开采研究（精选12篇）
开采研究 篇1
煤炭开采方式有露天以及井工两种, 我国目前绝大多数采煤活动都采用井工的方式进行, 此方法容易造成山体或地底出现巨大坑洞, 时间一长, 极易发生地质灾害, 不仅破坏自然环境, 还会毁坏耕地, 更严重威胁着人民的生命财产安全。目前, 绿色开采的理念已经得到了一定程度的推广, 利用廉价的充填材料, 将其充入采空区后, 可以防止地面或山体塌陷, 并提高资源利用率。
1 技术研究
1.1 绿色开采理念
我国是极度依赖煤炭资源的国家, 而以当前的技术条件, 无法全面采用其他资源取代煤炭在能源中的地位, 煤炭的开采已经造成了非常多的不利影响, 除了煤炭本身所造成的环境污染问题以外, 在煤炭开采过的地下会形成巨大的采空区, 极其容易造成地质灾害[1]。目前的形势是, 我国迫切需要更多的煤炭资源, 但大量的煤炭开采又会造成更多的采空区, 引发更多的地质灾害。在此严峻的形势下, 解决资源开采与环境保护之间的矛盾就成为核心问题, 正是在这种背景下, 绿色开采理念应运而生。
从广义上的资源角度来看, 应对煤矿采集区范围内包括煤炭在内的地下水、煤层气、土地以及其他矿物都加以开发和利用。目前, 煤炭开采引发环境灾害的主要问题都在于煤炭开采的岩层运动, 这一地区的岩层在被开发之前是不会发生任何事件的, 然而人类的活动彻底打破了它的平衡, 开采煤矿后, 这一地区的岩体遭到破坏, 因此导致此地区的地质结构和生态环境都变得非常脆弱, 而绿色开采体现就是建立在此之上的, 如图1所示。
1.2 填充开采技术
充填开采技术具有很强的实用性, 它利用廉价的材料, 填充采煤采空区的空间, 主要使用水砂、膏体等材料, 这些材料以往都是废弃物, 用来填充采空区, 既经济, 又妥善处理了垃圾物品。填充采空区能够从根本上缓解煤炭开采所造成的次生伤害, 并且能够有效提高煤炭的回采率。
其实, 填充采煤采空区并不是现代人的专利, 早在一个世纪以前, 就有矿工用废弃的石料填充整个煤炭的采空区, 但当时这种方法只是偶然行为, 不具备系统性和规划性。真正开始重视充填采空区是从20世纪30年代开始的。最开始通常采用干式充填的工艺, 使用的基本是煤矿开采的固体废弃物, 这样既有利于地质结构的稳定, 也简单地处理了矿山的废料等。但这种技术也有缺陷, 因此50年代开始, 用水砂填充采空区成为一种新的方式。但水砂也不是最完美的, 依然存在缺陷, 直到80年代, 膏体填充技术的开发利用才有效地解决了曾经所使用材料会出现的问题及缺陷。膏体充填是目前各矿区使用最广泛的新技术, 同时也受到越来越多的重视。
2 材料研究
2.1 充填材料的发展
根据充填技术的发展历程, 充填材料的发展大致和其相似, 充填材料是决定充填工艺和成本的核心因素。随着充填技术的发展, 充填材料也在不断发展当中。
最早的充填材料为干式充填料, 这种材料就是采矿区随处可见的石块或砂土等自然资源, 也包括工业废料 (固体) 等填充料, 这些材料被运到需要填充的矿井, 这样的填充材料会产生很多很大的缝隙, 结构非常松散, 并不十分稳定[2]。而且搬运这些材料需要耗费大量的人力物力, 不仅极大地消耗了时间成本, 还耗费了大量的运输和操作费用, 可谓得不偿失。
这之后, 水砂材料流行起来, 它是和干式填充料配合使用的, 先用大块的干式填充料填充整体空间, 然后灌入水砂填充缝隙区域, 最终填满整个采空区。此种材料只是干式填充料的补充, 并没有什么实质上的提升。
目前, 最先进的填充材料为胶结充填材料。胶结料具有低廉的成本和便捷的操作方法, 这种材料的原料来源相当广泛, 几乎随处可见, 成本极低, 并且胶结料具有足够的物理力学性能, 能够胜任采空区充填料, 更关键的是, 胶结料既不会是填充区产生大的缝隙, 也不会浪费大量的人力物力成本[2]。胶结料采用新的工艺和材料, 降低了水泥单耗量, 却不会降低填充的强度, 是目前最受欢迎的材料。
2.2 充填材料的研究方法
通过地面进行高压传输, 最终输送至指定位置, 材料固化后, 在支撑上覆盖新的材料, 由此可见, 充填材料的强度和稳定性及流动性是关键。
材料的不同成分所占比例要准确计算并配制, 将组分材料分为主材料、辅助材料和添加剂, 利用组分材料进行交叉配比, 通过实验的方式可以确定填充物的最优配比方案, 还有助于研究填充材料的微观特征。
3 结束语
煤炭资源是我国含量最丰富的化石资源, 也是我国使用比例最大的化石资源, 开采煤炭这种固体资源时, 一定会造成采矿区地下形成一片巨大而密集的采空区, 如果弃之不管就很有可能造成自然灾害, 因此, 才要发扬绿色开采的理念, 及时填充已开采区域, 保护地质结构, 保护自然环境。
参考文献
[1]王晓东.基于绿色开采理念的煤炭充填开采技术研究[J].陕西煤炭, 2012, 05:48-50.
[2]李建东.基于绿色开采理念的煤炭充填开采技术研究[J].技术与市场, 2016, 08:70-71.
