煤礦深部開采方法Deep mining method of coal mine

1、國內(nèi)煤礦深部開采的現(xiàn)狀

煤炭資源從淺部開始開采，隨著煤炭采出，開采煤層的埋藏深度必然要增加，開采規(guī)模擴(kuò)大和機(jī)械化水平提高加速了生產(chǎn)礦井向深部發(fā)展。煤礦深井開采是世界上大多數(shù)主要采煤國家目前和將來要面臨的問題，我國東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，能源需求量大，礦井延深速度快，一些國有煤礦已開始轉(zhuǎn)向或即將進(jìn)入深部開采。

2、煤礦深井開采的發(fā)展前景

煤礦深井開采技術(shù)是當(dāng)今世界主要深井開采國家(如德國、俄羅斯、波蘭等)十分關(guān)注的問題之一。它們?cè)谏畹V井開采的地壓控制、制冷降溫以及瓦斯管理等方面做了大量研究，并取得了許多成功的經(jīng)驗(yàn)。我國是世界第一產(chǎn)煤大國，據(jù)煤炭資源開發(fā)和資源保護(hù)研究指出，在我國預(yù)測(cè)總儲(chǔ)量中73.2%埋深在1000m以下，淺部儲(chǔ)量較少。隨著我國煤礦開采規(guī)模的擴(kuò)大，開采深度的逐漸增加，深部開采已經(jīng)成為煤礦生產(chǎn)的必然過程。

2023 3、煤礦深井開采的主要特征

3.1、地壓大

(1)原巖應(yīng)力。(2)巖體塑性大。(3)礦山壓力顯現(xiàn)劇烈

3.2、地溫高

般情況下，地溫隨深度增加而呈線性增加，其增高率用溫度梯度C /hm，hm = 100m)表示。在深礦井開采中，礦井溫度一般都比較高，會(huì)影響人體健康，有時(shí)甚至?xí)h(yuǎn)高于人體所能承受的最高溫度。

3.3、礦井瓦斯大

(1)礦井瓦斯(絕對(duì))涌出量大。 (2) 瓦斯突出(煤與瓦斯突出)頻度大，突出的量大。

2023 4、煤礦深部開采存在的問題

4.1、煤巖破壞過程強(qiáng)化，沖擊地壓危險(xiǎn)性增加

我國發(fā)生沖擊地壓的深度在200 ~ 1000m，由于開采深度的增加，煤巖體應(yīng)力升高，有沖擊地壓危險(xiǎn)的煤層數(shù)量增加，有沖擊地壓的礦井逐漸增多。發(fā)生沖擊地壓礦井50年代為7人，60年代為22個(gè)，目前已增加到33個(gè)。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，沖擊地壓發(fā)生的次數(shù)、強(qiáng)度和危害程度隨深度的增加日趨嚴(yán)重。

4.2、瓦斯壓力增高，煤與瓦斯突出危險(xiǎn)嚴(yán)重

我國是世界上煤與瓦斯突出最嚴(yán)重的國家之一，截止1986年，已發(fā)生突出的礦井200多人，突出次數(shù)約為12000次，約占世界發(fā)生總突出次數(shù)的1/3。從國內(nèi)外開采實(shí)踐上看，礦井深部開采時(shí)瓦斯涌出量一般比較大煤與瓦斯突出的問題已成為深部開采中不容忽視的重要問題。經(jīng)研究表明，我國煤礦煤與瓦斯突出有隨采深增加而瓦斯壓力增高，瓦斯涌出量增大的趨勢(shì)。

4.3、礦井生產(chǎn)費(fèi)用升高，經(jīng)濟(jì)效益下降

隨著采深的增加，勘探強(qiáng)度加大，地壓、地溫升高，沖擊地壓及煤與瓦斯突出危險(xiǎn)增大，相應(yīng)的要采取一系列措施，如增加設(shè)備，加強(qiáng)支護(hù)等。同時(shí)，井下需要維修的巷道長度增加，到工作地點(diǎn)的距離和時(shí)間增加提升高度大、時(shí)間長，主副井提升系統(tǒng)、排水系統(tǒng)環(huán)節(jié)增多，通風(fēng)系統(tǒng)趨于復(fù)雜。這些都導(dǎo)致煤炭生產(chǎn)成本增加，噸煤成本生產(chǎn)費(fèi)用提高，經(jīng)濟(jì)效益迅速下降。

2023 5、煤礦深部開采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律與控制

5.1、煤礦深部開采礦壓顯現(xiàn)的基本特點(diǎn)

