特厚煤层采煤工艺选择初探

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摘要：以特厚煤层采煤方法的选择为对象开展分析探究，对综放开采和大采高分层开采2种采煤工艺在A矿2#特厚煤层回采中的适用性做出比对分析，从而确定了最佳的采煤工艺，希望能够为其他矿井相似工艺的开展提供借鉴和参考。

关键词：矿井；特厚煤层；采煤方法

A矿为西北大型国有矿井，矿井首采2#煤层，煤层厚度均值11.2m，属于典型的特厚煤层。结合其赋存条件，可选用的回采工艺为综放开采和分层大采高回采2种。

1煤层情况概述

A矿2#煤层埋深介于210～520m，煤层整体构造简单，倾角不超过1°，可采厚度介于7.2～13.3m，均值11.2m，局部含有一层厚度0.1～0.8m的夹矸。煤层上部顶板以粉砂岩和细粒砂岩为主，底板以粉砂岩、砂质泥岩为主。

2采煤工艺选择分析

2.1综放开采适用性

对于特厚煤层而言，综放开采工艺的优势是在保证回采作业安全高效进行的同时，降低巷道掘进率，减少材料消耗量，改善巷道维护条件，减少作业面搬家倒面次数与相应费用消耗，降低生产成本，对复杂构造下煤厚变化显著的煤层具备良好的适用性[1-2]。其不足是作业条件差，回采面粉尘浓度高，放顶易导致夹矸混入，煤炭回收率低，顶煤的冒放性对放顶效果的影响过于显著等。在此，结合A矿的实际情况，对2#煤层回采使用综放开采的适用性进行分析。

2.1.1煤层厚度

结合国内放顶煤施工实践经验，放顶回采作业的临界采高为4～15m，而2#煤层厚度均值为11.2m。按照放顶回采临界采高，其采放比小于1∶3，属于适宜放顶回采的范围。

2.1.2冒放性

影响顶煤冒放的关键因素包括煤层强度、节理和裂隙等，而A矿2#煤层强度介于11.2～17MPa之间，内部裂隙不发育，顶煤冒放性一般。同时，2#煤层埋深较大，覆岩自重较大，对于顶煤的预先破坏有一定优势。从开采深度上进行分析，2#煤层均处于冒放范围内，但其结构简单，内部基本没有夹矸，不会对放顶作业造成负面影响。

2.1.3顶板岩性与厚度

2#煤层顶板覆岩多为硬度较大的粉砂岩，节理裂隙不发育，稳定性较好，在顶板垮落时容易构成关键层，从而使得覆岩重力无法有效传递至顶煤，对顶煤冒放有一定的干扰[3]。

2.1.4水文地质状况

A矿开采范围内主要为裂隙潜水和裂隙承压水，2#煤层导水裂隙带最大高度为76m，煤层与覆岩含水层间的岩层厚度最小不低于120m，综放回采中产生的导水裂隙带不会沟通含水层，不会威胁生产安全。

2.1.5其他回采因素

2#煤层属于典型的易自燃煤层，只需在回采中采取针对性的防治措施，便可对自然发火现象予以有效控制，避免其对正常的综放作业造成影响。此外，煤层瓦斯含量经测算相对较低，对综放回采安全影响有限。综合上述分析可知，A矿2#煤层具备进行综放回采的条件，但其冒放性综合指数为0.7，属于冒放性一般的煤层。这表明，需在回采过程中采取一定的举措，以保证放顶煤回采效果最佳。

2.2大采高分层开采适用性

大采高分层开采工艺一直是众多高产作业面常用的采煤工艺，其适用于厚度3～7m、顶板稳定、赋存条件良好的煤层。采用这种工艺的优点是[4-5]：a)回采作业时单产高且产量稳定；b)能够简化巷道，减小巷道掘进率与巷道维护量；c)相较于综放工艺，工序简单，管理边界、产品矸石含量低且回采率较高；d)设备数量较少，工序简洁，管理方便；e)作业面过风断面较大，便于稀释有害气体和粉尘。现阶段，中国大采高回采高度普遍低于6m，结合A矿煤层状况，采用大采高回采工艺需分2层进行，其分层回采中存在以下问题：a)分层开采作业面布设复杂度大幅提升，生产管理难度显著提高，回采收益减少。b)增加分层假顶等特殊工艺，不仅作业量增加，作业复杂程度会提高，还会导致推进速度减慢，巷道掘进维护难度增加。c)上分层回采中会引发应力集中现象，使得下分层回采时的巷道布设必须规避高应力区，也就是需要采取巷道内错、外错或平移的布设方式。为降低顶板维护难度，还需在顶板预留一定厚度的煤皮，这又会在一定程度上提高采出率。图1为分层开采平面布设示意图。以A矿2#煤层首采区为例，如果采用分层开采工艺进行下分层回采，单个作业面需增加煤柱损失8.0×105t，预留假顶会损失煤炭1.41×106t，合计损失可达到2.21×106t，整个下分层布设回采面14个，共计损失煤炭近3.0×107t。d)在相同的煤层赋存条件下，进行分层开采会使得自然发火的可能性增大，尤其对于2#煤层而言，即使上分层回采中未发生煤层自燃现象，但势必会使得顶板岩层结构被损害，从而构成不规则“三带”，导致采空区漏风。这些均会大幅提升下分层回采自然发火的可能性。e)2#煤层厚度变化起伏较大，进行分层开采无法很好地适应厚度变化，会使得回采率降低。

3综合对比分析

如果选用大采高分层开采工艺，下分层回采中不可避免地会出现煤柱和煤皮留设损失，并会在一定程度上对巷道维护造成负面影响；如果选用综放开采工艺，不仅能够实现2#煤层的一次性回采，还能够显著优化生产规模，增加产量，并大幅简化生产系统，便捷日常管理，降低生产成本投入。虽然坚硬的顶板会在一定程度上影响冒放效果，但采取针对性的人工预裂措施可以有效规避相关问题.

4结语

采煤工艺的正确选择不仅能够提升回采作业效率，增加收益，还能够降低回采作业管理操作难度，提高回采作业安全。因此，在生产实际中，矿井管理者应当进行针对性的总结分析，结合实际地质状况选择最佳的采煤工艺，实现采煤作业综合效益的最大化。

参考文献：

［1］孙东飞.彬长矿区多重灾害条件下工作面采煤方法及工艺参数研究［J］.煤炭工程，2019(4)：1-5.

［2］郑建平.复杂厚煤层回采工作面采煤方法研究［J］.煤矿开采，2018，23(3)：25-29.

［3］李建强.大倾角厚煤层综放开采综合技术探析［J］.能源与节能，2018(5)：139-140.

［4］拓龙龙，吴震，张宏波.特厚煤层大采高综放工作面成套装备与技术研究［J］.内蒙古煤炭经济，2017(21)：36-37.

［5］侯建国.厚煤层采煤方法的选择与实例分析［J］.机械管理开发，2017，32(9)：102-103.

作者:曹胜飞 单位:同煤集团挖金湾煤业公司