厚煤層開采技術(shù)現(xiàn)狀及面臨問題探討

魯新建+樊利國(guó)

摘 要：隨著人們對(duì)煤炭資源的需求量不斷增加，煤礦的開采力度也在不斷的增加，隨著煤礦開采力度的不斷加深以及煤層的不斷加厚，提高厚煤層的開采技術(shù)是迫在眉睫的。提高厚煤層的開采技術(shù)不僅能夠提高煤礦的開采效率，而且還可以滿足人們對(duì)煤炭的需求。但是在現(xiàn)如今厚煤層開采的過程中由于受到多方面因素的影響，使得厚煤層的開采依然存在著許多的問題。文章以新疆興陶大北礦業(yè)有限公司為例，對(duì)新疆興陶大北礦業(yè)厚煤層開采過程中存在的問題進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究，并對(duì)厚煤層開采的新技術(shù)進(jìn)行分析，從而提高厚煤層的開采效率。

關(guān)鍵詞：厚煤層；開采；技術(shù)；現(xiàn)狀

煤炭是我國(guó)能源的重要組成部分，在我國(guó)煤炭資源中厚煤層占據(jù)著十分重要的位置，其儲(chǔ)存量和生產(chǎn)量占我國(guó)煤炭資源總儲(chǔ)量以及生產(chǎn)量的45%。因此，就需要煤礦企業(yè)對(duì)厚煤層的開采技術(shù)進(jìn)行大力的開發(fā)和研究，使用先進(jìn)的開采技術(shù)，從而提高煤層開采人員的工作效率，促進(jìn)煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。新疆興陶大北礦業(yè)有限公司位于烏魯木齊市西南30千米，礦界東西平均長(zhǎng)約4.5千米，南北平均寬約1.0千米，面積4.55平方千米。該礦井屬60萬t/a規(guī)模的技術(shù)改造礦井。井田共含兩層可采煤層，煤層賦存穩(wěn)定，為傾斜厚煤層，煤層傾角為19～30°，4-5煤層、9-15煤層平均厚度分別為2.39米、10.46米。

1 新疆興陶大北礦業(yè)厚煤層開采的現(xiàn)狀

現(xiàn)如今，在厚煤層開采的過程中煤礦企業(yè)一般都是采用放頂煤技術(shù)，該技術(shù)是在20世紀(jì)70、80年代提出的，適合于5米至20米厚的煤層開發(fā)，屬于一次全高開采，也就是在厚煤層開采的過程中將采煤的工作面布置在礦井的下部煤層，將上部煤炭從支架的窗口放出，從而將煤炭一次性的采出[1]。而新疆興陶大北礦業(yè)9-15煤層的厚度為10.46米，歸屬于厚煤層，因此大部分情況下也是采用放頂煤技術(shù)對(duì)厚煤層進(jìn)行開采，該技術(shù)的使用雖然能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)煤礦企業(yè)的快速發(fā)展，但是由于該方法的破壞范圍較大、自然發(fā)火的現(xiàn)象較為嚴(yán)重，以及回采的效率偏低，為厚煤層的后期開采帶來了許多的問題。

2 新疆興陶大北礦業(yè)厚煤層開采過程中存在的問題

新疆興陶大北礦業(yè)在厚煤層開采的過程中由于受到許多方面因素的影響，使得厚煤層在開采的過程中存在著許多的問題，其主要表現(xiàn)在4個(gè)方面：（1）分層開采。新疆興陶大北礦業(yè)利用分層開采的技術(shù)對(duì)厚煤層進(jìn)行開采，但由于該技術(shù)在使用的過程中，需要對(duì)礦井的上分層進(jìn)行人工假頂?shù)匿佋O(shè)，以及礦井巷道系統(tǒng)的復(fù)雜，不僅增加了煤礦企業(yè)的開采成本，而且還提高了巷道的掘進(jìn)和維護(hù)費(fèi)用；同時(shí)由于礦井地質(zhì)條件的不同，為厚煤層的開采帶來了許多的影響，如：厚煤層開采的效率偏低、生產(chǎn)量低或者是出現(xiàn)丟煤的現(xiàn)象等[2]；（2）大采高一次全采。新疆興陶大北礦業(yè)在開采厚煤層的過程中使用大采高一次全采的技術(shù)，但是由于采高較大，對(duì)支架的穩(wěn)定性進(jìn)行了一定程度的降低，從而造成厚煤層在開采過程中的安全性相對(duì)較低，以及煤礦工作面的無法管理，為厚煤層的開采帶來許多的負(fù)面影響；（3）放頂煤開采。在厚煤層開采的過程中使用放頂煤開采技術(shù)，但由于開采過程中煤塵較大、破壞范圍廣泛、自然發(fā)火的問題嚴(yán)重以及回采率的相對(duì)較低，為厚煤層的后期開采帶來了許多的問題；（4）水平分段綜采法。在厚煤層開采的過程中使用水平分段綜采法雖然能夠?yàn)槊旱V企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但由于煤層厚度的不斷變化，使得該方法在使用的過程中無法很好的適應(yīng)和配合，以及開采過程中煤塵較大，造成了煤礦厚煤層開采的前期投資較大，增加了煤礦企業(yè)的開采成本。

