薄厚煤層合理配采的探討

白贊成

（遼寧石油化工大學(xué)順華能源學(xué)院，遼寧 撫順113006）

1 問(wèn)題的提出

我國(guó)薄煤層資源儲(chǔ)量豐富，據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，80%以上的礦區(qū)有薄煤層分布，在全國(guó)已探明的煤炭?jī)?chǔ)量中，薄煤層比例約占30%左右。然而，當(dāng)前我國(guó)煤炭開(kāi)采過(guò)程中，存在著嚴(yán)重的薄厚煤層開(kāi)采比例失調(diào)的問(wèn)題。各礦區(qū)在投產(chǎn)初期，通常優(yōu)先開(kāi)采中厚及以上煤層，薄煤層幾乎均被放棄，這種挑肥揀瘦的做法，浪費(fèi)了大量煤炭資源。薄厚煤層合理配采，是煤炭工業(yè)的一項(xiàng)重要技術(shù)政策，搞好薄厚煤層的合理配采，對(duì)礦井穩(wěn)定和均衡生產(chǎn)有決定性作用，對(duì)合理利用資源及緩和布局緊張有重大意義。

2 薄厚煤層合理配采及其分析

在同時(shí)開(kāi)采有薄厚煤層的礦井中，正常情況下應(yīng)使薄煤層的產(chǎn)量比率不低于其儲(chǔ)量比率。如果用Ab和As分別表示合理的比例回采產(chǎn)量和實(shí)際回采產(chǎn)量，則有

式中：a1為厚煤層（包括中厚煤層，以下相同）合理比例回采產(chǎn)量；b1為薄煤層合理比例回采產(chǎn)量；a2為厚煤層實(shí)際回采產(chǎn)量；b2為薄煤層實(shí)際回采產(chǎn)量。

設(shè)薄煤層的合理采出比率為K1，則有

式中z為薄煤層可采儲(chǔ)量，Z為煤層總可采儲(chǔ)量。設(shè)薄煤層實(shí)際采出比率為K2，則有

為了使薄煤層配采經(jīng)濟(jì)合理，在設(shè)計(jì)、計(jì)劃和組織生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)采取措施，嚴(yán)格控制，使薄煤層合理采出比率K1與實(shí)際采出比率K2基本相等。如果用β表示薄煤層的合理配采比，則應(yīng)使

即：β的理論值為1。但合理的配采比是隨煤層賦存條件和開(kāi)采方法的不同而不同的。

當(dāng)β＞1時(shí)，表明實(shí)際采出率＞合理采出率

當(dāng)β＜1時(shí)，表明實(shí)際采出率＜合理采出率

如果薄煤層的實(shí)際產(chǎn)量降低Δb2，則實(shí)際回采產(chǎn)量為

即為保證礦井的國(guó)家計(jì)劃產(chǎn)量，薄煤層實(shí)際產(chǎn)量下降Δb2時(shí)，厚煤層實(shí)際產(chǎn)量應(yīng)增加Δa2。由于薄厚煤層實(shí)際產(chǎn)量的變化，使礦井厚煤層儲(chǔ)量及薄煤層的儲(chǔ)量均受到不同程度的影響。薄煤層實(shí)際產(chǎn)量的下降，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致其儲(chǔ)量的相對(duì)增加。一個(gè)礦井的β值不可能常年保持不變，而是存在一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的波動(dòng)范圍，但總的衡量，β值無(wú)論怎樣波動(dòng)，在一定的時(shí)期內(nèi)其總的平均值應(yīng)趨近于1，否則會(huì)產(chǎn)生丟失薄煤層的問(wèn)題。

當(dāng)薄煤層實(shí)際產(chǎn)量降低Δb2時(shí)，其儲(chǔ)量相對(duì)增加了Δa2，這時(shí)對(duì)礦井下一年度的生產(chǎn)計(jì)劃將產(chǎn)生影響，需要重新進(jìn)行編制。薄煤層產(chǎn)量的下降對(duì)下一年度薄煤層儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的比率為

式中：z′為薄煤層實(shí)際產(chǎn)量下降Δb2后的儲(chǔ)量；Z′為薄煤層實(shí)際產(chǎn)量下降Δb2后的總儲(chǔ)量；0.85、0.75分別為薄煤層和厚煤層采區(qū)的回采率。

