煤矿采矿方法范文

导语：如何才能写好一篇煤矿采矿方法，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键字】采矿；技术；方法

1、采煤方法和工艺

1.1开发煤矿高效集约化生产技术。建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术。以提高工作面单产和生产集中化为核心，以提高效率和经济效益为目标，研究开发各种条件下的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺，简单、高效、可靠的生产系统和开采布置，生产过程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术。发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化，进一步改进工艺和装备，提高应用水平和扩大应用范围，提高采煤机械化的程度和水平。

开发“浅埋深、硬顶板、硬煤层高产高效现代采煤成套技术”主要解决以下技术难题。硬顶板控制技术，研究埋深浅、地压小的硬厚顶板控制技术，主要通过岩层定向水力压裂、倾斜深孔爆破等顶板快速处理技术，使直接顶能随采随冒，提高顶煤回收率，且基本顶能按一定步距垮落，既有利于顶煤破碎，又保证工作面的安全生产。硬厚顶煤控制技术，研究开发埋深浅、支承压力小条件硬厚顶煤的快速处理技术，包括高压注水压裂技术和顶煤深孔预爆理技术，使顶煤体能随采随冒，提高其回收率。顶煤冒放性差，块度大的综放开采设备配套技术，研制既有利于顶煤破碎和顶板控制，又有利于放顶煤的新型液压支架，合理确定后部输送机能力。两硬条件下放顶煤开采快速推进技术，研究合适的综放开采回采工艺，优化工序，缩短放煤时间，提高工作面的推进度，实现高产高效。5～5.5m宽煤巷锚杆支护技术，通过宽煤巷锚杆支护技术的研究开发和应用，有利于综采配套设备的大功率和重型化，有助于连续采煤机的应用，促进工作面的高产高效。

1.2缓倾斜薄煤层长壁开采。主要研究开发：体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤机、刨煤机；研制适合刨煤机综采的液压支架；研究开发薄煤层工作面的总体配套技术和高效开采技术。

1.3铡顷斜厚煤层一次采全厚大采高长壁综采。应进一步加强完善支架结构及强度，加强支架防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂和四连杆变形、防止严重损坏千斤顶措施等的研究，提高支架的可靠性，缩小其与中厚煤层（采高2.5m左右）高产高效指标的差距。

1.4各种综采高产高效综采设备保障系统。要实现高产高效，就要提高开机率，对“支架：围岩”系统，采运设备进行监控。今后研究的重点是：通过电液控制阀组操纵支架和改善“支架：围岩”系统控制，进一走完善液压信息、支架位态、顶板状态、支护质量信包的自动采集系统；乳化液泵站及液压系统运行状态的检测诊断：采煤机在线与离线相结合的“油，磨屑”监测和温度、电信号的监测；带式输送机、刮板输送机全面状态监控。

2、深矿井开采技术

深矿井开采的关键技术是：煤层开采的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置等；需要攻关研究的是：深井围岩状态和应力场及分布状态的特征；深井作业场所工作环境的变化；深井巷道（特别是软岩巷道）快速掘进与支护技术与装备；深井冲击地压防治技术与监测监控技术；深矿井高产高效开采有关配套技术；深矿井开采热害治理技术与装备。

3、“三下”采煤技术

提高数值模拟计算和相似材料模拟等，深入研究开采上覆岩层运动和地表下陷规律，研究满足地表、建筑物、地下水资源保护需要的合理的开采系统和优化参数，发展沉降控制理念和关键技术，包括用地表废料向垮落法工作面采空区充填的系统；研究与应用各种充填技术和组合充填技术，村庄房屋加固改造重建技术，适于村庄保护的开采技术；研究近水体开采的开采设计，工艺参数优化和装备，提出煤炭开采与煤炭城市和谐统一的开采沉陷控制、开采村庄下压煤、土地复垦和矿井水资源化等关键技术。

4、优化巷道布置，减少矸石排放的开采技术

改进、完善现有采煤方法和开采布置，以实现开采效益最大化为目标，研究开发煤矿地质条件开采巷道布置及工艺技术评价体系专家系统，实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配。实行全煤巷布置单-煤层开采，矸石基本不运出地面，生产系统要减化，同时实现中采与中掘同走发展，生产效率大幅提高的经验的同时，重点研究高产高效矿井，开拓部署与巷道布置系统的优化，减化巷道布置，优化采区及工作面参数，研究单一煤层集中开拓，集中准备、集中回采的关键技术，大幅度降低岩巷掘进率，多开煤巷，减少出矸率；研究矸石在井下直接处理、作为充填材料的技术，既是减少污染的一项有利措施，又减化了生产系统，有利于高产高效集中化开采，应加紧研究。

5、采场围岩控制技术

5.1进一走完善采场围岩控制理论。以科学合理、优化高效的岩层控制技术来保证开采活动的安全、高效低成本为目标，深入总结我国几十年的矿山压力研究成果，以理论分析（解析法）、现代数学力学（统计分析预测、数值法）和实测法相结合运用先进的计算机技术，深入研究各种煤层地质及开采条件，如及倾斜、大采高、大采深采场矿山压力显现规律及围岩破坏与平衡机理，不断完善采场围岩控制技术。

5.2研究坚硬顶板与破碎顶板条件下应用高技术低成本岩层控制技术。目前，由于直用高压注水、深孔预裂爆理坚硬顶板和应用化学加固技术存在工艺复杂、成本高的问题，因而需进一步研究开发新技术、新工艺、新材料来解决这些问题。

5.3放顶煤开采岩层和支架围岩相互作用机理。研究放顶煤开采力学模型、围岩应力、顶煤破碎机理、支架、顶煤、直接顶、基本顶相互作用关系；运用离散元等方法研究顶煤放落规律，提出放煤优化准则和提高顶煤回收率的途径。

5.4支护质量与顶板动态监测技术。在总结缓倾斜中厚长壁工作面开展支护质量于顶板动态监测方面，应进一步在坚硬顶板、破碎顶板、急倾斜、放顶煤工作面开展支护质量与顶板动态监测，同时应不断完善现有的监测技术，发展智能化监测系统，改进监测仪表，使监测仪表向直观、轻便、小型化方向发展。

5.5冲击地压的预测和防治。通过计算机模拟研究冲击性矿压显现发生的机理；进一步完善冲压性矿压显现监测系统，发展遥控测量和预报技术，完善冲击性矿压综合防治措施的优化选择专家系统。

5.6研究开发新型的支护设备。研究硬煤层、硬顶板放顶煤液压支架，完善液压支架性能和快速移架系统，开发耐炮崩、轻型化单体液压支架和厚煤层巷锚索和可深缩锚杆。

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关键词：煤矿行业；采矿技术；煤矿开采方法；绿色生态采矿技术；大采高综放技术 文献标识码：A

中图分类号：TD163 文章编号：1009-2374（2015）30-0131-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.30.068

煤矿行业生产中，开采技术是尤为重要的，一个好的开采技术不仅可以提高企业的工作效率，还能够大大增加企业的经济效益，因此，随着煤矿行业的发展以及国内各企业对煤炭资源利用率的不断提高，煤矿开采技术也不断进行着改革，以便能够更好地适应国家发展的需求。

1 采矿技术现状

就煤矿资源的占有率来讲，我国是世界上煤炭储存量最多的国家。但由于我国煤矿开采技术的问题，使煤矿开采的周期较长，从而给我国煤矿开采带来了诸多的困难。另外，在我国煤矿开采过程中，通常存在着浅层区域煤炭资源还没有完全开采殆尽就进行深层区域的开采工作，从而给深层区域开采工作带来困难，同时对技术上的要求也越来越高。据国内一些相关的数据调查资料显示，目前国内诸多中小型煤矿开采企业都存在着采矿技术不高的问题，因此在煤矿开采时往往会选择一些开采难度较低的矿井区域。同时由于其采矿技术存在着制约性，因此中小型企业一般都会开采一些质量较好、含炭量较高的煤矿，也因此在开采时会留下诸多的尾矿，从而给煤炭资源造成了巨大的浪费。

