有实际意义，可从根源上消除安全隐患，保证煤炭生产作业的安全性。 1简述工程概况 本单位井田总开采面积达到5.68km?,年产能超过65万t,预计设计生产年限达到25年。在整个矿井范围内，王要包括2#、10井与17井煤层，煤层平均厚度约为5.8m,结构复杂，个别部位含有至少两层夹石干。当前主要针对2#井实施开采作业，埋深超过350m,经测量得知，最大煤层倾向角为32°,且作业面起伏范围较大，属于典型的大倾角厚煤层综合开采作业。在实际开采过程中，极易受到各类主客观因素的影响,诱发生产安全事故。另外，大倾角厚煤层的回采作业难度系数较高，并伴有一定的风险性。 2开采作业核心技术 施工人员使用回弹仪测试主采煤层及煤层夹石干,合理测定顶煤与夹石干强度;依托专业技术理论，测算工作面压力强度等级与安全支撑架构的承载限度等。 收稿日期：2019-07-04 作者简介：吴少勤，男，1989年出生，毕业于山西大同大学，助理工程师。 根据工程所处区域的地质结构条件特征，构建三维模拟试验台，综合分析倾斜回采作业基本规律，并模拟顶煤放出速度与煤石干分界面变化规律的动态变化关系。然后利用专业数值模拟软件，定向标志颗粒的变化轨迹口勾。 依托钻孔成像技术与超声波技术，可探测地质构造断裂带与煤壁安全稳固性，揭示回采面与顶板周期受压裂缝延展深度。同时采取棕绳+注浆锚固作业的方式,处理地质构造断裂带与煤壁片帮段，进一步提升煤壁的安全稳定性。 针对锚索加固技术来说，注浆工艺发挥着不可替代的作用,其工序如下： 1）选择煤壁超前注浆加固工艺，处理煤壁破损较为严重的区域，避免煤壁断裂片大面积脱落造成工作面顶部的塌落。在布设注浆孔的过程中，要确保其与煤壁垂直，间隔距离控制在3m左右,设置在距离底板约2/3的位置⑷。 2）在煤壁上设置直径约42mm的注浆孔，在设置过程中，需确保注浆孔与煤壁的位置保持垂直，然 后再将直径适宜的注浆管插入浆孔，并一同放置直径约15mm的棕绳，最后，在注浆管内注入波雷音混合液。注浆效果，如96页图1所示。 应用上述注浆工艺和工作面顶管管理技术，可 有效控制煤壁的破损。且回采面作业更加安全也更加稳定，回采面井注浆处理后形成的稳定煤壁，如第96页图2所示。 3技术创新的主要内容 根据大倾角厚煤层工作面回采作业中存在的主

上向分层充填采矿法的特点及方案

世上无难事，只要肯攀登 上向分层充填采矿法的特点及方案 上向分层充填法是自下而上分层回采，每分层先采出矿石，而后填入充填料，以支撑采空区两帮和作为工作平台。该方法为工作面循环作业，凿岩爆破、出矿、充填和护顶完成一个循环后，进行下一分层的循环；回采空间和范围可以控制，人员、设备在暴露的顶板下工作，需有效地控制顶板；可以用任何充填材料进行充填。该方法一般适用于矿石稳固、围岩不稳固的倾斜和急倾斜矿体，能适应形态不规则、分枝复合变化大的矿体。除点柱式外，矿石的损失率、贫化率低，是一种适应范围广的充填采矿法。据国外85 个充填法矿山统计，上向分层充填法采出的矿石量占充填采矿法总产量的38.3%；该法在我国充填法中占60%以上。上向分层充填法按分层倾角，可分为水平分层充填法与倾斜分层充填法。目前国内外应用较为普遍的是上向水平分层充填法。倾斜分层充填法仅在使用干式充填材料的某些矿山中采用。图1 为连续回采的倾斜分层充填法。倾斜分层的优点在于出矿和充填可以借自重完成。 图1 倾斜分层采矿法a-充填阶段;b-落矿阶段;1-自行矿车;2-垫板;3-无轨装运设备上向水平分层充填法按采场结构、工作面形态和工艺特点，分为沿走向、垂直走向和点柱上向分层充填法三个基本方案。[next] （1）沿走向上向分层充填采矿法。该方案结构特点是：沿矿体走向一定的长度或整个矿体的走向长作一个采场，可以实现回采工作的平行作业，以便充分发挥设备效率，提高矿石回收率。它适用于厚度在10～15m 以下的矿体。采场宽为矿体厚度，采场长100～300m，最长达800m。图2 为红透山铜矿沿走向上向水平分层充填法。 图2 红透山铜矿沿走向（长采场）上向分层充填法1-风井;2-脱水井;3-溜矿井;4-提升井;5-斜坡道;6-充填隔墙;7-排水管;8-脱水塔;9-崩落矿柱;10-上向炮