由式（6）可知，薄煤層開(kāi)采比重的減少，必然導(dǎo)致其儲(chǔ)量比率的上升，破壞生產(chǎn)布局，影響礦井均衡和穩(wěn)定生產(chǎn)。在礦井服務(wù)年限內(nèi)，如果K3逐年上升，則薄厚煤層配采關(guān)系失調(diào)相當(dāng)嚴(yán)重，最終可能造成薄煤層丟失或在某一個(gè)時(shí)期內(nèi)薄煤層產(chǎn)量大幅度上升，厚煤層產(chǎn)量下降，給礦井的開(kāi)拓、延深、采煤方法及采掘關(guān)系等帶來(lái)不利的影響。

3 控制和解決配采失調(diào)的幾點(diǎn)建議

3.1 加強(qiáng)生產(chǎn)管理，健全儲(chǔ)量管理制度

生產(chǎn)礦井及各級(jí)管理部門(mén)，要建立負(fù)責(zé)管理儲(chǔ)量的職能機(jī)構(gòu)，配備一定技術(shù)水平的專(zhuān)業(yè)人員，采用各種手段搞清井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造及煤層賦存條件，提出合理開(kāi)采和利用儲(chǔ)量的意見(jiàn)，定期提出儲(chǔ)量管理分析報(bào)告，建立管理臺(tái)賬和有關(guān)圖表。經(jīng)常對(duì)開(kāi)采范圍內(nèi)（階段內(nèi)、采區(qū)內(nèi)、回采工作面內(nèi)）不同厚度煤層的儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)進(jìn)行定性定量的分析和預(yù)測(cè)，保證薄厚煤層合理搭配開(kāi)采。

3.2 加快薄煤層的機(jī)械化開(kāi)采

如果礦井的同一區(qū)段內(nèi)同時(shí)開(kāi)采薄厚煤層，薄煤層用炮采而厚煤層用機(jī)采，由于炮采工作面推進(jìn)慢，勢(shì)必影響機(jī)采工作面的推進(jìn)，限制機(jī)采工作面的產(chǎn)量。有的生產(chǎn)礦井為了加快機(jī)采工作面的推進(jìn)，就將薄煤層丟失不采或改變其工作面參數(shù)，從而使配采失調(diào)。如果在薄煤層中亦采用機(jī)采，使薄厚煤層工作面同步推進(jìn)，即可避免配采失調(diào)。

機(jī)械化開(kāi)采是我國(guó)煤炭工業(yè)發(fā)展的根本途徑，在薄煤層中應(yīng)大力推廣和試驗(yàn)機(jī)械化開(kāi)采。兗礦集團(tuán)在南屯礦、楊村礦試驗(yàn)薄煤層機(jī)械化開(kāi)采，取得了較好的效果。新汶礦業(yè)集團(tuán)引進(jìn)的螺旋鉆機(jī)無(wú)人開(kāi)采技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化開(kāi)采，利于薄厚煤層合理配采，延長(zhǎng)了礦井穩(wěn)產(chǎn)期和礦井服務(wù)年限。

3.3 加大薄煤層的開(kāi)采強(qiáng)度

實(shí)踐證明，加大薄煤層的開(kāi)采強(qiáng)度，是控制和解決薄厚煤層配采失調(diào)的一種有效方法。加大薄煤層的開(kāi)采強(qiáng)度，從配采的角度上講，可以解放出大量的厚煤層，同時(shí)又可使薄煤層實(shí)際回采產(chǎn)量增大。如雙鴨山礦業(yè)集團(tuán)七星礦一水平薄煤層的儲(chǔ)量占29.1%，歷年薄煤層的產(chǎn)量?jī)H占15%左右，后來(lái)由于該礦加大了薄煤層開(kāi)采強(qiáng)度，提前開(kāi)發(fā)出以薄煤層為主的五區(qū)，薄煤層的實(shí)際產(chǎn)量保持在25%左右，使配采失調(diào)情況得到了改善。

3.4 制定鼓勵(lì)擴(kuò)大薄煤層開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)政策

為了解決配采失調(diào)問(wèn)題，有關(guān)部門(mén)應(yīng)制定鼓勵(lì)和扶植擴(kuò)大開(kāi)采薄煤層的經(jīng)濟(jì)政策，以激發(fā)礦井開(kāi)采薄煤層的積極性，提高煤炭資源的回收率，保證薄厚煤層開(kāi)采搭配合理。

[1]徐永圻.煤礦開(kāi)采學(xué)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1999.

[2]李增學(xué).煤礦地質(zhì)學(xué)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2009.