2 我国传统的采矿技术及存在的问题

我国的煤矿开采技术起源较早，可谓是一项历史悠久的技术措施。因而在煤矿开采过程中，经长年的经验积累总结出了诸多可行性较高的开采技术。另外，在采矿技术应用中，我国传统的采矿技术主要分为以下四种类型，即深井采矿技术、缓倾层厚煤层采矿技术、缓倾层薄煤层采矿技术、硬顶板采矿技术。随着我国煤矿事业的发展以及国内人均及企业对煤矿资源的需求，传统的采矿技术已经远远无法满足国内对煤炭资源的需求量。因此，中小型煤矿企业发展就必须要引进新的采矿技术，提高整体的矿井作业能力。目前，我国已经建立了全国最大的矿井降温技术研究基地，以便能够很好地研究出如何在采矿中降低矿井内的温度，以此规避事故的发生。除此之外，对传统采矿技术的改良与创新是我国煤矿生产安全的重要保障，但由于我国目前煤矿开采过程中的安全生产技术还较为落后，因此许多方面都达不到安全生产的标准指标。例如：我国煤矿开采技术中的一组数据表明：我国采矿中机械化的应用率还不足45%，仅这一方面而言，就与西方发达国家的机械化应用程度相差甚远。另外，我国目前采矿技术的能力较低是普遍存在的问题，根据调查数据显示，目前我国仍有近200万的煤矿施工人员在采矿中采取的是半自动化的方式，这就大大降低了我国整体的煤矿开采效率及能力。我国当前开采工作中专业性的技术安全人员十分紧缺，在许多煤矿企业开采工作中都没有专人进行技术监督和管理，以至于造成了诸多的施工安全隐患，为煤矿开采及施工人中带来诸多不必要的损失。

3 采矿的新技术与方法

3.1 绿色生态采矿技术

根据目前煤矿开采的相关资料显示，我国煤矿开采作业中的污染问题十分严重。引起这一污染问题的主要根源在于在煤矿开采过程中对土地资源的生态环境的破坏造成的。一般而言，煤矿开采均是在深层地下进行作业的，如果开采不当，就会造成地表严重的下降以及对地下水质的污染。同时，在煤矿开采过程中所释放出的有毒气体和粉尘等，对空气质量的污染十分严重。因此，针对煤矿开采中对生态环境的污染及影响，煤矿企业及相关部门结合多年的经验总结出了一种全新的采矿技术，即绿色生态采矿技术。该技术在开采过程中首先要对煤矿生产进行合理科学的规划，同时对巷道的掘进方式进行改革，以最大限度降低巷道的掘进量。另外，绿色生态采矿技术实施前，要对矿井内自然区域进行合理的划分，并对采区内、矸石填充不出井等作业分配适合的人员，同时选择最为适用的采矿方法。另外，在对煤矿的处理中，首先要利用分类排放的原则，采用先进的生产工艺最大限度降低生产作业中所排出的污水。同时选择闭路循环式的水流模式，利用科学的方式将污水排出去。除此之外，对生产作业中所产生的粉尘和毒气，可以加大对矿井下瓦斯的抽取量，以便从根本上降低毒气的污染，提高采矿作业的效率及质量。

3.2 大采高综放技术

在煤矿开采中，经常会遇到一些岩层较厚的区域，对开采工作造成了一定的困难。随着煤矿开采技术的发展，目前许多企业采用大采高综放技术来应对较厚煤层的开采作业。所谓的大采高综放技术主要指的是针对较厚的煤层采用分层次开采的一种技术措施，一般情况下，传统的分层采矿技术虽然开采的区域得到了扩充，但同时该技术也存在着一定的弊端。利用传统分层技术所开采出的煤炭资源量较少，尤其是在煤矿下层进行开采时，工作面由于移位的次数较多，因此对于巷道的维护产生了一定的影响，在煤层较厚的区域开采时，可以采用大采高综放技术对矿井内的积水以及剩余的煤炭资源进行处理，从而降低了煤矿开采过程中的安全隐患。

3.3 全自动刨煤机采矿技术

随着科技的发展，一种智能化的全自动科技设备被应用于煤矿的开采中去，并经过了多次的验证，取得了较好的效果。全自动采煤机是一种能够将煤层快速击碎、快速采煤的新技术，在该技术中，采煤机的速度可高达每秒钟三米，并且所切割的深度完全可以达到预期的指标。另外，全自动刨煤机工作速度十分快，并且其智能化水平也较高。目前，随着煤矿企业对全自动刨煤机的不断创新与研发，使其在原有基础之上增设了对通风系统、排水系统、降温系统、输送系统的全面支持，从而真正实现了整体系统的自动化功能。另外，该种技术的应用大大降低了人力资源的使用量，并且大大提升了工作效率。除此之外，随着人们对煤炭资源的需求量以及国家发展的需求，煤矿企业开采中逐渐由中小型煤矿开采转向大型煤矿的开采，在大型煤矿开采中，通常煤层对地表面的冲击力度更大，从而造成了开采作业的困难，而全自动刨煤机则可以完全解决这一问题。全自动刨煤机以其快速的刨煤速度解决了大型煤矿开采难的问题，保证了开采效率及质量。

3.4 小范围爆破式落煤采矿技术

所谓的小范围爆破式落煤采矿技术主要指的是将煤矿采取化整为零的方式进行区域性的爆破和开采。一般情况下，小范围爆破式落煤采矿技术对技术的要求是较高的。该种技术在作业中无需任何支护设备及工作人员操作，且没有任何的设备支持。也就是说，在该技术采煤过程中，设备的通风要求是决定该项技术能否顺利实施的关键。另外，一旦采用该技术爆破成功后，就会产生较多的污水，如果这些污水无法及时排出去，就会严重影响开采工作的有序进行，因此在使用该技术进行采矿时应保证排水系统的顺畅。除此之外，小范围爆破式落煤技术在使用中安全性较高，且所需投入的成本较低，大大提高了企业的生产能力。但同时，该技术在开采过程中对煤炭的回收率较低，造成了企业诸多的资源浪费，因此，该技术只适用于较薄的煤层开采工作。

4 结语

综上所述可知，掌握好煤矿的开采技术及方法对提高煤矿企业生产效率以及保证煤矿生产施工人员的安全有着至关重要的作用。因此，在煤矿开采中要不断创新出新的采矿技术，以满足国家及企业发展的需要。

参考文献

[1] 范文龙.煤矿采矿新技术与开采方法的研究[J].地球，2013，（12）.

[2] 程宇晖.煤矿采矿新技术的应用研究[J].内蒙古煤炭经济，2013，（4）.

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关键词：煤矿采矿 开采形式 新技术

一、煤炭开采的主要方法

1、井下采煤

井下采煤的顺序。对于倾角10°以上的煤层一般分水平开采，每一水平又分为若干采区，先在第一水平依次开采各采区煤层，采完后再转移至下一水平。开采近水平煤层时，先将煤层划分为几个盘区，立井于井田中心到达煤层后，先采靠近井筒的盘区，再采较远的盘区。如有两层或两层以上煤层，先采第一水平最上面煤层，再自上而下采另外煤层，采完后向第二水平转移。按落煤技术方法，地下采煤有机械落煤、爆破落煤和水力落煤三种，前二者称为旱采，后者称为水采，我国水采矿井仅占1.57%。旱采包括壁式采煤法和柱式采煤法，以前者为主。壁式采煤法工作面长，一般100～200 m，可以容纳功率大，生产能力高的采煤机械，因而产量大，效率高。柱式采煤法工作面短，一般6～30 m，由于工作面短，顶板易维护，从而减少了支护费用，主要缺点是回采率低。

2、露天采煤

移走煤层上覆的岩石及覆盖物，使煤敞露地表而进行开采称为露天开采，其中移去土岩的过程称为剥离，采出煤炭的过程称为采煤。露天采煤通常将井田划分为若干水平分层，自上而下逐层开采，在空间上形成阶梯状。其主要生产环节：首先用穿孔爆破并用机械将岩煤预先松动破碎，然后用采掘设备将岩煤由整体中采出，并装入运输设备，运往指定地点，将运输设备中的剥离物按程序排放于堆放场；将煤炭卸在洗煤厂或其他卸矿点。

主要优缺点：优点为生产空间不受限制，可采用大型机械设备，矿山规模大，劳动效率高，生产成本低，建设速度快。另外，资源回采率可达90%以上，资源利用合理，而且劳动条件好，安全有保证，死亡率仅为地下采煤的1/30左右。主要缺点是占用土地多，会造成一定的环境污染，而且生产过程需受地形及气候条件的制约。在资源方面，对煤赋存条件要求较严，只宜在埋藏浅，煤层厚度大的矿区采用。

3、急倾斜煤层采煤

合理划分采区,加大采区尺寸尽量加大采区尺寸,加大采区的煤炭储量。划分采区时,根据生产设备及回采工艺的要求,避免人为地划分采区边界,适当加大采区的走向长度,加大阶段垂高。

改进巷道布置,优化生产系统。选择巷道布置方式时,首先要满足安全生产的要求,保证每个采区、回采工作面均至少有2个安全出口,实现工作面全负压通风。其次,巷道布置方式要与采煤方法一致,同回采工艺结合,充分考虑水平巷道、倾斜巷道各自的优缺点,尽量不采用垂直巷道,提出系统简单、布置合理的准备、回采巷道。

