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（ 太原煤炭气化（集团）有限责任公司,山西 太原030024）
摘 要：文章通过对龙泉矿井实际顺槽巷道掘进现状以及煤层自燃与瓦斯赋存情况的分析,针对长壁综采放顶煤采煤方法与大采高一次采全高长壁综采采煤法的优缺点,得出龙泉矿井适宜采用的采煤方法.
关键词：综采放顶煤；大采高一次采全高；瓦斯；煤层自燃性；顶板；底板
中图分类号：TD823文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）31-0090-03
1.矿井概况
龙泉井田（以下简称井田）位于山西省中部的娄烦县境内,行政区划属娄烦县龙泉乡管辖.井田大致呈四边形,全井田四周均为人为边界,呈不规则的多边形,南北宽约5km、东西长约7km,面积35.2379km2.龙泉矿井的建设规模为5.0Mt/a,矿井工业资源/ 储量5 8 1 . 6 0 M t , 设计可采储量338.71Mt.服务年限：48.4a.其中一水平服务年限20.7a.井田内可采煤层共3层,编号为4、7、9号,均发育在太原组.
4号煤层（俗称丈八煤）：位于太原组顶部,厚1.70～8.20m,平均6.47m,是本井田主要可采煤层之一.煤层结构属简单类型,一般含3层夹矸,最多达8层,夹矸一般为泥岩或炭质泥岩,煤层厚度变化总的趋势是：井田的东南部薄,厚度在6m以下,其他地段均在6m以上,仅在西南部的61、252、254号3个孔小于6m,厚度在4.94～5.88m,该层在井田西北部分叉,分叉后主煤层厚度一般在1.52～2.60m之间.属全井田可采的稳定煤层.煤层倾角在8°以下.
工作面:采煤 综采工作面
4号煤层,煤层瓦斯区间值9.06～12.08m3/t,一般情况下最大值14.50m3/t,本井田属高瓦斯矿井.
井田内235、277号孔做过煤层的煤尘爆炸性测试,补勘采取了4、7、9号煤层煤尘爆炸性测试样,测试结果各煤层均有爆炸危险性.
4号煤层自燃样进行了自燃倾向性检测.检测结果表明,井田4煤层自燃倾向性等级为Ⅱ类,属自燃；4号煤层的顶板为砂质泥岩、粉砂岩,局部为中细粒砂岩,岩性较硬,属中-难冒落；底板为砂质泥岩及中细粒砂岩,稳定程度属稳定,遇水不易膨胀.
由于小断层影响,节理走向与岩煤巷道掘进方向关系重大,据生产矿井调查,平行节理布置巷道,侧片帮冒顶不断发生,巷道维护困难,可见小构造的存在对矿井生产甚为重要.
据龙泉精查地质报告资料,可采4号煤层顶底板力学性质见表1：
在原设计中采煤方法为综采放顶煤顶板全部垮落法.但是矿井现在的实际情况采用此方法既不允许也不现实.通过现场考察,大采高一次采全高长壁综采采煤法比较符合矿井实际.
2.采煤方法
矿井的开拓方式与矿井的采煤方法有着密切的联系.龙泉矿井的开拓方式就是单水平一个采区实现矿井产量.而采煤方法的确定与装备水平、煤层赋存条件、矿井管理水平、工人素质等密不可分.就龙泉矿井而言,4号煤层赋存比较稳定,可采用的采煤方法大致为综采分层开采、长壁综采放顶煤、大采高一次采全高长壁综采三种方法.
2.1综采分层开采采煤方法
综采开采技术已经普遍使用,技术比较成熟,全国各个矿务局都在使用.但是综采分层开采在龙泉矿井却属于不适用、落后的方法.它万吨掘进率高、成本高、产量低,要求两个采区两个工作面以上同时生产才能满足要求.显然这种方法不可取.
2.2长壁综采放顶煤采煤方法
我公司在1994年就先后派技术人员赴阳煤、同煤、晋煤等地进行了考察调研,最后确定长沟煤矿进行综放开采.但由于地质条件比原顺槽揭露的、估计的要复杂,煤层软、底板软、顶板硬,即“两软一硬”条件,由于溜子不封底,推移相当困难,严重影响工作面正规循环,克服重重困难,勉强推完一个工作面,最终以失败而结束.针对龙泉矿井4号煤的地质赋存条件,计划采用综放开采,前期调研的结论是技术上可行、经济上合理.但要解决工作面回采率、瓦斯治理、煤尘治理和防灭火等问题.高度重视架间漏煤、架前冒顶和煤壁片帮等问题.龙泉矿井为高瓦斯、煤层为Ⅱ类自燃矿井.瓦斯抽采、抽放系统及防灭火系统的建立,解决了瓦斯与火的问题.但在巷道掘进过程中,设计要求巷道沿底板掘进,为综放开采提供条件,但是在掘进施工中,由于构造影响及煤层与顶板中含水量大增,顶煤留不住、局部巷道地段顶板冒顶,掘进成本大增,预计在回采工作面煤壁片帮、架前冒顶会很严重.因此要想实现综放顶煤开采比较难,技术条件不成熟、不合理,没有实现高产高效的可能,反倒有导致失败的可能.
2.3大采高一次采全高长壁综采采煤方法
龙泉矿井顺槽掘进基本沿顶掘进,沿底掘进巷道只有三分之一左右.煤层基本为近水平煤层.而大采高一次采全高工作面具备俯采条件.可以使整个沿顶布置的工作面俯采至沿底推进,当然也存在丢两顺槽位置三角煤的问题.随着设备制造水平的不断提升,尤其是20世纪末期以来,具备6m采高支架制造技术的成功,大功率采煤机制造技术的过关,使大采高一次采全高长壁工作面采煤成为可能,成为现实.为龙泉矿井实现高产高效、高回收率、低成本成为可能.这种方法成为龙泉矿井开采的首选方法.