厚煤层分层开采与综放开采的技术经济比较

厚煤层分层开采与综放开采的技术经济比较 摘要本文对放顶煤开采和分层开采进行了技术分析和经济比较，结果表明，在厚煤层开采中，采用放顶煤开采，技术经济效果十分显著，放顶煤开采已成为厚煤层开采的发展方向之一。 关键词放顶煤开采分层开采技术分析经济比较 1概述 我国目前开采厚煤层的主要方法有分层开采、一次采全高和放顶煤开采。综采放顶煤技术产生于欧洲，发展且成熟于我国。1964年法国试验综采放顶煤获得成功，解决了5~20m 厚煤层的一次采全高问题，先后被南斯拉夫等东欧国家引进，并取得较好的技术经济效果。我国自1982年开始研制综采放顶煤支架及工艺方法，到1984年第一个工作面的试验，随后便推广到我国的29个局、矿70近个工作面，并应用到我国多变和复杂的厚煤层地庸条件，解决了长期困扰我国厚煤层开采的效益、工效、高产的问题，综采放顶煤在我国获得了长足的发展。分层开采所需设备、开采布局与开采单一煤层基本相同一次采全高，设备笨重，倒架、歪架难以控制，片帮、冒顶严重威胁工作面的正常回采，限制了使用范围放顶煤开采兼顾了上述两种开采工艺。采高控制在2.5m左右，使用设备与分层开采基本相近。增加一部后输送机，克服了大采高工作面存在的难以解决的问题，真正达到了在现有国产设备条件下高产、高效的目的。但由于地质条件、煤层赋存状况、技术与设备、生产与管理等存在差异，放顶煤开采的应用受到很大限制。诸如放顶煤开采丢煤的问题，煤矸混杂，多厚煤层适合放顶煤开采等一系列相关的问题。对此，文中将作如下分析和探讨。 2 技术分析 2.1分层开采和综放的优缺点 (1) 分层综采采煤法的特点 优点： ①技术成熟，采煤设备配套，类型齐全，性能完好，操作方便，管理简单，可选出适用各种条件的采煤设备；②液压支架及配套的采煤机设备体积小、轻便，回采工作面搬家方便； ③采高一般为2.0～3.5m，回采工作面煤壁增压区小，煤壁稳定，生产环节良好；④回采工作面采出率高，可达到93～97%以上，能达到国家规定要求；煤炭含矸率低，一般不大于1.5%，相对综放开采煤尘浓度低；⑤和综放工艺比较，顶板易管理，工作面巷道维护难度小。 缺点： ①工作面单产低，单产提高困难；②开采投入高，上、下分层开采，人工铺网劳动强度大，铺网费用高，煤巷掘进工程量大，掘进率高，回采工作面搬家倒面次数多，搬家费用高；区段分层周期长，多次启闭，引起自燃发火频繁；③需要等再生顶板的生成，加剧接续紧张的矛盾；④由于下分层开采需要留内错式隔离煤柱，使得带区采出率降低。 适用条件：