二、煤矿采矿中适用的新技术

在许多地区，由于煤矿生产能力较小，地质构造复杂煤层赋存变化大，且很多为急倾斜煤层和薄煤层，给开采带来较大的困难，研究和开发新采矿技术，提高矿井的高产高效，更为重要。在煤矿中，单一长壁采煤方法已趋成熟，现主要发展的有放顶煤采煤技术、急倾斜煤层采用伪倾斜柔性掩护支架采煤法和小阶段爆破落煤等采煤方法。

1、炮采放顶煤采煤技术(1)滑移支架放顶煤采煤法：滑移顶梁由顶梁和支柱两个部分组成，前梁和后梁通过顶梁和前梁弹簧钢或导向槽连接，支架的支柱为液压单体柱，数量2-5个不等。与顶梁之间通过销轴连接。此外，前梁前端可安装的探梁或挑梁，后梁尾端可安装尾梁。滑移顶梁支架比较安全可靠，可自移，质量轻，结构简单，便于拆卸安装，成本低，适应性强等。在中小性煤矿中得到广泛的推广运用。采用这种采煤方法开采的煤层厚度为5m以上，主要为倾斜和急倾斜煤层。工作面长度一般为60-80m，最长达105m，采高通常为5-10m，工作面循环进度0.8m。滑移支架开采存在的主要问题:工作面支架初撑力和工作阻力偏低和稳定性较差。(2)二型钢梁放顶煤开采：二型钢梁放顶煤上作面支护采用二型钢梁、单体液压支柱对棚架设，工作面采用放炮落，人工破网放煤，采放分别进行。在煤层赋存条件变化较大或技术水平较低的地区、乡镇煤矿使用较好。采用单体液压支柱配二型俐梁对棚支护，每对棚5根支柱，主粱为一梁三柱。副梁为一梁二柱。主副梁间距150mm，对棚间以为600mm。最大控顶距3.4m,最小控顶距2.4m。采用放炮落煤、一般布置双排眼。放完炮后及时移主梁。打临时支柱。做到及时支护，爆破后人上装煤。工作面输送机采用可弯曲刮板箱送机和带式输送机。采用全部培落达处理采空区，随着移副梁放顶煤，顶板逐渐自然下沉，垮落，以完成放顶工作。放顶煤采用分段、多轮作业方式，放煤口布置在刮板输送机斜上方0.3m-0.5m左右。以人工堵口控制放顶煤量。采取间隔多次将顶煤充分放出，放煤后要及时调整歪斜棚梁，保证支柱有力，顶帮牢固。见歼堵口必要时打支柱以加固挡歼。

2、伪倾斜柔性掩护支架采煤法：伪倾斜柔性掩护支架采煤法将工作面倾角变缓，工作面较长，从面具有缓斜、倾斜煤层走向长壁采煤法巷道布置和生产系统简单、掘进率低的一系列的特点，此采煤法利用掩护支架把工作空间与采空区隔开，大大简化了复杂顶板管理工作，为安全生产创造了良好的条件，工作面煤炭自溜，减轻劳动强度。伪倾斜柔性掩护支架采煤法一般适用于开采倾角大于印。

厚度2-6m煤层，理藏稳定，煤层厚度变化不大的煤层。此采煤法工作面区段高度取决于煤层倾角大小，沿倾斜变化情况以及采煤技术条件，一般30m左右，煤层赋存条件好，构造简单时，可加大到40m-60m。回采过程中，回风巷中不断接长支架，进风巷不断拆架。当工作面推至采区上山附近时，布置收作眼，逐步将支架下放成水平位置，然后全部回收。掩护支架的结构:钢梁长为3.0-3.2m,钢梁的规格应根据支架的宽度选用，钢理绳可用直径20-30mm的旧钢绳，钢绳长为20-30m左右。钢绳数根据支架的宽度确定，宽度在3m以下的选用2-3根，3m以上时，可采用5-6根。钢梁上辅设2-3层竹笆。

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关键词：煤矿；井下采煤；特点；方法选择

前言

在经济全球化趋势的影响下，我国的社会经济得到了快速的发展，逐渐实现了由农业社会向工业社会的转变。而工业的发展离不开相应的资源和能源，就我国的能源储备分析，煤炭资源成为了社会发展的主要能源，也因此推动了采煤技术的发展。煤矿的储备大多处于地表以下，绝大多数情况下需要进行井下开采，在这样的环境下，我国的井下采煤技术得到了迅速发展。

1 煤矿井下采煤技术的发展现状

经过了长期的发展和演变，我国的煤矿井下采煤技术获得了巨大的进步和完善，极大地提升了采煤效率，保证了采煤的安全性和可靠性，也引入了大量的先进技术和设备，其成就可以说是极其辉煌的。但是，受经济发展和资金、技术等因素的限制，目前我国的井下采煤技术仍存在不少缺陷和问题，需要及时进行处理和解决。

1.1 整体水平较低

我国的煤矿井下采煤技术与国外先进煤炭企业相比，整体水平偏低，主要表现在设备的制造、技术水平等方面，尤其在自动化和智能化机械控制和机电一体化、计算机辅助技术方面，存在着较为巨大的差距。对于中小型煤矿企业而言，资金技术的缺乏使得其使用的仍是炮采的方式，工作面较短且安全性不高，效率低下。

1.2 机械化程度低

虽然大型煤矿企业基本实现了勘探、开采、运输的一体化，机械设备的使用率较高，但是对于中小型企业而言，在采煤、运输等方面的技术设备整体偏低，机械化程度不高，不仅影响采煤效率，而且会对工作人员的人身安全造成一定程度的威胁。

1.3 安全性不足

一方面，是由于煤矿管理人员片面注重经济效益而忽视了安全防护工作，导致井下开采过程中出现大量的安全隐患；另一方面，在先进安全设备的使用方面不够重视，虽然认识到了安全生产的重要性，也采取了相应的预防措施，但是整体水平偏低，效果不够理想。例如，在井下危机自救和避灾系统的建设方面，不够清晰和明确；工作人员的个人防护装备质量低下；对于瓦斯等重大灾害的预警仪器不能满足实际需求等。

2 煤矿井下采煤技术的特点

煤矿的开采技术可以根据煤矿储藏的深度，分为露天开采和井下开采，而由于煤矿资源形成和发育的特性，在绝大多数情况下，都需要进行井下开采。相比于露天开采，煤矿井下采煤技术具有更加突出的特点，主要包括以下两个方面：

2.1 技术难度高

首先，从煤矿的储量分析，露天煤矿的储量要远远低于井下煤矿，而由于井下采煤需要进行相应的勘探、爆破、打井、运输等一系列工作，同时受开采环境的限制较大，技术难度较高。其次，在对井下煤矿进行开采的过程中，需要全面分析开采地区的水文地质和煤层分布状况，并以此为依据，制定科学合理的开采方案和标准，对开采的流程进行细致分析。然后，在井下采煤过程中，容易受到各种因素的影响，威胁工作人员的人身安全，如地震、塌方、瓦斯泄露、积水、机械故障等，需要管理人员全面系统的进行考虑。

2.2 开采方法的选择性

煤矿的类型不同，分布不同，井下采煤方式的选择也有所差异，对于开采效率的影响也有着较大的差异性。从目前我国井下采煤技术的发展形式看，比较常用的是长壁开采和放顶开采。伴随着经验的积累和实践的探索，井下采煤技术也会随之得到改进和创新，这就需要相应设备和采煤方式的更新和完善，需要相关技术人员的努力。为了保证井下开采的准确性，在开采前和开采过程中，需要采用定向钻探技术，对煤矿资源的分布进行明确，随时修正开采的深度和位置，从而提高煤矿开采的效率。

3 煤矿井下采煤技术的方法选择

在对井下采煤技术进行选择时，必须遵循几个基本的原则，切实保证煤矿开采的顺利进行。首先，要坚持安全性原则。在对井下煤矿进行开采前，要根据相应的法律法规以及煤矿生产的安全规范，对采煤方法进行选择，切实保证采矿工作人员的人身安全。部分私人煤矿在开采时一味注重经济效益和开采效率，忽略了安全性原则，往往会导致煤井坍塌事故的发生，造成人员的伤亡。其次，要坚持经济性原则。煤矿企业进行煤矿开采活动的根本目的在于谋取经济利益，因此要坚持经济性原则，结合煤矿的自身特点，对井下采煤技术进行选择，提高煤矿的会回采率。

