煤矿采煤方法合理优化及实践

应用技术|EChina Science and Technology Review煤矿采煤方法合理优化及实践吴芝林(张家口蔚县煤炭工业安全管理局技术科075700)[摘要]目前国内一些中小煤矿因管理水平等因素,一直维持简单再生产,采用落后的房柱式采煤方法,并下装备简陋,安全条件差,资源回收率低。为了合理开发煤炭资源,提高矿井资源回收率,采煤方法合理优化,保证矿井安全生产,提高矿井经济效益,对采煤方法改革势在必行。[关键词]煤矿,采煤方法,经济行中图分类号:TD82文献标识码:A 文章编号 :1009 -914X(2009)5(b) -0110 -01一、采煤方法优化的定义开采后条带煤柱应有足够的强度和稳定性，能长期、有效地支撑上点是地下作业。采用矿井开采时,要开凿井覆岩层,从而达到减少地表移动和变形的目的。条带的开采宽度,其尺筒通至地下,掘进巷道，布置采区(盘区)和采煤工作面,进行采煤,采掘寸应限制在不使地表出现明显的波浪状下沉盆地,而是仅出现单-平缓工作面要及时支护,采煤后的采空区应进行处理,采出的煤、研要运输并的下沉盆地范围内。提升到地面。因此，煤矿地下开采的生产环节多，工序复杂，要以开采为2、采留比的确定方法中心,搞好掘进、运输、提升、通风、排水、动力供应、通讯、地面布置及生采出宽度b的确定。采出宽度一般根据实践确定 ,参考国内外开采产系统等的配合,搞好生产方法及组织管理。经验,采宽b可按(1/4- 1/8)选取。采煤方法优化的含义就是在所在矿区采用或引进新的采煤方法或保留条带宽度a的确定。在一-定的采宽条件下,无限制地加大a,也装备,对矿井的相关生产系统进行优化改造,对相关生产组织制度和作会使地表出现多个下沉盆地，因此a值应通过计算,而不能随意确定。业方式进行变革,从而达到提高生产效率、经济效益和安全水平的目的。煤柱强度不仅与煤柱试块的单轴强度、煤柱长度、宽度和高度有关，二、采煤方法设计准则还与煤柱弱面顶底板岩性和煤柱侧应力等围岩体系有密切关系。在一在选择煤层下开采方法时，首先应考虑下列技术原则:般条件下,条带煤柱的强度计算,推荐采用Wilson 方法。Wilson 通过对采动影响的特征与程度。根据采动影响理论的研究成果,采动影响煤柱加载试验,发现在加载过程中煤柱的应力是变化的,从煤柱应力峰的主要特征是地表移动与变形,设计煤层下采煤方法时，应考虑地表移值到煤柱边界这一区段,煤体应力超过屈服点,称这区域为屈服区,其宽动与变形的特征与程度，在采深较小及急倾斜煤层时,还应考虑“上三度为Y ,边界峰值内的煤体变形较小,应力没有超过屈服点,大致符合弹带”的特征与程度。性法则,称这区域为煤柱核区,宽度用S表示。实验证明，屈服区宽度与资源回收率。为了减少采动有害影响,实现煤层下采煤,有时需要开采深度H和开采厚度M有关。条带煤柱的留宽。满足下列关系:采取降低回采率的开采措施。因此，如何处理资源回收率问题，是选择采煤方法的主要原则。Y =0.00SMH三、煤矿采煤方法合理优化式中,S:核区宽度(m)Y:屈服区宽度( m)法，只要具有合适的覆岩结构、选准离层带的位置、掌握好随工作面推进保留的条带长煤柱是沿走向或倾向所留设的完整煤柱,当保留条带离层发生、发展及闭合的动态时空规律,也可取得良好的效果,但这种方煤柱宽度a>0. 01MH时,煤柱承受荷载的计算公式:法充填量大、充填水体进入裂隙带后可形成事故隐患。协调开采是利用极限荷载:网个煤层或分层同时开采所产生的地表移动和变形相互抵消的原理来长煤柱P =40RH (a-4.92MH x 10-4)达到减少开采对地表的影响。