3 新疆興陶大北礦業(yè)厚煤層開采新技術(shù)的研究分析

3.1 刀柱采煤法

刀柱采煤法一般情況都是在難以冒落的厚煤層開采中使用，適用于6厘米以上的煤層，其工作面的長(zhǎng)度可以達(dá)到150米[3]。同時(shí)，由于刀柱采煤法的使用工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備的投資率較低，故障率較少以及自動(dòng)化系統(tǒng)的安裝，不僅提高了厚煤層的開采效率，而且還對(duì)勞動(dòng)力的強(qiáng)度進(jìn)行了降低，并避免了冒頂事故的發(fā)生。但是其在使用的過程中也依舊存在著許多的問題，如：工作面的狹窄、較多的殘留煤柱、煤層的自燃等問題，因此，在使用刀柱采煤法時(shí)要根據(jù)工作面的距離、采寬、煤柱之間的間距以及煤層自身的厚度進(jìn)行設(shè)置，從而減少開采過程中安全事故的發(fā)生。

3.2 放頂煤液壓支架法

放頂煤液壓支架法主要是通過巖石的運(yùn)動(dòng)形態(tài)和力學(xué)，對(duì)支架的受力、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行詳細(xì)的分析，并通過虛擬的技術(shù)對(duì)煤層的受力與變形進(jìn)行研究，從而對(duì)支架的資料進(jìn)行全面的獲得，并根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是由于在開采的過程中過煤的空間不會(huì)因?yàn)椴筛叩淖兓兓瑥亩沟瞄_采的過程相對(duì)困難[4]。因此在對(duì)支架進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中要將掩護(hù)梁的折現(xiàn)進(jìn)行彎曲，從而對(duì)開采過程中的干擾進(jìn)行降低，確保煤層的回采率。

3.3 減沉注漿法

減沉注漿法主要應(yīng)運(yùn)于厚煤層開采完成之后，地下空間的下沉中。該技術(shù)主要包含了3方面的原理：（1）支撐原理。減沉注漿法通過地面鉆孔的方法將混合漿液以及填充物注入到煤層的空間，對(duì)煤層進(jìn)行支撐，以防開采的過程中出現(xiàn)下沉或者是彎曲的現(xiàn)象；（2）壓實(shí)原理。混合漿液以及填充物注入煤層之后，就會(huì)對(duì)巖體進(jìn)行一定程度的擠壓，形成另外的注漿空間，然后通過二次的填充，就可以對(duì)煤層的降沉效果進(jìn)行有效地提高；（3）減少地表的破壞。在厚煤層開采的過程中通過減沉注漿法，不僅可以對(duì)地表的變形以及沉降進(jìn)行降低，而且還可以提高厚煤層的開采效率，促進(jìn)煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

4 結(jié)語

由此可見，新疆興陶大北礦業(yè)在厚煤層的開采過程中所使用的放頂煤技術(shù)以及其它傳統(tǒng)落后的技術(shù)，不僅降低了厚煤層的開采技術(shù)，為煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益帶來了嚴(yán)重的影響，而且在厚煤層開采的過程中提高了事故的發(fā)生頻率，增加了煤礦企業(yè)的運(yùn)行成本。因此，面對(duì)這一系列的問題，就需要煤礦企業(yè)根據(jù)厚煤層自身的特點(diǎn)、工作面的距離、采寬以及工作面的錯(cuò)距采取相對(duì)應(yīng)的開采方法，從而提高厚煤層的開采效率，降低煤礦企業(yè)的運(yùn)行成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]王家臣，仲淑.我國(guó)厚煤層開采技術(shù)現(xiàn)狀及需要解決的關(guān)鍵問題[J].中國(guó)科技論文在線，2008（11）.

[2]孟憲銳，王鴻鵬，劉朝暉，張英.我國(guó)厚煤層開采方法的選擇原則與發(fā)展現(xiàn)狀[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2009（01）.

[3]孟憲銳，吳昊天，王國(guó)斌.我國(guó)厚煤層采煤技術(shù)的發(fā)展及采煤方法的選擇[J].煤炭工程，2014（10）.

[4]侯廣志.厚煤層開采技術(shù)研究[J].河南科技，2014（05）.endprint