3.1 综采技术

所谓的综采技术，是对综合性机械采煤技术的简称，指在井下采煤过程中，实现开采过程的系统化和机械化、连续化，从而提高开采效率，降低劳动力成本和劳动强度，切实保障工作人员的人身安全。综采技术需要大量技术设备的支持，如刨煤式采煤机、刮扳输送机、桥式转载机、液压支护设备等。这种方法虽然对于技术和设备的要求较高，但是由于其自身极高的工作效率和生产量，使得其相对成本较低，而且操作简单，安全性强，是我国煤矿井下采煤技术的重要发展方向。不过由于其自身较大的局限性，只适用于技术条件和管理水平较高的大中型煤矿企业，针对煤层储备丰富、开采条件好的情况进行。

3.2 普通机械开采技术

也就是通常所说的普采，其与综采技术基本相似，但是使用的采煤机械有所不同。普通机械采煤技术使用的是单一的滚筒式采煤机，虽然分为单筒和双筒，但是与综采的刨煤式采煤机相比，较为简单。在目前我国的井下采煤应用中，双筒采煤机的应用较为广泛，可以实现单向割煤和双向割煤两种开采形式，其装煤效果良好，顶板的稳定性强。相比综采技术，虽然普采的效率略有不及，但是设备价格较低，且适用于地形较差的工作面。

3.3 炮采技术

炮采，是指使用爆破技术，对煤矿资源进行开采的工艺，其基本流程包括勘探-分析-选择爆破点-安放炸药和雷管-爆破-装煤-机械运煤。在使用炮采技术时，为了避免其对矿井的稳定性造成破坏，需要采取必要的防护措施，对工作面进行支撑和强化。炮采技术具有成本低、便于管理的特点，适用于地形地质较为复杂的情况。我国的相关政策规定，凡是环境条件恶劣，不适合进行机械开采的煤层，都可以使用炮采技术。

3.4 水力采煤技术

指使用相应的设备，对水进行加压处理，使用水流进行落煤和运煤。这种方法的优点在于无视地形，工作人员不需要进入工作面，也就不需要对工作面进行支护和处理，使得采煤的流程大大简化，生产的安全性也有了十足的保证。但是相对而言，开采效率低下，一般只能开采煤层储量的60%作用，而且能源消耗较大，整体机械化程度低。在当前的技术条件下，水利采煤技术适用于煤层厚度1～8m，倾角超过7°、顶底板较好的软或中硬煤层，也可以用于煤层分布不规则的情况。

4 结束语

总而言之，煤矿井下采煤技术的应用是十分广泛的，发展井下采煤技术，对于推动我国煤炭行业的发展有着十分重大的现实意义。煤矿工作人员要结合煤矿的实际情况，选择恰当的采煤方法，切实保证煤矿井下采煤的经济性和安全性。

参考文献

[1]倪仲军.浅谈井下采煤技术的合理选择[J].科技创新导报，2011，（21）：108.

[2]胡晓军.浅论井下采煤技术[J].中国信息化，2013，（10）：241.

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【关键词】煤矿；地质勘探；深部开采

目前，煤矿深部开采中的地质勘探技术是以地球物理方法为先导，其工作模式可分为三个层面：（1）井田范围主要可采煤层开采地质条件评价；（2）采区地质条件勘查；（3）综采工作面地质条件超前探测。

而从现今的发展方向来看，煤矿深部开采地质勘探技术的发展方向是将地球物理方法、基础地质勘探手段与地理信息系统技术进行有机结合。利用三维地震、瞬变电磁、矿井物探、地面钻探和井巷工程等多元数据，查明采区内断层分布、煤层埋藏深度与厚度、岩溶裂隙发育带的分布和隔水层厚度等。利用地理信息系统作为平台建立矿井多元信息集成系统，把三维地震、瞬变电磁、矿井物探、构造地质、水文地质等多元信息进行复合、综合分析后建立预测与评价模型，实现地质资料的信息化、数字化和可视化，为开采地质条件的快速评价、生产地质工作的动态管理、突发性地质灾害应变对策的制定提供技术支撑。

1.传统水文地质勘探

1.1方法

受岩溶承压水威胁的矿井，底板突水是各类因素综合作用的结果，突水机理主要包括：（1）岩溶裂隙水网络的发育情况，是发生底板突水的物质基础；（2）隔水层的厚度及岩性特征，是突水的制约因素；（3）采矿活动造成底板的破坏，是底板突水的诱导因素；（4）断裂构造及原生构造裂隙的发育程度，是导致底板突水的关键因素；（5）水压与矿压的偶合作用也是导致底板突水的重要因素。因此，水文地质条件的探查范围包括了岩溶裂隙水网络发育规律、隔水层的厚度及岩性变化、断裂构造及底板裂隙的发育规律及发育程度、含水层水位变化规律等。

1.2传统方法的局限性

而任何一种单一的勘探方法，只能大致探明某一种突水因素，如：采用传统的地面钻探、抽水及注水试验，只能探明某一点的岩溶发育及富水情况，对于整个开采范围的富水规律难以有效的探明。另外，矿井突水是一个十分复杂的问题，不可能用一个统一的规律进行描述，也就是说，随着空间的变化，水文地质条件发生变化，各类突水因素在突水过程中的作用相互交替变化，如：断层导水型突水，构造的突水机理起到了主导作用，而底板破坏型突水，采矿动压是突水的关键因素。因此，要防止底板突水，就必须对各类突水因素进行全面探查，有针对性的实施综合治理，才能有效的防止水害事故的发生。对水文地质条件的探查，采用单一的探查方法显然是不够的。

2.采用综合方式进行地质勘探

2.1采区地面地震勘探

采区设计前，通过采用地面地震勘探手段，查明采区构造形态和断层发育规律，查明煤层赋存状况及底板起伏形态，对影响开采的含水层富水性进行评价，并提出水害防治措施，为采区设计提供可靠的地质资料。

同时本阶段的主要工作也是进一步查明采区范围内的小构造，包括落差5m左右的断层、陷落柱和采空区的空间分布形态，根据采区衔接的要求，应提前布置实施。现已成熟的探测技术包括三维地震勘探、瞬变电磁法、矿井直流电法和钻探。地面物探方法较矿井物探方法施工简单，探测效率也高，但受到地表条件的限制。因此，在地表条件允许的前提下，三维高分辨率地震勘探技术是首选方法。

2.2微动测深勘查

微动是一种在时间域和空间域都极不规则的震动现象。根据波动理论，微动记录既包含有体波也包含有面波。由于在大多数情况下，微动的震源是在地表面或海底面，在微动中的面波成分相对于体波成分来说占绝对优势，微动测深勘查方法就是利用这一占绝对优势的面波来反演地下地质结构的方法。同时，依据观测形式的不同微动测深探查主要分为一下几种形式：（1）单点勘查。单点勘查方式观测台阵，一般由两个不同半径的同心圆（内接正三角形）组成，在圆心和圆周上内接正三角形顶点处各设置一套微动观测仪。这种观测方式勘查深度与台阵的大小成正比。根据勘查深度的要求，可采用由3个或3个以上不同半径的同心圆组成观测台阵；（2）测线勘查。在煤田勘查这种大面积勘探中，单点勘查已经不能满足生产要求。可采用测线（剖面）观测系统，获得S波速度剖面成果图。在测区内按一定间距布置这样的测线，可实现二维微动测深勘探，并反演测区三维S波速度结构，结合钻孔及其它地质资料，可进一步解释速度异常区域的地质意义；（3）平面探查。在矿区或者要求更精细的勘探，在仪器数量足够多的情况下可采用平面观测，并反演测区三维S波速度体，从而圈出速度异常体或者面。

2.3井下钻探及综合物探

在放水试验对主要含水层的富水性达到宏观控制（矿井、采区）的基础上，对富水区的每一工作面，针对不同的条件，采用各种物探手段，探明局部导水构造、隔水层变薄带及局部富水带，再用少量的钻探手段进一步验证，有针对性的重点布置注浆改造、疏水降压等治水工程。

（1）井下直流电法透视：从大的范畴来说，井下直流电法透视仍属于矿井直流电法。其目的是探测采煤工作面内部的导水构造、底板含水层的集中富水带。许多矿区的研究和试验证明，井下直流电法透视是探测水文地质异常区最为有效的物探方法之一。（2）TEM探测：瞬变电磁法（简称TEM），它是利用大功率的发射装置向铺设在地面的矩形线圈（或称发射框）发送双极性大电流，在电流开启和关断时，由于电磁感应作用产生电压脉冲，电压脉冲的衰减产生感应磁场（即一次磁场）。一次磁场随着时间的推移，在地下介质中产生涡流。地下涡流的变化又生产二次磁场，由于不同地质体其电性特征存在差异，其二次场的衰减亦存在差异。因此，通过研究二次场的衰减规律，可达到推测、分析地下地质异常体的目的。TEM探测可以探测不同高程的相对富水区，以便有针对性的采取防治水措施。（3）弹性波CT：即地震层析成相技术，可以推测主要构造的发育情况，但由于该项技术起步比较晚，还有待于进一步完善提高。（4）瑞利波：利用瑞利波探测技术可以对掘进巷道前方的地质异常体，特别是断裂构造进行超前探查，预防突遇断层出水。该项技术对于探测前方构造效果较好。