开采研究 篇2
新密市环境保护局)
一、煤炭资源开采的环境治理
煤炭资源开采对生态环境的影响主要表现在对水资源和地表土壤及植被的破坏上，导致一定范围内地表塌陷和地下水位变化。其后遗症有：地表移动盆地、产生地裂缝出现塌陷坑、土地自生的机能受到毁灭性破坏，永久积水或季节性积水，加速农田土壤盐渍化。随着工业迅猛增长，大量老矿区问题尚未解决，新矿又不断开采，煤矿与生态环境的对立关系不断激化。充分利用工程措施的控制性和速效性，同时发挥植物措施的长效性，植物措施和工程措施相结合，土地整治与复垦措施相辅，以植物措施为主，全面防治与重点防治相结合；发挥各项措施的综合防护效能，实现总体防治目标。
(一)矿井生产、施工环境保护措施
1.项目施工过程是加强管理，要采取少占少破坏，尽量不占不破坏的原则，施工过程中损毁的灌木，要制定补偿措施。
2.掘进工作面在接近含沙层，必须打超前钻孔控防水，井下有突水危险的地区，必须在其附近设置水闸门或水闸墙，在掘进工作面或其他地点发生明显的突水征兆或大量涌水时，应立即停止作业，采取相应保护措施，确保含水层不受破坏，保证当地饮用水安全。
(二)工程施工营地、料场临时占地及弃渣堆放占地会破坏地表植被，临时占地在施工结束时应进行绿化，恢复植被。
(三)对矿区中废水都应建立与之相配套的矿井水斜管沉淀池和地埋式一体化生活污水处理设施。使其达到《煤炭工业污染物排放标准》后才能外排，并尽量进行综合利用。
(四)工业场地绿化美化区
1.由于工业广场既是煤矿开采基地，又是职工生产生活场所。因此，水土流失防治措施既要具备保持水土功能，又要满足提高环境质量的要求。在做好排水、边坡防护的前提下营造分割林带划分功能区，同时对厂区道路和空地进行绿化美化，使之成为生态矿区、园林矿区。
2.建议在办公楼前栽植观赏性较强的树木、花卉，并辅以绿地；锅炉房、污水处理站、煤仓等产生粉尘、噪声大的生产系统四周，职工宿舍楼前，应以乔、灌林相配种植，以防尘降噪。
(五)排矸石场地
对矸石场治理采取的主要措施有以下几种：一是建拦渣坝，作用是拦蓄弃渣；二是渗水盲沟，其作用是有效排除弃渣区域沟道渗水，防止拦渣坝坝体因沟道长期渗水浸泡而损坏；三是排水沟，主要用于排除弃渣堆积面上的汇流洪水，四是弃渣场封闭，作用是防止矸石自燃。
(六)沉陷区的治理
1.开采中应加强对靠近山区矿区山体滑坡的监测、监控工作，采取预防措施，对土崖和坡度大于45度以上坡度，设置危险标志，在边缘修建排水沟，减少雨水对其的润滑，在重点保护区修挡土墙等。
2.面对煤矿塌陷区的种种问题，国内的应对大多还停留在湿地利用、土壤复垦等技术层面，对煤矿的塌陷采取一对一解决和修复，这种往往难以治本，事实上问题的解决必须从更大空间视角出发。
3.结合开采对村庄搬迁和建设社会主义新农村的要求，从经济、社会、自然和谐的角度规划煤田内农村改造建设，使村庄迁移与新农村建设规划相一致，形成规模较大的村民聚居点，公共设施得到优化，使人民生活更加安居乐业。
二、生态恢复几种补偿制度
(一)预防性生态补偿制度----煤炭资源开采生态风险基金制度
煤炭资源开采，会导致大面积生态破坏。因此，建议建立预防性生态补偿制度。其资金来源于开采者、地方财政收入或者专项资金等，其资金使用主要范围是针对开采者没有能力承担的部分。
(二)补救性生态补偿制度
1.煤矿环境治理恢复保证金制度。项目可行性方案，要进行环境影响评价，环评中确定哪些是污染的主要原因。为此，开采者应建立煤炭开采环境治理恢复补偿保证金，用于对污染和破坏的治理与恢复。此种制度属于补救性生态补偿制度，依据“谁开采，谁治理”的原则，保证金由开采者筹集，资金多少主要取决于生产规模大小、自然环境条件、开采技术条件等因素条件。同时，资金要保证足额到位，专项使用于治理和恢复生态环境以及居民的补偿。建议此项基金应有环保部门进行监督，承担监管责任。
2.煤矿环境损害行政补偿制度。煤炭开采者对生态污染和破坏，会导致矿区居民人身、财产及环境权益损害。其中，环境污染侵权损害有的因加害主体难以确定、或支付能力有限、已经破产、关闭等原因，致使受害人无法获得适当赔偿之事时有发生。在环境污染侵权诉讼中，举证责任倒置、因果关系推定困难，受害人要取得胜诉十分不易，即使胜诉，有时也很难将赔偿真正落实到位，使受害者的损失得到有效补偿。为此，建立煤矿环境损害行政补偿制度。首先，要有矿业行政管理部门建立环境损害行政补偿金，资金来源于煤炭资源的开采者、政府财政收入或专项资金等。
3.矿区生态补偿转移支付制度。借鉴我国森林生态效益区际补偿的经验，依据矿产资源开采经济上正外部性和生态环境上的负外部性利益冲突协调原则，建立矿区生态补偿转移支付制度。开采出来的煤及其附属产品具有准公共物品的性质，虽说矿业城市是矿产品的制造者，但矿业城市并不能阻止其他工业城市消耗矿产品，并且制造矿产品的最终目的也是为了工业城市的消耗。
三、结论
井田边界开采风险预测研究 篇3
关键词：井田边界 断层 风险预测