谈构造厚煤层开采方法

谈构造厚煤层开采方法 谈构造厚煤开采方法 永安煤业公司仙亭煤矿余立贺 摘要：阐述了厚煤层构造特征，说明传统采法不尽合理的地方，从理论和实践上改进 了构造厚煤层的回采工艺、采煤方法。 关健词：改进厚煤开采方法心得体会 一、前言 传统对构造厚煤的开采往往采用壁式采法，施工队经常以习惯性作业方式，也就是以 压采的形式进行，推进到一定的程度，留隔离煤柱隔离采空区，这种不尽合理的开采方式，使得工作面底煤大量流失，造成浪费资源，煤炭回收率低，工效低下。且支柱支护在底煤上，造成对顶板支撑力不够，给安全生产带来隐患。 现以一采区+500 33#工作面为例，阐述了对构造厚煤开采加以改进的方法。 一采区+500 33#工作面位于一采区+500m大巷的南翼，属Ⅲ1向背斜构造。煤层呈单 斜不稳定，构造发育，倾角变化较大，一般在28～35度之间，煤层在褶曲核部呈条带沟 状赋存，最大煤层厚度超过4米。 煤层顶板：泥岩，薄层状，水平层理，含有黄铁矿结核，植物根茎化石。煤层采空后，顶板完整性较好，不表现周期压力。煤层：半光亮型，颗粒块状，颗粒较细。近顶板有黄 铁矿结核层。煤层底板：砂质泥岩，簿层状，局部为砂岩。 本工作面煤层上区段未经开采，其开采标高超出+540水平，使开采斜长大量增加。为了增加开采储量，开切眼采用最大限度往上延伸。 二、改进施工工艺 考虑该工作面煤层特殊的赋存形态，本工作面采用高位贯通结合分期打眼采煤法，其 工艺流程表示如下： 开切眼与高位眼（见图示）：A ～B 、C ～D 。工作面开切眼布置在巷道巷道迎头压 薄带，选择顶板较稳定处开口，顺压薄带往上施工，直至构造带或煤层压薄带。高位眼布 置在巷道外压薄带，选择顶板较稳定处开口，顺压薄带往上施工，直至构造带或煤层压薄带。高位眼与工作面开切眼分别沿压薄带掘眼施工，直至沟通成联络眼，构成高位贯通采 煤面。 打切割眼：E ～F G～H 。每间隔8米打一道切割眼，即分斜坡眼。 掘毛峒：在待采煤柱1中间开掘出一条毛峒，即可采出1部分煤柱的煤量。

分层开采回采巷道布置方案

5101采面下分层回采巷道布置方案 编制人:刘家宏 时间：2014年2月15日

一、概述 (3) 二、开采技术条件 (4) 三、回采巷道布置方案分析 (7) 四、回采巷道布置方案选择 (9) 五、巷道断面与支护形式 (11) 六、安全技术措施 (11)

5101采面下分层回采巷道布置方案 一、概述 倾斜分层长壁采煤法是我国长期应用的一种厚煤层采煤方法。通常把近水平、缓（倾）斜及中斜厚煤层用平行于煤层层面的斜面划分为若干个2.0~3.0m左右的分层，然后逐层开采。根据煤层倾角不同，可以采用走向长壁或倾斜长壁采煤法。 分层间一般采用下行开采顺序，垮落法处理采空区，上分层开采后，以下的各分层在已经垮落的顶板下开采。为确保下分层开采安全，上分层一般要铺设人工假顶或形成再生顶板。 在同一个区段范围内，上、下两个分层同时开采时，称为“分层同采”，反之称为“分层分采”。分层分采可以进一步分为两种形式，一种是在同一区段内，待上分层全部采完后，再掘进下分层的回采巷道，而后回采；另一种是在同一采区内，待各区段上分层全部采完后，再掘进下分层的回采巷道和回采，俗称“大剥皮”。 根据西安中煤设计有限责任公司设计确定的5-2煤层采用长壁式综采工作面分层铺底网采煤法，全部垮落法管理顶板。5101采面的回采的初步方案定为分层分采，待各区段上分层全部采完后，掘进下分层的回采巷道和回采。现需对5101采面下分层回采时回采巷道布置方案进行选择。