近年来,在我国神华集团的大柳塔矿和补连塔矿及山西晋城煤业集团公司寺河矿井等已有成功实践,为龙泉矿井采煤方法的选定提供了新的选择.
3.大采高一次采全高长壁综采采煤方法技术分析
大采高一次采全高长壁综采采煤方法的优点比较突出,尤其是生产集中化程度高,工作面单产高、工作面人员少、工效高；回采工作面有效通风断面大,利于工作面瓦斯稀释,便于通风和瓦斯管理；回采工作面及采空区产生煤尘量小,对防治煤尘爆炸有利.
比较明显的缺点有：大采高一次采全高液压支架高度较高,相应要求大巷、顺槽巷道高度较高,巷道断面大,掘进速度较低；工作面支架的稳定性存在一定问题,要求操作、管理水平较高；回采工作面装备投资高.
4.设备配置
4.1长壁综采放顶煤工作面设备选型
国产设备现已基本能够满足综采工作面日产9000t的要求,综采工作面选用ZFS6200/18/35型放顶煤液压支架,选用电液阀控制.支护强度：0.8～0.86MPa,底板比压：1.9MPa,重量22.34t的放顶煤液压支架,工作面端头应力集中区配备ZFQ6500/18/35型端头支架支护顶板,支护强度：0.83MPa,底板比压：2.1MPa的端头支架.
4.2大采高一次采全高长壁综采工作面设备选型
我国综采设备设计制造,近年来新研制开发的综采设备已经基本成熟,解决了支架的失稳与抗压、抗扭等关键技术问题.选用工作阻力在10000kN的掩护式支架,引进配套的采煤机即可.
5.长壁综采放顶煤采煤方法影响顶煤冒放性的自然因素
综采放顶煤采煤方法影响顶煤冒放性的自然因素主要有开采深度、煤层厚度、煤层结构、夹矸层数多少及其硬度和厚度、煤层顶板岩性及其厚度、老顶岩性及其厚度和岩、煤体裂隙发育程度等.
总的趋势是顶煤冒放性随开采深度的增加而加强.龙泉井田4号煤层平均埋深411m,采用综采放顶煤开采时,顶煤属易冒落.这同时也为架间与架前冒顶提供了条件.
顶煤节理裂隙发育程度直接影响到顶煤的冒放性,4号煤层节理裂隙不发育,顶煤冒放性不很理想.当煤层厚（含夹矸）小于6.5m时,一次采全高工作面回采率大于放顶煤工作面,当煤层厚（含夹矸）大于6.5m时,一次采全高工作面回采率小于放顶煤工作面.而龙泉矿井大部分区域的煤层厚度在6m以下.
放顶煤工作面的煤壁片帮对生产的影响更为重要,由于放顶煤工作面顶板为煤,一般较软,因此,煤壁片帮将导致工作面端面漏冒,进而使工作面支架受力状况恶化,加之放顶煤工序影响,特别容易出现工作面大面积冒顶.这样会大量消耗木材,增加成本.
6.经济效益分析
按6m采高计算综放可采4.8m,而一次采全高可采5.7m,论文范文按360元/t计算,沿走向可以多回收290t/m,整个工作面可以多回收煤炭45万吨.实现产值1.5亿元,效益十分可观.
7.龙泉矿井开拓掘进现状
龙泉矿井建设工期紧、任务重.在进入三期工程后,由于煤层掘进过程中发现工作面涌水量比较大（平均30m3/h,max65m3/h）,涌水主要来自于煤层中与顶板岩层中含水,因此,巷道掘进十分困难,给巷道支护带来许多麻烦,大部分区域要进行二次支护,建设成本明显加大.综采放顶煤回采要求巷道沿底板掘进,由于煤层及顶板塌冒严重,实际上大部分顺槽巷道沿顶板掘进,而且巷道成形非常差.特别是切眼的布置,两顺槽沿顶板布置,切眼要掘进成缓“U”型.若切眼也沿顶板掘进,放顶煤采煤方法就变为分层综采,这样产量更无法保证,失去了原本高产高效的意义.再就是掘进成缓“U”型很困难,在掘进切眼过程中能否留住顶煤值得怀疑,若能留住顶煤掘进成缓“U”型,那么工作面两顺槽下面约占切眼三分之一长度的煤,在工作面回采推进过程中将丢掉.因此,综采放顶煤方法在龙泉矿井具有很大的不实用性.另外综采放顶煤方法丢煤多,增加了煤层自燃管理的难度,巷道断面小,增加了稀释瓦斯的困难.
8结语
大采高一次采全高长壁综采采煤方法,在我国许多煤矿已经普遍使用,支架制造技术已经过关,初期投入较大,甚至个别设备需要进口,但从长远看还是比较经济合理.这种方法对地质构造的适应性强,有利于应对煤层自燃以及瓦斯管理,有利于降低矿井通风阻力,稀释瓦斯,便于瓦斯抽放管道的布置,更主要的是大采高一次采全高长壁综采采煤方法在龙泉矿井具有很大的实用性.可以弥补由于顺槽沿顶掘进造成的大量压覆的煤层的开采.可以大大提高回采率,取得较好的经济效益与社会效益.
参考文献
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[3] 矿山压力及其控制（第一版）[M]．北京：煤炭工业出版社,1984．
作者简介：贾润田,男,太原煤炭气化（集团）有限责任公司高级工程师.
（责任编辑：叶小坚）
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工作面引用文献:
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