1 煤系地层特征
井田煤系地层为二迭系，厚约800m，其下统山西组、下石盒子及上统上石盒子组为主要含煤地层，含煤40余层，已定名34层，自下而上分A、B、C、D、E五个含煤组。下部A、B、C三组为开采对象，含可采与局部可采煤层13层，总厚度22.95m，含煤系数5.47%，其中C13、B11b、B9b、B7b、B4b、A1为本区主采煤层。含煤地层岩性主要由细～粗砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、铝土岩、煤层等组成，属河湖相沉积建造。
2 井田边界地质构造特征
井田构造复杂，自西向东发育的主体构造有F3-4、F4、F5等一系列高角度同倾斜切正断层，煤岩层走向受断层牵引作用而西扭，尤其在F5断层附近，受构造张扭作用煤层走向变化更大，形成宽缓褶曲构造。断层发育特征：①F3-4、F4、F5均为正断层，属张扭力学性质，断层带内充填有角砾岩及断层泥等。②断层走向与煤层走向斜切夹角在38°～45°之间，断层面陡立，倾角70°以上，与煤层同倾，落差向深部增大。③三条主断层间距近乎均等，沿煤层走向间隔240m左右，近似平行展布。④断层组合型式为阶梯状，走向上由西向东煤层逐级抬升。⑤旁侧次生断层极其发育，对开采影响很大。
3 井田边界水文地质特征
3.1 第四系冲积层流砂层含水层及“天窗”区 第四系冲积层不整合覆盖于煤系地层之上，总厚15～38m，自上而下可分为表土层、流砂层及泥灰岩三层结构。流砂层厚5～11m，孔隙度32.73～35.16%，给水度26%，单井涌水量q=0.69～3.42L/s.m，渗透系数k=3.09～17.73m/d，结构松散为地下水所所饱和，富水性强，水位标高+15～18.5m，属孔隙承压含水层。泥灰岩厚0～16m，直接覆盖于煤系地层之上，由西向东厚度变薄至尖灭，由南向北逐渐增厚，岩性复杂，q=0.001～0.029L/s.m，k=0.002～0.45m/d，属弱透水或不透水层，为水体下采煤的良好隔水层。
3.2 煤系地层砂岩富水性 煤系地层隐覆于第四系地层之下，基岩面标高+5～-24m，其中C13、B11b、B9b、B4b、A2五个煤层顶板砂岩为脉网状裂隙含水层，富水性受控于裂隙发育程度，不同块段差异很大。
3.3 太原群灰岩含水层 太原群地层总厚约120m，含薄～厚层状灰岩10～12层，厚约56m，为矿井直接充水含水层，富水性受岩溶发育程度控制。按其层间距自上而下分为C3-Ⅰ、C3-Ⅱ、C3-Ⅲ三大组，其中第一组中的C33上、C33下两层灰岩较厚且赋存稳定，为主要含水层位。第一层灰岩C31与A1煤层法距17.0～24.8m，按淮南矿区临界突水系数0.05Mpa/m计算，A1煤层底板隔水层可承压0.85～1.24Mpa。
4 开采风险预测
4.1 断层风险 断层是地壳运动引起岩层变形、断裂直至发生明显位移的地质现象，使地层失去连续性，其规模取决于构造应力大小、煤岩层组合特征及物理力学性质等因素。该边界采区共发育F3-4、F4、F5三条张扭性高角度斜切正断层，落差大，切割煤层多，主断层旁侧走向100m范围内次生断层极其发育。根据区内两个矿开采资料统计，在F3-4至F5断层间走向500m左右的范围内实见落差0.8m以上的次生断层25条，跳压开采11次。这些次生断层造成煤层的频繁变薄断失，顶底板岩性破碎，巷道压力大，极易产生顶板事故，同时也是水、煤与瓦斯突出等灾害发生的诱因，因此断层是开采风险最大的地质因素。
4.2 水害风险 ①本区各煤层露头全部位于河流下，尤其是B9b～C13煤层露头处在面积达3.1万m2的第四系新地层“天窗”区下，丰富的流砂层水直接通过“天窗”补给B9b、B11b、C13老顶砂岩含水层，因此这三层煤采掘时的顶板出水风险最大，并已被以往开采证实。据统计，此顶板砂岩水量大于5.0m3/h以上的出水次数高达14次，其中以B9b顶板砂岩出水量最大达86.4m3/h。②大量发育的张扭性斜切正断层，既是储水空间，又是导水通道，从实际揭露看，其含水导水性较弱，但一旦被采掘应力激活后仍然可能好展成为良好的导水通道。③受F5大断层的切割和位移，该矿开采的断层上盘A1煤层与下盘A1底板太原群第三层灰岩含水层C33对接，这就加大了灰岩突水的风险。
4.3 煤与瓦斯突出风险 该采区内C13、B9b、B7b、B4b、A1为突出煤层，影响煤与瓦斯突出的三个主要指标是地应力、瓦斯潜能、煤的物理力学性质，前两者更具决定性。①根据矿井成果资料及实际开采情况，该区-200～-530m水平间的瓦斯含量：C13为2.29～8.64m3/t、B9b为9.78～13.91m3/t、B7b为7.64～13.73m3/t、B4b为6.35～11.94m3/t、A1为2.39～10.2m3/t，较相邻采区瓦斯含量偏低，这主要是因为一系列张扭性正断层切割煤系地层，导致瓦斯沿构造裂隙通道获得一定程度的渗透逸散，瓦斯潜能相应释放，但随着埋深的增加各煤层瓦斯含量仍增势明显，其中以A1煤层瓦斯含量增幅最快，这预示了向深部煤与瓦斯突出危险性不断加大。②本区煤与瓦斯突出的最大风险因素是局部应力集中。由于本区断层发育，采空区众多，断层附近存在残余构造应力，采空区边界附近存在高应力区，使煤层处于强挤压状态，有利于构造煤的形成和发育，因此断层附近和采空区附近的高应力区突出危险最大。如该矿东四采区A1煤层在距F5断层50m之外自-400m向下施工开切下山时，预测指标频频严重超标，因突出危险太大被迫停掘。