開采深度的增加是礦井生產(chǎn)的自然規(guī)律，隨之而產(chǎn)生巖石溫度增加，地壓增大，巖石破壞過程強(qiáng)化，巷道圍巖變形劇烈，沖擊地壓強(qiáng)度增大和頻度增加等自然現(xiàn)象。它將嚴(yán)重影響著煤礦的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。

深部煤層開采復(fù)雜化的主要影響因素是礦山壓力，在高應(yīng)力作用下，圍巖移動(dòng)更為劇烈，巷道產(chǎn)生變形和破壞也更為嚴(yán)重，巷道圍巖變形速度快、變形量大，巷道周邊變形范圍大;巷道對(duì)支架的工作特性要求高，初撐力、工作阻力和可縮量均大，即使開掘在底板巖石中的巷道，用拱形金屬支架和各種結(jié)構(gòu)封閉式支護(hù)的巷道有時(shí)也遭巨大變形。巷道從使用期間維護(hù)困難已發(fā)展到掘進(jìn)期間維護(hù)困難，掘出后廢棄的巷道增多，巷道掘好后不久將失穩(wěn)，圍巖收縮變形較大，其巷道穩(wěn)定性隨深度增加而逐漸惡化，使深部巷道的維護(hù)費(fèi)用劇增。

5.2、煤礦深井巷道的礦壓控制

1)優(yōu)化巷道布置

采準(zhǔn)巷道的布置應(yīng)避開煤柱集中應(yīng)力、構(gòu)造集中應(yīng)力、采動(dòng)應(yīng)力的影響，選擇在巖性較為穩(wěn)定的巖石中。深部采區(qū)主要準(zhǔn)備巷道應(yīng)以巖巷為主或至少布置一條巖巷。隨著深度的增加，回采工作面推進(jìn)后煤體塑性區(qū)增加，致使區(qū)段煤柱留設(shè)寬度隨之增加，為保證采區(qū)回收率，減少巷道維護(hù)，工作面回風(fēng)(運(yùn)輸)平巷宜采用無煤柱護(hù)巷的形式。巷道施工在遇到以壓應(yīng)力為主的褶曲、逆斷層時(shí)，巷道方向盡量與褶曲軸或斷層走向垂直或斜交，在遇到以拉應(yīng)力為主的正斷層時(shí)，巷道方向則與斷層走向一致或斜交，從而達(dá)到減小礦壓顯現(xiàn)的目的?；夭上锏啦贾玫姆轿粦?yīng)使工作面離開斷層推進(jìn)，使采區(qū)一翼內(nèi)工作面同向推進(jìn)。避免巷道相向掘進(jìn)和巷道近距離平行布置，減少相交巷道(或避開銳角)，從而減小應(yīng)力集中，減少發(fā)生沖擊地壓的危險(xiǎn)性.

2)改革巷道支護(hù)形式

對(duì)國內(nèi)外大量深井開采礦井的研究表明，布置在中硬以下巖層中的巷道變形破壞嚴(yán)重(特別是受采動(dòng)影響后)，當(dāng)采深在800~1000m以上時(shí)，在中硬及中硬以上巖層內(nèi)布置的巷道，若采用傳統(tǒng)的支護(hù)方式，巷道維護(hù)仍很困難。因此，深井中，除要求合理布置巷道位置外，還應(yīng)根據(jù)深井礦壓特點(diǎn)，巷道支護(hù)必須滿足既能加固圍巖又能提供較大的支護(hù)力、具有較大的可縮性和一定的初撐力等要求，根據(jù)圍巖狀況和巷道條件采用不同的支護(hù)形式。

5.3 煤礦深井回采工作面的礦壓控制

1)深井回采工作面礦壓控制的特點(diǎn)

深部采場(chǎng)礦壓控制特點(diǎn)由深部采煤工作面頂板巖性變化特點(diǎn)和可能發(fā)生的冒頂事故類型決定。經(jīng)調(diào)查，深礦井開采煤層的頂板巖性變化隨著采深增加，頂板巖層有逐漸變碎和強(qiáng)度降低的趨勢(shì)，隨采深增加，斷層、裂隙、層理和節(jié)理逐漸發(fā)育，同一層位的巖層分層厚度逐漸變薄，弱面增多，采場(chǎng)頂板懸頂長度逐漸減小，由不容易垮落變得容易垮落;在頂板巖層變碎和強(qiáng)度有所降低的情況下，深井采場(chǎng)出現(xiàn)漏垮型冒頂事故的可能性加大。

END

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