另外，通过坑透、槽波、脉冲干扰试验等手段，也可以探测地质及水文地质异常区。综上所述，对于受底板岩溶水害威胁的矿区，对水文地质条件的探查，应以各种规模的放水试验为主要探查手段，以此为基础，采用多种物探及钻探手段，对局部的水文地质异常区进一步查明，达到相互补充、相互验证，充分体现多种勘探方法的综合效应，可取得十分显著的技术效果。

3.结论

煤矿开采地质勘探技术的发展方向是将地球物理方法、基础地质勘探手段与地理信息系统技术进行有机结合。利用三维地震、瞬变电磁、矿井物探、地面钻探和井巷工程等多元数据，查明采区内断层分布、煤层埋藏深度与厚度、岩溶裂隙发育带的分布和隔水层厚度等。利用地理信息系统作为平台建立矿井多元信息集成系统，把三维地震、瞬变电磁、矿井物探、构造地质、水文地质等多元信息进行复合、综合分析后建立预测与评价模型，实现地质资料的信息化、数字化和可视化，为开采地质条件的快速评价、生产地质工作的动态管理、突发性地质灾害应变对策的制定提供技术支撑。

【参考文献】

[1]田茂虎，马培智.埠村煤矿下组煤综合水文地质勘探方法[J].矿业安全与环保，2006，33（2）：59-60，63.

[2]赵艳斌.综合地质勘探方法在煤矿生产中的应用[J].煤矿现代化，2008，4：49-50.

[3]卜昌森，张希诚.综合水文地质勘探在煤矿岩溶水害防治中的应用[J].煤炭科学技术，2001，29（3）：32-34.

篇6

关键词：通风方法；安全管理；煤矿残采面

近年来随着我国经济的发展，人们对煤矿作业的安全意识也逐步提高。煤矿安全问题是保证煤矿作业顺利进行的前提条件，只有安全生产，作业人员的生命安全得到保证，才能让煤矿企业得到可持续发展。在煤矿企业，要贯彻全民的安全意识，让安全问题深入人心，做到人人有责，互相监督。我国的煤矿安全条例中明确规定，在采煤的作业面至少要有两个安全通道，其中一个是通进风巷，另外一个是通回风巷。在对残留煤柱和三角煤进行开采时，如果不能存在两个安全出口，一定要上报上级进行批准，并制定具体安全措施。煤矿的地质结构比较复杂，煤层很不稳定，导致煤矿作业面难以达到两个安全出口的要求，因此，对于不能存在两个出口的情况，要制定安全措施并得到上级的审批，这种方式就是残采面方式。

一．在当前情况下进行残采面生产的一般布局

在开始的时候，用石门为开辟，揭完所要揭开的煤层之后在石门的末部开通一条通风井，并与上石门的水平相通，然后进入总回风道，从而形成了全风压通风的网路。接下来，沿着煤层拉运巷，运巷的长度应该视煤层的稳定性以及每对石门它们之间的距离。再来，就是从运巷倾斜沿着上面探小井，对煤层倾向上的赋存情况要全面把握，就会发现煤层往倾向上马上就会呈尖灰压薄状，和上水平运巷相通形成上出口有一定难处，所以要采取残采的方法来生产。我国明禁生产独眼井，因此它的生产布局可以从同一条运巷布置两个以上的小井得以体现，其中一个作为溜煤井，另一个则作为行人运料井，从而形成了双出口。通常可以按照以下的生产顺序来进行：形成采面后的生产和煤巷、小井的掘进可以让同一组人员完成，要按照从里到外的开采顺序，全部采完堆放一起后，再回收运巷煤柱，最后往外打井做好下一轮退采的准备工作。

二．在残采面中通用的三种通风方法的对比和分析

我们采取通风方法的目的其实都主要是为了把自煤体中的有毒气体分散或者排除，这样是为了给作业人员创造一个良好的工作环境。目前的残采面生产方法都比较欠缺直接进入矿井回风道的上风巷，所以全风压通风无法形成。现在一般靠部分通风机通过风筒从石门进风侧送风到工作面的方法，然后把不良的风再排出，这样的状况下，要管理通风问题确实有一定难度。在当前的重点工作是探讨怎样有效地利用导风筒进风来保证安全生产。

1.利用导风筒直接送风的方法。清新风流由部分通风机通过导风筒借助行人运料小井直接送到采煤的作业面，然后在作业面形成了比周围高点的气压，不良风从溜煤井下行到运巷至石门回风侧。上顺槽和行人运料井的瓦斯稀释都依赖风筒漏风操作。

2.采用溜煤井进行作业面通风的方法。清新的风流从部分通风机利用导风筒引入溜煤井口，然后在溜煤井和行人井中间设置两道相隔十米左右的暂时的遮风门，风筒的出风口为正气压，通过溜煤井把风送到作业面，然后不良风从上顺槽排到行人运料井，下行到运巷至石门回风测。

3．采用行人运料井进行作业面正压通风的方法。清新的风流由部分通风机借助导风筒送到行人运料小井口进去大约六米的地方，在行人运料井口靠近内侧大约六米的地方设置一个相距大概五米的暂时遮风门，风筒的出风为正压，然后经过行人运料和上顺槽直接送风道采煤工作面，不良风单向由溜煤井下行到运巷至门回风测。

从上面残采面的通风方法和对比分析可以总结出，假如低瓦斯矿井涌出的瓦斯量比较少，工作面靠近石门的时候，这时风筒量就会比较充分，在这种情况下可以采用第一种的通风方法；如果行人井不能设置遮风门时，就要采用第二种通风方法，在运巷设置遮风门；但在一般情况下，都采用了第三种的通风方法，因为这种方法比较可靠。

三．对残采面通风所采取的安全管理方法

（1）局部通风机不能出现循环风，风筒出风口的风量要充分满足采煤工作面生产的需求。

（2）对通风机要加强管理，要另外准备一台同样强度的通风机，如果通风机发生问题，要马上启动备用的那台。

(3)对瓦斯要经常监测，在条件允许下要在比较容易引发瓦斯聚集的位置安装瓦斯探头，作业人员要进入作业面之前，通风工作要做好，如有发现不正常的情况要马上撤离作业现场，马上采取相应措施进行解决。

（4）要对风筒加强管理工作，实行责任制，风筒的吊挂要采取平直的方式，和车辆要保持一定的距离，避免刮伤和划破。

（5）要坚决执行敲帮稳定制度，还要按照作业的流程规定进行支护。

（6）工作队伍要坚决按照技术人员指定的位置进行作业，把煤面采平整，不能随便挖采，要对采空区及时隔离或者密闭。

（7）要对职工加强培训，不时对他们进行避灾演习，矿山的医护人员要对作业面的情况全面掌握。

（8）在进行放炮作业时一定要根据煤矿的安全规程和作业流程执行，禁止放糊炮或者明电放炮。

四．结束语

要加强煤矿残采面的通风安全管理，做到防患于未然，不仅要从规章制度上不断完善，还要从人员素质和技术管理等方面进行全面化和规范化。煤层地质赋存的不同对现场的生产布局起到了决定性的作用，在此介绍的只是比较常见的一种生产布局，在对作业现场通风工作进行指导时，要根据现场情况，灵活运用各种方法，并针对具体情况采取对应的安全管理措施，为我国煤矿事业发展提高了有力的保证，同时也为国家和人民的生命财产安全做出贡献。

参考文献：

[1].邱宗森.残采面的通风方法与安全管理探讨[J].安全与健康.2005年15期.

[2].翟新献，邵强，王克杰，李化敏.复采残采煤层小煤矿开采技术研究[J].中国安全科学学报.2004年04期.