二、开采技术条件 5-2煤层为本区主采煤层分布稳定，结构简单，厚度 6.39m～9.18m，平均厚度约8.09m。一般含1层厚度0.10~0.49m的粉砂岩夹矸，为全区可采的稳定型厚~特厚煤层。煤层埋深43.72～185.23m，底板标高变化在+995.0～+1035.0m之间。煤层赋存近似水平，总体上自东南向西北倾斜，煤质较坚硬，节理裂隙不发育。煤层顶板以直接顶为主，初次跨落步距为25.60m，属3类，即稳定性顶板，岩性以砂质泥岩、粉砂岩为主，饱和抗压强度8.7～25.8Mpa，平均值为20.14Mpa；基本顶全区属Ⅲ~Ⅳ级，即基本顶来压力显示强烈~非常强烈，岩性以粉砂岩为主；伪顶岩性为泥岩、炭质泥岩，厚度不足0.50m；直接底板以泥岩、炭质泥岩和粉砂岩为主，饱和抗压强度15.0~45.6Mpa；老底以细粒砂岩、中粒砂岩为主，底板属Ⅲb类。 根据《陕西莱德集团神木县东川矿业有限公司煤矿(整合区)勘探报告》提供的资料： ①瓦斯 WS7、WS4钻孔5-2煤层测试分析表明(见表1-2-17): 5-2煤层瓦斯含量CH4为12.46～16.43 mL/g,daf,CO2为5.20～8.40 mL/g,daf;自然瓦斯成分CH4为1.00～1.14％,CO2为0.37～0.65％,应属二氧化碳－甲烷带(CO2－CH4)。因此在生产掘进管理中应该引起足够的重视。

采煤方法工艺技术分析

采煤方法工艺技术分析 发表时间：2018-08-06T10:35:46.057Z 来源：《科技中国》2018年3期作者：孙群[导读] 摘要：采煤方法工艺技术是煤矿生产中的重要环节。一个煤矿企业生产指标的优劣，除资源外，主要决定于所采用的工艺技术的适用性、合理性和先进性。 摘要：采煤方法工艺技术是煤矿生产中的重要环节。一个煤矿企业生产指标的优劣，除资源外，主要决定于所采用的工艺技术的适用性、合理性和先进性。 关键词：采煤方法；工艺技术 .采煤工作是煤矿井下生产的中心环节。采煤方法的选择是否合理，直接影响整个矿井的生产安全和各项技术经济指标。选择采煤方法应当结合具体的矿山地质和技术条件，所选择的采煤方法必须符合安全、经济、煤炭采出率高的基本原则。 1.安全生产 安全是煤矿企业生产中的头等大事，安全为了生产、生产必须安全。应当充分利用先进技术和提高科学管理水平，以保证井下生产安全，不断改善劳动条件。对于所选择的采煤方法，应仔细检查采煤工艺的各个工序以及采煤系统的各个生产环节必须符合《煤矿安全规程》的各项规定。应该做到以下几点：(1).认真编制采煤工作面的作业规程，制定完善合理的安全技术措施，并建立各种制度以保证实施。 (2).安排好采煤工艺，切实防止冒顶，片帮，支架倾倒及避免其他可能危及人身安全和正常生产的各类事故发生。(3).合理布置巷道，保证巷道维护状态良好，满足采掘接替要求。 2.经济合理 经济效果是评价采煤方法的一个重要依据，在经济效益上要进行比较，最后确定经济上合理的方案，应具备以下几点要求：（1).煤炭质量好，要求煤炭的含矸率低、灰分小；改进采煤工艺，尽量防止矸石和岩粉混入煤中。（2）.开采成本低，成本是经济技术效果的综合反映。提高工作面单产和劳动效率，降低材料消耗，保证煤炭质量，是降低煤炭生产成本的主要途径，正确布置巷道，减少巷道掘进和维护工作量，加强生产管理，合理使用劳动力，认真组织工作面正规循环作业，也是降低成本的重要方法。