实际承受荷载:.(-)离层注浆长煤柱P2 =10 R[ Ha+ b/2(2H- b/0.6)]1、离层带充填技术简述式中,P :保留煤柱能承受的极限荷载( KN/m)离层带注浆减缓地表沉降技术是通过地面钻向采空区上方覆岩中P2:保留煤是荷载值( KN/m)的离层带高压注入液体充填材料以达到控制覆岩下沉为途径,最终实现M:煤层采厚(m)控制地表沉降的目的。充填浆液在离层空间中的作用主要是,充填离层R:上覆岩层平均容重( KN/m3 )空间控制覆F沉，充填液体脱水后能形成足够强度的“似岩体”支撑保留煤柱应有足够的强度,其安全系数K必须满足K=P,/P2>1。上覆岩体。离层带注浆与采空区充填方法不同,它不在井下施工,对现我们在实例部分设计条带开采参数时，就是通过对具体的地质、采有的生产系统无干扰，设备比较简单投资也少，吨煤成本仅增加不超过矿条件分析,按照上述原则进行的,最终得到的是采出率高、煤柱稳定、2元。充填效果也非常明显,煤炭的回收率很高。地表移动变形小的优化方案。实施离层 充填技术的关键是创造有离层存在的条件,控制采空区尺3、条带开采地表移动和变形预测寸,使之不能达到充分采动,也即要准确确定可充填离层带位置。开采根据实测资料可得,条带开采的地表移动和变形规律与正规工作面尺寸是与离层分布规律密切相关的主要因素,在一定采深条件 下开采尺回采相似,条带开采的地表移动和变形可用概率积分法求解,但它的下寸直接决定于覆岩中拱梁平衡结构的形成，覆岩中达到极限拱时的最大沉系数、主要影响角正切、水平移动系数比正规工作面回采的小。开采尺寸为形成离层空间的最佳开采尺寸,开采尺寸直接限定离层分布四、煤矿采煤方法合理优化实践的评价范围,随工作面的推进,离层发展高度增加,并趋于定值，当工作面推进条带 开采法是-一种局部开采方法,它将开采区段划分为比较规则的距离超过0.85倍的开采尺寸时达到充分采动,这时覆岩中的拱梁平衡条带形状,采- -条,留一条,留下的条带煤柱能够充分支撑上覆岩层的载结构遭到严重破坏,离层消失,此时地表将大幅度下沉。荷,在整个开采条带采完后,地表形成- -个单- - 均匀的下沉盆地,产生微2离层注浆的效果实践小的移动和变形,该方法与全部开采方法相比,回采率较低,但能有效控1991年10月,离层充填技术被引入大屯煤电公司徐庄矿,并于制地表的沉陷实现煤层下安全开采。条带开采法不需要额外的设备投1992年3月在该矿的7215工作面进行试验,该工作面走向长960m,倾斜长110m,煤厚4.83m, 分层开采,煤层倾角为20° -23。,平均采深对于煤层下开采,有时采用一种方法达不到理想效果时,可以辅用529m,采用走向长壁开采，冒落法管理顶板。通过地表观测结果,采用其它方法,各种方法相互配合,达到减小地表移动和变形的目的。离层充填技术后,地表最大下沉减少了34% ,地表下沉速度也减少了.参考文献:43% ,表明对地表建筑设施起到了较好的保护作用。1.地方小型煤矿采煤方法改革探讨丰尚奇山西煤炭2008/04(二)条带开采.西山斜沟煤矿特厚煤层采煤方法探讨宋伟陕西煤炭2008/06条带开采法是一-种特殊的开采方法,将被开采的煤层划分为比较正3.河西煤矿采中国煤化工西煤炭科技200规的条带形状,采- - 条(采宽b),留一- 条(留宽a) ,使留下的条带煤柱足4. 宝雨山煤法周英煤炭工程以支撑上覆岩层的重量,而地表只产生较小的移动和变形。2004/09YHCNMH G1、条带开采设计原则110|科技博览