4.4 资源风险 基于边界采区复杂而特殊的地质及水文地质条件和以往的开采历史，F3-4、F4、F5主构造面旁侧的次生断层多，顶板水害威胁大，丢采、弃采、跳采现象极为普遍，采区及工作面回采率低，根据断层格局和水害威胁程度可以预测，C13～B7b煤层在F3-4～F5断层间约占采区35%的资源风险较大，而B4b、A1及F3-4断层以西各煤层资源风险较小。
5 结论和建议
①全面细致地交换分析两井边界采区地质、测量、水文资料，是降低各类开采风险的重要技术保证。②呈台阶状组合、平行状展布的F3-4、F4、F5主控断层是产生该边界采区高开采风险的最本质原因。③第四系新地层泥灰岩“天窗”区及大量断裂构造的存在是本区顶板砂岩水害频发的主要原因。④该边界采区A、B组煤突出倾向较大，尤其在断层附近和采空区附近的高应力区突出危险性最大，巷道布置和开采顺序要充分考虑与突出煤层的关系。⑤该边界采区因为断层和顶板水害而存在一定的资源风险，开采设计时应考虑以最小的巷道投入作探索性开采的方案。
参考文献：
[1]柴登榜，等.矿井地质工作手册.北京：煤炭工业出版社.1986.
开采研究 篇4
1 区域地质采矿条件
1)地层。
井田内为典型的黄土高原地貌,地表大部为上第三系、第四纪所覆盖,仅在较大的冲沟中有基岩出露,出露地层有奥陶系中统(O2),石炭系中统本溪组(C
2)构造。
井田为一宽缓的不对称的向斜构造,该向斜是中阳—离石向斜的次一级构造。向斜轴在井田的南部走向为北北东,中部走向为近南北,向北逐渐转向北北西。该向斜轴部较宽缓,两翼倾角相差很大,东翼较缓,倾角为1°～5°,西翼较陡,倾角为15°～25°。
3)煤层。
井田内含煤地层由石炭系上统太原组和二叠系下统山西组构成。井田内共有7层可采煤层,自上而下山西组有03号、3号、4号、5号煤层,太原组有6号、8号、10号煤层。其中,8号、10号煤层全区可采,4号煤层全区大部可采,03号、3号煤层局部可采,5号、6号煤层仅个别见煤点可采。现开采4号煤层,煤层厚度0.29 m～2.02 m,平均厚度为1.51 m,顶板岩性以泥岩、砂质泥岩为主,底板岩性以砂岩、粉砂岩为主。结构简单,偶含一层厚0.05 m的夹矸。
4)采掘情况。
4113工作面位于一采区轨道下山西南侧,地面无建筑物,工作面标高710～733,地面标高1 050 m～1 090 m,埋深305 m～375 m。离石煤矿4113工作面现在开采4号煤层,该工作面开采厚度1.7 m,设计采高1.7 m,循环进度0.8 m。采煤方法为走向长壁全部垮落法,一次采全高。一采一冒式管理顶板。配置MG240/300-WB型双滚筒采煤机,SGZ- 630/220型刮板输送机,配合DW-20型单体液压支柱,3.0 m ∏型梁支护。
2 观测站地形地貌
本次布设观测站选择了4113工作面,走向观测线处于东西方向,地形是中间高,两面低。工作测点大部分位于山脊两面的山坡上。其中位于山脊西南方向的地表坡度大约为26°,位于山脊东北方向的地表坡度约为25°,倾向观测线位于山脊东北方向的山坡上。整个观测线都布设于第四纪的黄土覆盖层上。
3 地表移动观测站布置和观测
4113工作面设计长540 m(切眼至停采线距离510 m),宽150 m。开采4号煤层,底板标高710 m～730 m,煤层倾角约3°,属于近水平煤层,煤层厚度1.65 m～1.88 m,平均厚度1.7 m。布设一条走向观测线ZB,观测线长730 m,其中控制点点间距50 m,控制点3个,每隔20 m(水平距离)布设一个工作测点,工作点30个;倾向观测线布设1条(QA线),位于工作面中部,观测线长530 m,布设工作点19个,3个控制点。共布工作测点49个,控制点6个,测线总长度为1 260 m。控制点和工作测点采用混凝土现浇而成。观测站的连接测量、全面测量的各点平面位置均采用测距导线测定,高程采用测距三角高程。观测工作分为:观测站的连接测量、全面观测、单独进行的水准测量和地表破坏的测定及编录,根据生产实际具体调整观测了14次,合计观测22次。
4 地表移动时间过程及地表移动规律
4.1 地表移动与变形动态分布特征
4113工作面开采4号煤层,煤层厚度1.7 m,开采深度317 m。采深和采厚比为186,地表的移动和变形属于连续变形。走向长为540 m,其采宽采深比
4.2 地表移动特征分析