（3）.采煤工作面单产高，提高工作面产量，是实现矿井稳产、高产、提高采区和整个矿井各项技术经济指标的中心环节。提高工作面产量，重要应当提高工作面机械化程度，尽可能加大回采进度和合理加大工作面长度，加强生产的组织管理。（4）.劳动效率高，为了提高劳动效率，必须不断提高职工素质，改善经营管理。同时要选择合理的采煤工艺和劳动组织，采用先进的技术装备，努力实现机械化或综合机械化。（5）.材料消耗少，减少采煤工作面的各种材料消耗，特别是要减少坑木、钢材以及炸药、雷管等消耗，为此必须加强管理，注意材料回收利用，正确确定钻眼爆破方法。 3.煤炭采出率高 减少煤炭损失，提高煤炭产出率，充分利用煤炭资源，是国家对煤矿企业的一项重要技术政策。同时减少煤炭损失，也是防止煤的自然，减少井下火灾、保证和延长采煤工作面和采区的开采期限，降低掘进率保证正常生产的重要措施。 影响采煤方法的因素 选择和设计采煤方法时，必须充分考虑地质因素和技术经济因素。影响采煤方法主要因素有以下几个方面： 1.地质因素 （1）.煤层倾角，煤层倾角是影响采煤方法的重要因素。倾角的变化不仅直接影响采煤工作面的落煤方法、运煤方式、采场支护和采空区处理等的选择，而且也直接影响巷道布置，运输，通风及采煤方方法各种参数的确定。 （2）煤层厚度，煤层厚度的变化也是影响采煤方法的重要因素，应根据煤层厚度选择工作面不同的采煤方法。薄及中厚煤层通常一次性采全高，厚及特厚煤层可以采用分层开采的方法，也可以采用大采高或放顶煤采煤法。 （3）煤层及围岩的特征，煤层的软硬及其结构特征、围岩的稳定性等等，都直接影响到采煤机械、采煤工艺以及采空区处理方法的选择；煤层及围岩性质还直接影响到厚度布置及其维护方法，也影响到采区中各种参数的确定。 （4）煤层的地质构造情况，埋藏条件稳定的煤层有利于选用综采；埋藏条件不稳定，煤层构造较复杂宜用普采；多走向断层时，宜采用走向长壁采；多倾斜断层时，宜采用倾斜长壁采。因此，在选择采煤方法之前，应当充分考虑开采范围内的地质构造情况，以便正确地选择采煤方法。 （5）煤层的含税性、瓦斯涌出量及煤的自然情况，煤层及围岩含水量大时，需要在采煤之前预先疏排或在采煤过程中布置排水及疏水系统；煤层含瓦斯量大时，要布置预抽瓦斯的巷道，同时采煤工作面通风应采取一定的措施；煤层的自燃性及发火期直接影响巷道布置、巷道维护方法和采煤工作面推进方向，决定着是否需要采取防火灌浆措施或选用充填采煤法。所有这些影响采煤方法的因素均应当充分加以考虑。 2.技术发展及装备水平的影响 技术发展及装备水平也会影响到采煤方法，其中主要是机械装备水平以及生产中的设备供应条件。 3.管理水平职工素质因素 管理水平及职工素质有时对选择采煤方法产生一定的影响。在管理水平较差的条件下一些难度较大的开采技术和工艺，应有计划地逐步推广，先易后难，掌握其规律及经验，并对职工进行上岗技术培训合格后方可推广应用。 选用合适的采煤方法，并使之不断完善和发展，对提高矿井生产水平和经济效益，改变矿井技术面貌有决定性的意义，继续做好这方面的工作，是今后煤矿开采技术发展的重要方面。 参考文献[1]徐永圻等，煤矿开采学；中国矿业大学出版社 1993 [2]魏同主编，煤矿总工程师指南；煤炭工业出版社 1988 [3]煤矿安全规程。煤炭工业出版社 2010 [4]张希峻，煤矿开采方法煤炭部教材编辑室 1985