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关键词：煤矿；开采技术；优化；水土流失

中图分类号：TD822

文献标识码：A

文章编号：1009-2374（2012）21-0152-02

随着经济的发展，我国的煤矿行业发展越来越快，因此煤矿的开采活动也越来越频繁，从而导致了很多生态问题，其中最严重的现象是水土流失，同时还伴有土地的沙漠化倾向、水质不断受到污染、固体的废弃物不断堆积，占据了大量的空间等，并且这些现象愈演愈烈，对生态环境的威胁不断增加。目前，煤矿开采工作中所造成的矿区生态问题已经成了制约我国社会经济发展的重要因素。生态环境的恶化使得人们逐渐加深了对煤矿开采科学化的重视程度，为了更好地解决开采中对生态所造成的影响，首先应该探寻煤矿开发的合理途径，优化其开采方法，并将煤矿开采和生态环境的保护紧密结合在一起。因此，本文对煤矿开采中的生态破坏等进行了探讨，并在该基础上提出优化开采的方法。

1　目前煤矿开采中所造成的生态破坏状况

（1）煤矿开采破坏了原地区所具有的保持水土的功能。当进行煤矿建设以及煤矿的开采工作时，很多时候都会在一定程度上影响到土地的稳固性，并且对原生土地表面所覆盖的绿色植被造成了很大的破坏。另外，煤矿的开采活动引起的地面的坍塌等现象也会不断延伸，从而使得周边的一些地区也受到影响，一般表现为，周边的地表出现了分层，这些分层的高低不一样，进一步扩大了土层的侵蚀强度和水土流失。

（2）在煤矿区进行开采活动时，由于开采的频繁性以及开采的力度不均等，导致了开采过程中地表出现坍塌以及各种大小不一的裂缝，从而使得土壤的结构越来越不稳定，内部出现了松散的现象，这样土层中的一些浅层地下水就会沿着土壤中的裂缝不断往下渗透和流失，使得在这些裂缝周围的一些农作物或者植物由于缺乏水分而生长受到了阻碍。

（3）煤矿开采的不合理，容易造成污染。尤其是在一些高瓦斯的矿井中，瓦斯不断涌出，进而进入大气中，污染其周围的环境，在人为因素以及自然条件的影响下，有时候还会造成自燃和爆炸，对附近居民的生活造成了很大的威胁。

2　煤矿中优化开采的方法浅研究

2.1　煤矿优化开采的概念

煤矿优化开采实际上是加强对煤炭资源等的合理开发和利用的技术，同时还包含了对开采过程中其他资源的开发保护，尽量避免对环境造成破坏和对资源造成浪费，最终实现最佳的社会经济效益。在开采煤矿时所造成的生态和安全问题往往是因为矿区岩层的错位所引起的，因此，在煤矿优化开采方法中，其所运用的原理涉及到很多，其中包括水和瓦斯相互渗透的规律、煤层中的岩体应力分布规律等。

在优化开采技术中，主要强调在保持水土的基础上进行开采，采用充填、离层注浆等开采技术来保护矿区的建筑物和原有土壤结构，充分发展煤炭和瓦斯共同开采的技术、煤层的地下气化技术，借助巷道支护以及矸石利用等技术，来促进煤矿开采的精细化和可持续发展。

2.2　煤矿中优化开采的途径分析

（1）确保地下水位不被破坏。煤矿在开采过程产生了很多的固体污染物，开采之后上覆岩层会发生断裂，容易造成地下水的渗漏，形成了积水面积以及深度都很大的采空沉陷区域，因此，在开采后应该及时采取措施将上覆岩层当中的断裂部位闭合，使其形成坚固的隔水层。同时还应该加强矿区地表植被的种植，利用植物的根系，实现其保水作用。

（2）采用合适的减层技术。为了防止开采对岩层造成的破坏和移位，应该采取合适的减层技术，来确保采煤工作的可靠性和安全性，尽量避免对周围建筑物、土壤和水体造成破坏，以实现综合效益的最大化。其中，离层注浆技术具有较高的实用性，它能够正确定位上覆煤岩当中一些关键岩层的位置，通过对相关参数的掌握，实现注浆工艺的合理化，确保注浆技术的合理性和可靠性，在关键的煤岩层中，初次破裂前，其离层的面积较大，发育旺盛，注浆和充填比较容易，对于一些断裂后的离层，注浆的难

度提高，因此在注浆时应该控制好。

（3）实现瓦斯和煤炭的共同开采，实现煤炭的气化液化处理。煤矿开采不良会引起煤岩层的严重移位和破碎，会加速瓦斯移动的速度和增加其排放的量。因此，在开采时如果把瓦斯和煤炭结合起来，能够大大提高煤矿开采的安全性，还能利用瓦斯来发电，促进工业生产，为人们的生活提供更多的电力资源，提高了开采的效益。另外，还应实现煤炭的液化气化处理。通过液化气化处理技术，可以把固体煤炭转化成流动状态，能够直接通过管道将其输送到地面上进行利用，大大降低了煤炭开采造成的污染。

（4）加强对矸石的利用，采用精细化的支护技术。煤炭开采过程中矸石的产生不仅占据了大量面积，也污染了环境，因此，可以在煤层中设置巷道，推广支护技术的应用，做到管理的精细化，在选择支护参数的时候，应该根据煤岩体的结构、应力分布、断层等具体情况来确定。通过对矸石的利用，使其成为充填或者建筑材料。

3　煤矿优化开采需要注意的事项

（1）在开采煤矿的时候要坚持可持续发展的道路，将资源的开发和生态环境的保护结合起来，防止生态环境问题的出现。加强煤矿开采中生态环境保护法律法规的建设，并进行有效监督，使煤矿建设和开采工作有序展开。目前关于煤矿开采中应遵循的法律法规有《中华人民共和国煤炭法》、《中华人民共和国水土保持法》等，国家应该加强这些法律法规在社会中宣传的力度，并通过多种途径在人民群众中普及生态环境保护的知识，提高人们的环保意识，尤其是要加强煤矿企业的环保意识。

（2）提高对矿区水资源的循环利用。煤矿建设和开采时，由于不断地往外界排放大量的煤粉以及矿井中其他污染物质的废水，这些受到较大污染的废水如果直接往外界排放的话，可能会对旁边的生态环境以及河流的下游等带来污染，也大大浪费了已有的水资源。为了防止资源的浪费，让矿区的废水得到循环利用，可以在矿区等地方就近处理污水处理站，采用各种措施对这些废水进行灭菌处理和澄清处理，使其充分净化，达到重复利用的水质标准，再利用其为煤矿区域的绿化以及防尘服务。

（3）应该不断强化煤矿企业的环保意识。认真落实煤矿优化开采技术，真正实现煤矿开采中的经济和生态效益，并充分借助现代先进采矿技术，在采矿中将对环境的破坏控制在最小范围内，加强对矿区资源的保护和利用。

4　结语

本文对矿区中的优化开采方法进行了分析，首先分析了煤矿优化开采的概念，然后提出了其具体的实施途径，为我国煤矿企业在新时期的采煤工作提供了参考。

参考文献

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[2] 　王志意，张永江．矿区煤炭开发与水土保持生态建设关系分析[J]．中国水土保持，2006，（10）．

[3] 　张贺，李辉亮．隧道软弱围岩控制爆破设计与施工[J]．中小企业管理与科技（上旬刊），2009，（7）．

篇8

关键词隧道;采空区;治理方法

中图分类号 TU4文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)041-0027-01

近年来,随着国家经济的快速发展,我国开始大规模兴建高等级公路。然而,在煤炭资源被地下开采后,所留下的采空区对高速公路的修建和运营产生了严重的影响。采空区的存在常常在地表形成沉降盆地并产生裂隙和陷坑,由于这是一个逐步发展的过程,可能会对高速公路的路基路面产生不可忽视的潜在危害。因此,为保证高速公路施工及运营期的安全可靠,采空塌陷区的探测、危害性评价及治理工作势在必行。

1工程概况

贵州省镇胜高速公路工程龙井隧道位于贵州省安顺市,为分离式隧道,设计为双向四车道,单洞净宽11m,净高5.0m。该隧道是镇胜高速公路工程重点控制工程之一。该隧道受区域性地质构造影响,隧址区断裂构造较为发育,主要以北东向、东西向断裂为主。隧道位于当地侵蚀基准面上,地表水总体较贫乏,洞顶多为弱、微风化岩,富水性、透水性较差,未见规模较大、透水性较好的断裂发育,隧道开挖不易发生突水现象。该隧道地处煤系地层,穿越黄草斜煤矿,煤层通过区围岩级别为Ⅵ级。根据区域资料,本区煤系地层为低瓦斯区,但存在煤层,可能存在瓦斯的局部富集。

2采空区情况

根据隧道路线与黄草斜煤矿线路复合勘测结果,发现在隧道左线ZK187+660处有一采空区,采空区为直径3m平硐,长约50-80m,采空区穿越隧道洞轴线,前端贴近隧道边缘与隧道近乎平行跟进,后端与隧道轴线呈50-60°斜交。该采空区形成时间较长,没有任何支护措施,部分段已经坍塌,加之与未穿越段与隧道间距太近,更重要的是采空区顶位于隧道洞定上方,这就形成了长达数十米的危险段,给施工带来极大不利影响。采空区有以下特点:

2.1隧道地质条件差

龙井隧道以Ⅴ级围岩为主,并穿越煤层,围岩无自稳能力,地下水非常集中,开挖时易发生坍塌。

2.2采空区无准确预报

原设计龙井隧道此段没有采空区,设计单位没有提供详细资料,仅仅根据隧道设计图纸与黄草斜煤矿采空区分布图纸对照判定,围岩预报工作非常困难。施工中提前采用地震反射波和水平钻孔等手段对采空区段进行地质超前预报工作,及时准确判定采空区情况。

2.3隧道可能存在有瓦斯等有害气体富集、突水等现象

2.4隧道受采空区影响范围较长

采空区除穿越隧道外还有部分贴近隧道洞身。

3采空区危险因素预防处理措施

1)瓦斯等有害气体预防及排放为防止瓦斯突出,在施工中距离采空区前10-15m采用超前钻孔排放瓦斯,排放孔采用108孔,各钻孔间距0.5m。排放过程中,每一断面都应施作检测孔,并设置测压孔安装测压计测压,进行瓦斯突出危险性检测,以保证瓦斯排放结束。如排放后仍有危险,可采用抽放或水力冲孔。针对瓦斯含量,隧道内采用混合式通风,在洞内凹陷处,设置小风机作移动式吹风防止瓦斯聚集。

2)突水预防及排放为防止采空区突水,设立了移动式抽水站,用平板车安设高扬程、大流量的抽水机2-3台,配足所需配件,并清理隧道两侧边沟,一旦发生突然涌水,开动移动式抽水站,向洞外抽、排水。隧道上断面开挖至(ZK187+670)时,利用地质钻机分别在拱顶、拱腰、起拱线处钻5个73mm孔,并在孔口部分用112mm钻头开孔,孔内放置108mm长2m钢管作孔口管,管外端焊接法兰盘。当孔内出水较大时,可用安装的闸阀将水临时堵住。

4常用的采空区处理方法

处理采空区不良地基常用的方法,大体上可分为两个方面:

1)选用合适的基础形式,使上部建筑结构不受采空区不良地基影响。常用的方法是桩基础。

该方法以桩基形式支撑未冒落的顶板,其优点有:①材料用量少,经济合理;②因为桩体为混凝土构成,且浆液固相中水泥占1/3,起支撑作用的桩本身强度较高;③针对高速公路各部位的负荷不同和沉降危害程度不同,可灵活地设计桩间距离。

不足之处是:制作桩体时需要反复作业,逐段施工,工序较复杂,工时较多,并且要设法保证桩顶面与空洞顶板有一定的接触面积,真正起到支撑作用,工艺难度较大,而且可能有噪声和振动。

2)针对采空区不良地基本身做文章,改善不良地基的岩土工程性质,提高其抗压强度,使其满足上部附加应力对其强度和变形的要求。常用的方法是注浆法。

注浆法是采用气压、液压或电化学方法原理,把某些能固化的浆液注入各种地层的裂缝或孔隙,以改善地基的力学性质。注浆充填基本上可以分为两类:渗透式注浆法和浆注式注浆法。渗透式注浆法是利用液压或气压把凝固的浆液注入岩土体裂隙或孔隙中。浆液在一定压力下充填、渗透和挤密方式,赶走土颗粒间水分和空气后占据其位置,基本上不改变原有岩土松散的结构和体积,凝固后的松散岩土体成为强度高、变形模量大的有机整体,从而可改善岩土介质的物理力学性质,满足工程上对其稳定性的要求。浆注式注浆法是利用钻孔把浓度高、粒径较大的浆液通过高压注入采空区,并在浆液中掺入一定量的速凝剂,由于浆液这些特殊的性质,注入后浆液在采空区松散岩土体中迅速凝固,有效扩散半径很大,凝固后的浆体在采空区形成一个上小下大的锥状体,由于这种锥体的柱体具有强度高、变形小的特点,它象柱子一样起到支撑上部岩体的作用,防止上覆岩土体在新的附加应力作用。

该处理方法优点有:①施工工艺简单;②流动的浆液能够比较充分、均匀地充填岩块之间的空隙及采空空间;③对水质污染影响较小;④没有噪声、振动和地面位移;⑤不会引起大气污染和地面泥浆污染。

缺点是:①充填材料的浆液结石体强度较低;②需要充填、加固75%-85%以上的采空区,材料用量较大。

经过以上多方面的分析,注浆法满足投资少、施工工艺简单、保护环境等原则,故最终决定对本采空区采用渗透式全充填注浆方法处理。

参考文献

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[2]郝卫国.煤矿采空区治理新技术[J].山西建筑,2003,03.

[3]张金莉,冯明月,牛建军.锦阜线高速公路煤矿采空区处理方法的研究[J].山西建筑,2006,19.

篇9

[关键词]井下 急倾斜煤层 采煤方法

一、急倾斜煤层开采的主要特点

1.急倾斜煤层的构造复杂,断层多,煤层厚度变化较大,开采煤层的赋存条件普遍较差、储量少、开采困难、采煤工作面生产能力小。因此,开采急倾斜煤层的矿井多数是中、小型矿井。

2.急倾斜煤层的倾角大雨岩石安息角,采煤工作面采下的煤能自动下滑,从而简化了工作面的装运工作,但下滑的煤和矸石容易冲倒支架,砸伤人员。急倾斜煤层和围岩的节理发育,初次来压和周期来压与不明显,容易发生无预兆的大面积突破冒顶跨落,造成顶板事故,给生产带来一些不安全因素。因此,生产的不安全因素多,安全性差。

3.急倾斜煤层顶板压力垂直作用于支架或煤柱上的分力比缓倾斜煤层小,而沿倾斜作用的分力大,煤层开采后,煤层顶、底板都有可能沿倾斜方向滑动跨落,支架稳定性差,易发生扭曲与倾倒。因而工作面支护工作的难度大。

二、急倾斜煤层开采技术存在的问题

总的来说,目前我国急倾斜煤层开采方法中不同程度的存在许多问题,这些问题主要表现在以下几个方面。

1.煤炭损失率高。主要存在于那些采落的煤炭与采空区冒落矸石无隔离设施的采煤方法,如斜坡式、小分段爆破、水力采煤、仓储式等。这些采煤方法的煤炭损失率有的高达40%-50%,与此同时,生产的煤炭往往有较高的含矸率。煤炭损失率高,不但给煤炭自燃创造了条件,而且浪费资源,缩短了矿井的寿命。

2.巷道掘进率高。这些问题主要表现在斜坡式、小分段式爆破和沿倾斜推进的掩护支架等采煤方法中。这些采煤方法,有相当大的一部分巷道是在支承压力带内掘进和维护的,维护这些巷道的工作量很大。掘进率高,增加了巷道掘进维护的费用,影响工作面的接替,给通风管理工作造成了困扰。

3.通风条件差。这一问题,大部分急倾斜煤层采煤方法都不同程度的存在,而斜坡式、小分段式爆破、仓储式和长孔爆破采煤法尤其严重。这些采煤方法中,通风系统复杂,有的采煤工作面为独头通风,工作面风流中,煤尘和瓦斯的含量较高,对工人的健康和安全危害较大。

4.工人劳动强度大。这是所有急倾斜煤层采煤方法共同的特点,由于煤层赋存条件的限制,急倾斜煤层中大部分巷道和工作面坡度大、空间小,工人在工作面落煤、支护、运料、行走都十分困难,劳动强度大。

5.开采效益差。与倾斜或近水平煤层比较,急倾斜煤层的开采不仅单产低、工效低,而且成本高、煤质差,因此,这类急倾斜煤层矿井规模小、效益差。

三、急倾斜煤层采煤方法的分析

1.合理划分采区,加大采区尺寸尺量,加大采区的煤炭储量

划分采区时,根据生产设备及回采工艺的要求,避免人为地划分采区边界,适当加大采区的走向长度,加大阶段垂高。

2.优化回采工艺,提高生产效率

目前我国急倾斜煤层开采工艺相对比较落后,绝大多数矿井采用炮采工艺和风镐落煤工艺,工人劳动强度大,安全状况也比较差。优化回采工艺最主要的就是提高回采机械化程度。要提高矿井开采的机械化程度,可以从局部机械化和全局机械化两个方面来考虑。局部机械化指的是从支护方式、落煤方式以及运输方式几个方面单独考虑改进方法,以提高矿这几个方面的机械化程度。全局机械化是采用综合机械化采煤方式,从破煤、装煤、运煤以及支护四个方面来实现机械化。