1)边界角。根据走向及倾向观测线最终的地表下沉分布曲线,以下沉10 mm作为判断地表移动盆地边界的标准,确定走向边界角为55°36′,上山边界角为55°21′。2)移动角。根据最终实测数据确定:走向移动角为71°40′,上山移动角为72°59′;由于本区没有松散层移动角资料,故所求的移动角均为不考虑松散层情况的综合移动角。3)工作面超前采动影响距(D)。工作面超前采动影响是指地下煤层工作面开采引起的地表移动超前于工作面位置的影响边界(下沉10 mm),一般以超前影响角(ω)确定。山西神州煤业有限责任公司煤矿4113工作面开采4号煤层,该区域采深(H)为317 m,根据实测资料分析、计算工作面超前影响距为95.1 m,超前影响角(ω)。4)采动影响延续时间(T)。煤矿地表移动观测资料表明,4113工作面开采地表移动的总时间约为309 d,移动初始期(开始下沉10 mm至每月下沉量小于50 mm)约占总延续时间的1%,移动活跃期(每月下沉量大于50 mm)约占总延续时间的40%,移动衰退期(每月下沉量小于50 mm至连续6个月下沉量小于30 mm)约占总移动延续时间的59%。5)地表最大下沉速度(Vm)。4113工作面开采时,初期由于受地质构造影响开采速度较慢,属于非正常开采期。2006年7月15日基本恢复正常生产,2006年12月23日工作面回采完毕,开采时间大约192 d(6个多月)。在这期间工作面平均推进速度为C=3.07 m/d,最大下沉值为991.29 mm,最大下沉速度为4.91 mm/d。6)地表最大下沉速度滞后角(Φ)。井下煤层采动引起的地表最大下沉速度一般发生在工作面下方的一定距离(S)上,即最大下沉速度的发生滞后于工作面,其滞后距离一般可用最大下沉速度滞后角(Φ)来表示。4113工作面开采深度为317 m,最大下沉速度滞后距离32 m,地表最大下沉速度滞后角为84°14′:Φ=arccot
5 结语
1)矿区地处山区和丘陵地带,采煤沉陷区虽无明显的沉陷盆地,但地表采动裂缝、采动滑移和采动滑坡现象随处可见。由于山区存在附加滑移,采煤沉陷影响范围比类似地质采矿条件的平坦地区加大,沉陷区内的移动变形也更为严重。2)山西神州煤业有限责任公司煤矿4113工作面盖山厚度较大,开采煤层薄,采深采厚比较大
摘要：通过对矿区地质条件及地形地貌的综述,研究了矿区地表移动观测站布置、地表移动与变形动态分布特征以及地表移动规律,结果表明:该区地表沉陷规律基本符合山区地表移动规律。
关键词：矿区开采,沉陷,地表移动规律
参考文献
[1]何万龙.山区地表移动规律及变形预计[J].山西矿业学院学报,1985(9):45-46.
[2]康建荣,何万龙,胡海峰.山区采动地表变形及坡体稳定性分析[M].北京:中国科学技术出版社,2002.
[3]邹友峰,邓喀中,马伟民.矿山开采沉陷工程[M].徐州:中国矿业大学出版社,2003.
[4]煤炭科学研究院北京开采研究所.煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用[M].北京:煤炭工业出版社,1981.
[5]何国清,杨伦.矿山开采沉陷学[M].徐州:中国矿业大学出版社,1991.
[6]北京煤炭科学研究所.煤层覆岩破坏的基本规律[R].1977.
[7]刘宝琛,廖国华.煤矿地表移动基本规律[M].北京:中国工业出版社,1965.
[8]中华人民共和国能源部.煤矿测量规程[M].北京:煤炭工业出版社,1989.
[9]吴立新,胡世彬.山区厚硬覆岩条件下采动损害特征[J].水文地质工程地质,1994(3):123-124.
开采研究 篇5
摘要：通过分析传统采矿工程对环境的不利影响，阐述了绿色开采在采矿作业过程中的重要意义，研究分析了矿产与瓦斯共采技术、绿色处理矸石的技术、保水开采技术组成的绿色开采技术体系。
关键词：绿色环保;采矿技术;工程技术
引言
由于矿产开采会对周边环境造成一定程度的破坏，政府环保部门和矿产相关企业要及时对采矿施工方法进行改善，对已经开采的矿区制定后期修复方案。矿产开采过程中绿色开采技术的运用，减少对周边环境的破坏，有助于人与自然和谐相处的可持续发展。
1传统采矿工程对环境的不利影响
1.1采矿工程对水资源的破坏
在采矿作业过程中，由于破坏了地层结构造成大量地下水排至地表，导致地下水水位大幅下降。同时，由于开采造成的地表破坏，周边地下河流或地上河流干涸，导致人们日常生活和农业种植严重缺水。周边地表植被也因缺水而干枯，进而形成沙漠化。据不完全统计，我国每年由于采矿工程而受破坏的水资源有24亿m3;而在西部地区，人们日常生活用水受到破坏程度比较严重[1]。
1.2采矿工程对土地资源的破坏