浅议煤矿煤层的开采技术

浅议煤矿煤层的开采技术 发表时间：2011-09-29T16:27:09.627Z 来源：《时代报告》2011年7月下期供稿作者：王保军 [导读] 在一定时间内，按照一定的顺序完成回采工作各项工序的过程，称为采煤工艺过程。 王保军 （河南煤化集团鹤煤公司九矿河南鹤壁 458000） 中图分类号：TD821 文献标识码：A 文章编号：41-1413（2011）07-0000-02 摘要：由于煤层的自然条件和采用的机械不同，完成回采工作各工序的方法也就不同，并且在进行的顺序、时间和空间上必须有规律地加以安排和配合。这种在采煤工作面内按照一定顺序完成各项工序的方法及其配合，称为采煤工艺。在一定时间内，按照一定的顺序完成回采工作各项工序的过程，称为采煤工艺过程。 关键词：开发技术煤炭工艺煤炭 一、煤炭开采的主要形式 （一）井下采煤 井下采煤的顺序。对于倾角10°以上的煤层一般分水平开采，每一水平又分为若干采区，先在第一水平依次开采各采区煤层，采完后再转移至下一水平。开采近水平煤层时，先将煤层划分为几个盘区，立井于井田中心到达煤层后，先采靠近井筒的盘区，再采较远的盘区。如有两层或两层以上煤层，先采第一水平最上面煤层，再自上而下采另外煤层，采完后向第二水平转移。 按落煤技术方法，地下采煤有机械落煤、爆破落煤和水力落煤三种，前二者称为旱采，后者称为水采，我国水采矿井仅占1.57%。旱采包括壁式采煤法和柱式采煤法，以前者为主。壁式采煤法工作面长，一般100～200 m，可以容纳功率大，生产能力高的采煤机械，因而产量大，效率高。柱式采煤法工作面短，一般6～30 m，由于工作面短，顶板易维护，从而减少了支护费用，主要缺点是回采率低。（二）露天采煤 移走煤层上覆的岩石及覆盖物，使煤敞露地表而进行开采称为露天开采，其中移去土岩的过程称为剥离，采出煤炭的过程称为采煤。露天采煤通常将井田划分为若干水平分层，自上而下逐层开采，在空间上形成阶梯状。 其主要生产环节：首先用穿孔爆破并用机械将岩煤预先松动破碎，然后用采掘设备将岩煤由整体中采出，并装入运输设备，运往指定地点，将运输设备中的剥离物按程序排放于堆放场；将煤炭卸在洗煤厂或其他卸矿点。 主要优缺点 优点为生产空间不受限制，可采用大型机械设备，矿山规模大，劳动效率高，生产成本低，建设速度快。另外，资源回采率可达90%以上，资源利用合理，而且劳动条件好，安全有保证，死亡率仅为地下采煤的1/30左右。 主要缺点是占用土地多，会造成一定的环境污染，而且生产过程需受地形及气候条件的制约。在资源方面，对煤赋存条件要求较严，只宜在埋藏浅，煤层厚度大的矿区采用。 二、采煤方法与工艺 在发展现代采煤工艺的同时，继续发展多层次、多样化的采煤工艺，建立具有中国特色的采煤工艺理论。我国长壁采煤方法已趋成熟，放顶煤采煤的应用在不断扩展，应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高，急倾斜、不稳定、地质构造复杂等难采煤层采煤方法和工艺的研究有很大空间，主要方向是改善作业条件，提高单产和机械化水平。 （一）开采技术 开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术。以提高工作面单产和生产集中化为核心，以提高效率和经济效益为目标，研究开发各种条件下的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺，简单、高效、可靠的生产系统和开采布置，生产过程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术，发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化，进一步改进工艺和装备，提高应用水平和扩大应用范围，提高采煤机械化的程度和水平。 （二）解决难题 开发“浅埋深、硬顶板、硬煤层高产高效现代开采成套技术”，主要解决以下技术难题。 硬顶板控制技术，研究埋深浅、地压小的硬厚顶板控制技术，主要通过岩层定向水力压裂、倾斜深孔爆破等顶板快速处理技术，使直接顶能随采随冒，提高顶煤回收率，且基本顶能按一定步距垮落，既有利于顶煤破碎，又保证工作面的安全生产。 硬厚顶煤控制技术，研究开发埋深浅、支承压力小条件硬厚顶煤的快速处理技术，包括高压注水压裂技术和顶煤深孔预爆破处理技术，使顶煤体能随采随冒，提高其回收率。 顶煤冒放性差、块度大的综放开采成套设备配套技术，研制既有利于顶煤破碎和顶板控制，又有利于放顶煤的新型液压支架，合理确定后部输送机能力。 两硬条件下放顶煤开采快速推进技术，研究合适的综放开采回采工艺，优化工序，缩短放煤时间，提高工作面的推进度，实现高产高效。5～5.5m宽煤巷锚杆支护技术，通过宽煤巷锚杆支护技术的研究开发和应用，有利于综采配套设备的大功率和重型化，有助于连续采煤机的应用，促进工作面的高产高效。 （三）缓倾斜薄煤层长壁开采 主要研究开发：体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤机、刨煤机；研制适合刨煤机综采的液压支架；研究开发薄煤层工作面的总体配套技术和高效开采技术。 （四）缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采 应进一步加强完善支架结构及强度，加强支架防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂和四连杆变形、防止严重损坏千斤顶措施等的研究，提高支架的可靠性，缩小其与中厚煤层(采高3m左右)高产高效指标的差距。 （五）各种综采高产高效综采设备保障系统 要实现高产高效，就要提高开机率，对“支架—围岩”系统、采运设备进行监控。今后研究的重点是：通过电液控制阀组操纵支架和改