在一定的条件下,对开采技术条件进行评价,寻求最适宜的采煤方法,并且通过对工作面开采工艺、设备及系统配置的分析,采取改造系统的薄弱环节、完善工艺系统和开采技术等措施来有效地提高工作面单产。如加大采区走向长度,改进回采工艺,合理确定采煤工作面的支护方式等。在通常情况下,急倾斜煤层采区的走向长度比较小,可采储量少,只能满足几个月的正常生产,造成采面搬迁频繁,而且需要留设大量的保护煤柱,影响资源回收率。这不仅影响矿井的正常生产,增加无效工时,同时也造成了资源浪费,降低了工作面设备的使用效率,影响机械化程度的提高。在生产过程中,根据矿井地质条件的变化,加大采区走向长度,不仅可以增加采区储量和服务年限,减少工作面搬迁次数,而且还能减少区间煤柱的损失,减少准备巷道的掘进工程量,进而增大采区生产有效工时比率。加大采区的走向长度,还可以增加采区同时开采的工作面个数,能提高采区的生产能力,有利于采区和矿井的集中生产。

3.改进巷道布置,优化生产系统

选择巷道布置方式时,首先要满足安全生产的要求,保证每个采区、回采工作面均至少有2个安全出口,实现工作面全负压通风。其次,巷道布置方式要与采煤方法一致,同回采工艺结合,充分考虑水平巷道、倾斜巷道各自的优缺点,尽量不采用垂直巷道,提出系统简单、布置合理的准备、回采巷道。

篇10

【关键词】浅埋煤层；砂土基型矿区；保水开采；方法

由于陕北煤炭开采区本身的自然环境就比较恶劣：已经是干旱与半干旱的黄土与沙漠的接壤区，水资源缺乏区，土地枯竭，植物覆盖面积少。而煤炭的开采使得此地区的自然环境状况日益下降。随开采区不断扩大范围，植物被破坏，直接加重水土流失，使土地沙漠化、荒漠化面积逐渐增大。同时，使得地下水位不断下降，地表水也少之又少，大部分都转化为矿井水或被污染。地下水位的下降，使得地面树木和农作物由于缺水，干旱致死，严重危害到当地居民的生命和财产的安全。如何才能既合理开发煤炭资源，保护水资源，又不损害当地自然环境，是目前亟待解决的一个问题。显然，使陕北地区的矿区可持续发展的关键就是在保护浅水层地下水的前提下，开采煤炭资源，也就是保水开采。

1 保水开采

1.1 隔水关键层概念

隔水关键层是实现保水开采的重要环节，是指在采煤过程中，多个岩层中对岩体活动起控制作用的岩层。除了以上还包括能起到隔水作用的其他岩层、结构或人工搭建的隔水构造物。

保水开采的内在含义是指经过人们的研究，可以实现煤和水的共采，以及矿井水的重复利用，矿井废水回收资源化，最终可以做到矿井水的“0排放”。要想做到这点，必须把开采时产生的裂缝带及时处理，不使其与位于底板或位于顶板的含水层连通。

1.2 隔水关键层的隔水结构

（1）第一种是含水层与隔水层位于上下结构，含水层是散体结构或块状结构，石间间隙较均匀，具有统一的地下水面。一般构成此种含水层的岩石是风化岩石或大面积的厚实灰岩。

（2）第二种结构是含水层位于两个隔水层之间。这个结构中的含水层一般是层状结构或层状碎裂结构。

1.3 保水开采与隔水关键层

在煤炭开采后，由于地下的采空区使地层出现下沉，此过程中由于存在拉应力作用，在采空区边缘地层的表面会形成由上而下的裂缝，而从采空区的顶板往上则会产生覆岩导水裂缝。若在由上而下的裂缝和由下而上的裂缝之间有足够厚度的隔水关键层，则两个裂缝不能贯通，就可以实现保水开采。

（1）隔水关键层的厚度

地面下沉量（最大）：ωmax=mη（1）

地面水平变形值（最大）：εmax=±1.52bωmax/r （2）

当涉及红黏土的膨胀率时，地面水平变形值（最大）：εmax=±1.52bωmax（1+δhon）/r （3）

地面下Z水平的变形值（最大）：ε=Hεmax/（H-Z）=1.52b（1+δhon）Hωmax/（H-Z）（4）

以上公式中，m指采高，η指的是下沉系数，δhon、δhua指的是红黏土、黄土的膨胀率，b指的是水平移动系数，r指的是产生影响的半径，H指的是覆岩厚度，Z指的是地面以下的深度，也就是我们所求的隔水关键层的厚度。

隔水关键层是土层还是岩石层的力学参数相差悬殊。土层的塑性比岩石层大，透水性小，被渗出的水软化，可以实现隔水层的再生。土层尤其是黏土也可承受大力的拉伸变形，即产生裂缝时的拉伸变形极限值较高（6～8mm/m），一般土层次之（1～2mm/m），黄土的抗拉伸变形能力较差（1.5mm/m）。

若隔水关键层是黏土，按照（4）计算得到的水平拉伸变形临界值应为6～8mm/m，即大于此值时，不能实现保水开采。但是黏土可被水软化，产生膨胀，这样也可缩小裂缝的宽度，有利于隔水关键层的隔水作用的发挥。使用膨胀仪对黏土和黄土的膨胀率进行实验，结果发现，在有侧限条件下，黄土和红黏土的膨胀率分别为：16.1%和14.6%。

所以，在不同的煤炭开采区，由于隔水关键层的填充物不同，所以实现保水开采的要求厚度也不同。在具体的开采实践时，可以根据具体情况计算关键层厚度。

1.4 隔水关键层的类型

（1）黏土层。黏土透水性的重要表征因素是颗粒的排列和粒度及充填状况。若是黏土覆盖在煤层之上，则在一定的采煤震动条件下，可以限制裂缝的发展，从而使含水层不受破坏。

（2）人造隔水关键层。人造隔水关键层的典型是帷幕注浆，就是在含水层中垂直于地下水的方向建筑地下帷幕，拦截地下水流到矿井内或采区外，减少含水层的侧向补给水量，降低矿井渗水事故的发生。

（3）隔水断层。建设断层，起到阻挡地下水运动的作用。一种是故意使岩层错位，使含水层与隔水层直接错位接触，阻断了含水层的联系，形成挡水墙。另一种是在煤层中，一些挤压型的断层中加入不透水的物质，形成了隔水断层。

2 保水开采方法

经过模拟实验，发现对于同一覆岩厚度，如果开采速度逐渐增加，覆岩裂缝的闭合情况越好，保水开采越成功。当采速是5m/天时，裂缝密度大；采速是15m/天时，垂直裂缝减少，水平裂缝逐渐闭合，裂缝密度降低；采速是30m/天时，水平裂缝全部闭合，裂缝密度减小。如果采速相同，则覆岩厚度越厚，裂缝闭合能力越高，保水开采效果越好。

所以，保水开采的关键就是控制覆岩层在煤炭开采时，不会使含水层和隔水层导通，使产生的裂缝能够迅速闭合。

保证顺利保水开采的一系列步骤如下：

（1）使用可靠性较高的配套设备，提高开采速度，促进裂缝快速闭合；

（2）对覆岩结构进行稳定性加固，提高对顶板的支撑阻力，控制顶板不会断裂落下；

（3）对顶板进行防渗处理，可以采用局部填充物质，防止顶板变形；也可以降低采高，使隔水关键层形成稳定的结构；还可以在地面进行注浆固沙，减小含水层的渗透性。

综上所述，浅埋煤层的保水开采保护的主要是对生态环境起着关键作用的地下水系统。保水开采的方法要根据煤炭开采后的覆岩的移动规律、导水裂缝的大小。所以采空区上隔水关键层的厚度、覆岩的厚度、采煤速度等因素是关键的因素。

3 结论

保水开采是使陕北地区的矿区可持续发展的关键，也就是在保护浅水层地下水的前提下，开采煤炭资源。保水开采可以避免使地下水和循环系统遭到破坏，可以使地表草木不会因缺水而死，也就避免了水土流失的发生，也就不会影响到当地居民的生活用水的需要，也可以改进原来恶劣的生态环境，保持生态环境的稳定。为了我国水资源和煤资源的协调开采，保水开采是必须的选择。

参考文献：

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[2]王双明.生态脆弱矿区含（隔）水层特征及保水开采分区研究[J].煤炭学报，2010（01）.

[3]黄庆享.浅埋煤层覆岩隔水性与保水开采分类[J].岩石力学与工程学报，2010（09）.