采矿工程对土地资源的破坏形式有多种，主要有：水土流失、土地沙漠化和地表塌陷等。据国土资源管理局的调查显示，目前我国因采矿工程导致的地表塌陷面积已经超过40万公顷，这相当于每开采1万t的原煤，就有0.3公顷的土地塌陷，这一数据正在以每年0.05%的速度在增长。在煤矿的开采过程中，一般都会有矸石，其含量约为煤炭总量的20%，不进行及时的处理，矸石积累量会越来越多。目前我国存放矸石所占用的土地面积远超1万公顷，政府相关环保部门要督促相关矿产企业合理处理矸石闲置问题。
1.3采矿工程对大气的破坏
在采矿过程中由于环境的变化，会产生大量有毒有害的气体，如CO2、CH4、SO2等。这些气体不但会增加开采的难度，也会污染大气环境，其中CO2等气体是导致全球性变暖的主要成分。由上述可见，我国矿产开采过程中所导致的大气问题，且矿区环境容量不能承受如此巨大的污染量，而矿产又是国家发展必不可少的资源。因此，我国环保部门要积极敦促矿产企业，及时研发绿色开采机械设备，采取绿色采矿措施，最大限度的降低采矿工程对周边环境的破坏。
2应用绿色开采技术的必要性和重要意义
2.1矿井中资源的再利用
在矿产开采过程中，要尽量避免对周边土地资源的破坏。广义上的矿区资源主要包括煤层内存在的瓦斯、矸石、地下水及周边矿床等。对于矿区资源要做到物尽其用，在保证矿区周边环境不被破坏的情况下，对矿区资源进行合理开采、利用[2]。以往矿产企业在开采过程中，只专注对瓦斯进行防治，保证在矿产开采过程中不出现安全事故。但在这过程中，却忽略了瓦斯的益处。矿井水和地址类型，通常是根据矿井的涌水量、地质水文条件等相关参数来进行划分。在开采过程中，矿井水通常被当做水害来处理，这是对水资源的浪费行为。因此，矿产企业在对地下水进行防治时，要对其他资源进行合理的利用，这不仅可以为公司节约采矿成本，还可为公司带来巨大的副产值。
2.2绿色开采技术的相关理论问题
矿产开采过程导致的一系列环境问题，是对地层破坏带来的结果。如果地层被破坏导致岩层运动，不仅增加了矿产开采的难度，还会形成裂隙岩体。矿产绿色开采技术的.主要理论基础是：对开采过程中出现的各类岩层变化规律进行总结分析，从防护的角度总体开展工作，进而利用先进设备或措施对矿区资源进行科学、合理的处理，使得物尽其用，以减少因采矿工程而产生的一系列环境问题。
3绿色开采技术的相关技术体系
3.1矿产与瓦斯共采技术
瓦斯是导致全球变暖的一种气体，同时也是绿色环保的清洁能源。在矿区由于存在大量瓦斯气体，采矿过程中稍不注意便会引发重大安全事故。因此，要尽量将瓦斯气体合理进行资源化，建议采取以下措施、技术进行开采：一是开采前的瓦斯抽采技术，在全面开采工程开始之前，对矿井内、煤层内的瓦斯气体抽出，这很大程度上降低了矿井安全事故的发生机率。但由于我国矿井内透气性普遍不高，针对这种情况，瓦斯抽采技术需要更进一步的改进。二是矿产、瓦斯共采技术，在开采完矿产之后，采空区会产生压力差释放大量瓦斯气体，此时再进行瓦斯的抽采。三是对开采完的废弃矿井抽采瓦斯，废弃的矿井煤层蕴含大量瓦斯气体，针对这种情况，可以利用岩层内部的裂隙，科学地进行瓦斯抽采。
3.2绿色处理矸石技术
我国采矿过程中，每年都至少有5亿t的矸石废弃。大量的矸石闲置没有及时进行处理，对地形地貌有严重的影响。同时由于矸石在40~50℃时会发生自燃，这不仅对大气造成污染，还增加了火灾等事故的发生概率。如果政府环保部门不督促矿产企业对矸石及时进行处理，就会增加事故的发生几率，造成环境污染[3]。因此，各地政府环保部门要建立完善的监督管理制度，以敦促相关矿产企业及时采取合理的措施，或是开发减少采矿工程中矸石排出的绿色开采技术。减少矸石排出量还可以从优化巷道布置结构入手，但相关挖掘技术又涉及到对巷道的维护技术上，而随着采矿的不断深入开展，就不得挖掘岩石巷道。因此，要避免安全事故和污染的产生，就要对现行采矿措施或技术及时进行更新，同时根据不同矿层情况，采取不同的采矿措施，尽可能减少矸石的排出量。
3.3保水开采技术
保水开采技术和防止溃水开采技术有很大的不同，防止溃水开采技术要求开采工作严格按照规章进行的预防措施;而保水开采技术是在进行矿产开采的同时，保证周边地质水文不受很大影响。在某些地区，在矿产开采完之后岩层还会发生间断性运动形成地下漏斗，随着降雨的增加会逐渐消失;但在一些地区，由于地质或开采方式的区别，矿产开采完之后会形成水洼，这对当地环境造成一定的影响。所以，矿产企业要严格按照政府环保部门的要求，采取合理的开采措施，不能为了利益就肆意破坏当地生态环境，始终要坚持科学、可持续的发展观念。
4结语
开采过程中出现的一系列环境问题，需要各级政府环保部门和相关矿产企业积极落实绿色发展观，针对各地不同的地质条件，制定科学的开采措施，同时需要矿产企业加大对先进开采设备的研发投入和加大对先进绿色开采技术的研究投入力度，尽最大可能降低采矿工程对矿区周边环境的影响。对已经进行矿产开采的地区，要及时制定综合性治理方案。
参考文献
[1]张西锋.采矿工程中绿色开采的应用分析[J].黑龙江科技信息，(15)：35.
[2]田张杰.采矿工程中绿色开采的应用浅述.山东煤炭科技[J]，(2)：185-187.
煤矿开采中绿色技术的应用研究 篇6
【关键词】煤矿开采；绿色技术；环境污染
煤矿开采中最直接的问题是环境污染，随着煤矿开采规模的扩大，环境问题日益明显，同时干预煤矿开采的安全性。站在煤矿绿色开采的角度上，煤矿行业应注重绿色技术的应用，降低煤矿开采中环境污染的力度，营造完善、可靠的开采环境，体现绿色技术在煤矿开采中的应用价值，深化绿色技术及环保排污的重要性。
一、煤矿开采对绿色技术的需求
煤矿开采对绿色技术的需求比较明显，绿色技术也是煤矿开采发展的必然结果。根据煤矿绿色化开采的实际状态，分析绿色开采的需求。
1、安全需求
安全需求是煤矿开采绿色技术的应用重点，通过规范开采技术防止煤矿开采出现偏差，做好煤矿开采的保护工作[1]。我国煤矿开采事业起步晚，发展缺乏成熟性，因而潜在很大的安全隐患，无法提供安全的采煤环境。煤矿开采绿色技术的安全需求，可以在安全管理、技术应用方面实行绿色化的控制，提供安全的开采环境，杜绝煤矿开采中的安全影响，煤矿开采根据安全需求的程度，规划绿色技术的应用，营造可靠的开采环境。
2、环保需求
环保需求是煤矿开采绿色技术应用的直接需要，防护煤矿开采引起的环境问题。煤矿开采对周围环境的破坏力度非常大，如：地质、空气、生态问题，严重时还会引起地质沉降、变形等。针对煤矿开采的环保需求实行绿色技术，保护煤矿周围的环境，避免出现环境破坏或资源损失。据有关数据统计，煤矿开采中的环保问题，水资源污染占30%、地质破坏占20%、生态及空气问题各占15%，其余20%属于物种、烟尘、土地方面的破坏。由此可见：煤矿开采中应积极推进绿色技术的应用，满足环保的需求。
二、煤矿开采中的绿色技术
煤矿开采中深化绿色技术的应用，结合煤矿开采对绿色、安全的需求，例举常用的绿色技术，如下：
1、充填开采
充填开采技术可以降低煤矿开采中的安全风险，着重解决沉降、瓦斯问题。充填开采时，工作人员需要将预先准备好的填充物，如粉煤灰，填充到采空区内，防止采空区发生沉降事故，而且提升粉煤灰等物质的利用效率，减少煤矿开采中的废物排放[2]。充填开采是绿色技术中的代表，其可缓解煤矿开采引发的环境压力，方法简单便捷。充填开采时只要协调好采空区的填充物即可，严格分配充填开采的应用。充填开采技术的优势明显，但是其在煤矿开采中消耗的成本较大，煤矿企业应最大程度的降低充填开采的投资成本，降低充填开采时的经济消耗，其中充填开采中的膏体充填方法效益最高，也是目前煤矿开采中最为常用的绿色方法。
2、保水开采
我国煤矿分布的地理位置较为广阔，再加上地质特殊，促使煤矿开采面临着透水风险，开采越深，事故发生机率越大，引发大规模的水资源浪费。保水开采能够规避煤矿开采对水资源的破坏，防护透水事故。保水开采绿色化的核心是岩层处理，压实岩层中的裂缝，强化岩层的密实性，进而隔断水资源径流的渠道，演化成具有保水作用的隔水带，保护煤矿开采周围的地下水。保水开采是一项成熟的绿色技术，其在具备隔水条件的煤矿开采中起到重要的作用，缺少隔水条件的区域内，保水开采的难度稍高，其为保水开采技术研究的重点。
3、综合共采
煤矿开采的过程中，受到瓦斯影响的机率较大，为提升煤矿开采的安全水平，需要积极发展综合共采的绿色技术[3]。瓦斯在煤矿中的含量高，是一种新型的资源，因此，我国在煤矿开采时，也实行瓦斯开采，利用共采的方式降低煤矿开采的风险。综合共采不仅是绿色技术，也是一项煤矿开采的模式，提升了瓦斯资源的利用效率，最主要的是降低煤矿开采环境内瓦斯的含量，营造安全的采煤空间。综合共采技术仍旧处于不断的研究中，近几年，在煤层结构相对简单的煤矿内，已经实现了综合共采，可应用到连续开采中，复杂的煤矿环境中，还要考虑其它因素的影响，以免降低综合共采绿色化的效益。
三、煤矿开采中绿色技术的发展
煤矿开采中的绿色技术，具有很大的发展潜力，我国非常关注绿色技术在煤矿开采中的应用及发展，结合煤矿开采的状态，加快绿色技术的发展速度[4]。规划绿色技术在煤矿开采中的发展方向，如：（1）创新发展，煤矿开采的传统技术，弊端明显，不符合煤矿绿色化开采的理念，深化绿色技术发展中的创新理念，促使煤矿开采技术可以达到安全、环保的标准，进而优化绿色化开采技术在煤矿事业中的应用；（2）热化学控制，其为绿色开采中的新概念，工作人员在煤矿地下开采中，采取控制燃烧的方式，利用煤炭热化学的特性实现气体转化，直接运输可燃气体，减轻煤矿绿色化开采的负担。煤矿行业根据绿色技术的实践应用，依照绿色技术的发展方向，加强煤矿开采绿色技术的研究力度。
结束语
煤矿开采对环境的影响越来越大，降低开采环境的安全水平，煤矿行业应意识到绿色开采的重要性，积极推进绿色技术在煤矿开采中的应用，体现煤矿绿色开采的效益，落实绿色开采技术的应用。煤矿开采事业的发展过程中，绿色技术占据的比重越来越大，成为煤矿开采的重点内容，体现了绿色技术在煤矿开采中的效益价值。
参考文献
[1]闫绍恭.浅论煤矿开采技术与工艺发展[J].科技资讯，2012，30：69.
[2]周远生.试论煤矿开采方法与技术应用[J].价值工程，2012，23：98-99.
[3]王建东.试析煤矿绿色开采技术及运用[J].科技创新导报，2012，33：5-6.
充填开采应用研究 篇7
王台铺矿为1958年建成投产的大型矿井,年产能210×104t/a,矿区建筑下压煤量占据全矿煤炭总储量的30%,其中六采区上部地表为村庄、学校等建筑密集区域,建筑下压煤储量500×104t多。为实现煤炭资源的充分利用,同时避免回采作业对地表建筑造成严重影响,尽可能降低地表沉降量,最终选择固体充填技术进行回采作业,实现了矿井经济效益、环境效益及社会效益的多赢。
1 充填技术与设备
1.1 充填回采面概述
王台铺矿现充填作业面为7204回采面,该工作面走向全长760 m,倾向全长150 m,工作面埋深介于-580 m~-540 m,对应地表存在学校、村庄等众多建筑。煤层厚度介于1.8 m~2.5 m,回采面直接顶为细砂岩,完整性良好,Ⅱ类;基本顶为黑色粉砂岩,Ⅰ类,工作面顶板状况整体良好。
1.2 充填支架
针对部分矿原本充填作业时必须配备专用设备、成本高、工艺复杂等缺点,王台铺矿联合高校针对自身地质条件一同开发了ZZ2500/3/20BC充填支架,整个支架由顶梁、底座、立柱、千斤顶、尾梁、输送机溜槽等组成,其相关技术参数如表1所示。
1.3 充填工艺
割煤机进刀后,随着刮板运输机机头和机尾的前移推动,工作面支架随之向前移动,待支架顺直后将充填运输机悬挂至支架后方。随后先开启充填刮板运输机,再开启轨道巷等其它矸石充填系统构成组件,充填刮板运输机上链进行矸石的运输充填,下链进行矸石的推平。刮板运输机上的溜矸孔每次仅开启2个,自下而上依次实施充填作业。采空区充填作业达成后,整个矸石充填系统伴随割煤机和支架的前移,步入下一个作业循环[1,2]。
2 矸石充填回采监测结果分析
2.1 回采面矿压显现监测分析
为有效了解矸石充填回采后回采面矿压显现规律,特对7204回采面充填前后的液压支架支护效果及轨道巷围岩变形状况实施实时的动态观测。
a)回采面液压支架支护效果分析。图1和图2所示分别为矸石充填前后液压支架支撑阻力分布示意图。
由图1和图2的对比分析可知:采空区实施矸石固体充填后,回采面液压支架的初始支撑阻力与最大支撑力均产生显著缩减,这表明采空区上覆岩层的沉降变形在充填采空区厚得到明显控制,顶板沉降对回采面的影响遭到削减;液压支架处于阻力恒定阶段时期,支架阻力随着矸石充入采空区而逐渐趋于平稳,这表明立柱压力始终低于支架额定阻力,立柱安全阀不存在开启的风险;依据现场实际观测与数据分析可得,采空区充入矸石固体后,回采面不再发生显著的周期来压现象[3];
b)轨道巷围岩变形分析。图3和图4所示为分别为回采面轨道巷矸石充填前后的巷道两帮与顶底板移近量统计示意图。
由图3和图4分析可知,矸石充填前后采空区轨道超前段巷道两帮与顶底板变形量发生显著降低。这表明矸石充填回采对上部覆岩的移动变形实现了有效控制,降低了顶板移动对两巷围岩的影响,显著提升了井下作业的安全性。
2.2 矸石固体充填回采地表变形监测分析
“三下”回采安全规程中明确规定:地表砖混建筑物Ⅰ级损坏变形值为:建筑物倾斜低于3 mm/m;建筑物水平变形低于23 mm/m。为探究矸石固体充填回采对地表建筑的影响,在王台铺矿7204回采面对应地表布置沉降监测站,对回采过程中和回采过后的地表位移沉降进行监测。工作面生产以来,每间隔10 d对地表沉降情况进行1次统计,统计结果发现地表沉降与变形数值均较小,沉降量最大值仅为125 mm,符合安全规程相关规定。
经分析研究可知,矸石充填能对采空区上部岩层的运动变形起到良好控制效果。矸石充填体的存在使得顶板沉降空间大幅减小,加之岩层自身膨胀性使得直接顶等断裂膨胀后进一步充填残余小空间,使得地表基本不会出现沉降变形;当然7204工作面回采时间较短,其采动影响可能尚未波及地表,待回采结束后随着岩层压实,地表必然还会发生一定的变形沉降,但理论分析与计算可知,进一步变形量有限,最终不会超过Ⅰ级损坏变形所规定的数值,不会对地表建筑物造成大的影响[4]。
3 充填回采效益与前景分析
此次选用的矸石充填工艺兼具成本低、工艺流程简便、充填料获得方便等诸多特点。王台铺矿自2011年推行上述充填工艺以来,先后完成7203、7204、7205等多个工作面的回采作业,消灭废弃矸石5×104t多的同时,置换出煤炭资源近6×104t。其相较于以往的条带开采,虽初期设备投入较高,但多回收煤炭资源近3×104t的同时缩减矸石占地10 000 m2、规避地表沉降事故的发生,并缓解了井下运输压力,使企业综合经济效益提升的同时,帮助企业树立了良好的社会形象,获得了广泛的社会好评[5,6]。
4 结语
伴随着煤炭资源的进一步枯竭和环保意识的不断深入,煤炭绿色开采已成为未来煤炭产业发展的必然趋势。矸石固体充填开采作为一种已经过实践检验、行之有效的绿色开采手段,对于实现“三下”压煤的充填利用意义重大。作为一名合格的矿山技术人员,必须积极学习相关专业知识,探寻实现综合机械化充填工艺进一步推广使用方法和途径,为实现煤炭产业的绿色、长久发展提供有益推动。
摘要：针对矸石固体充填工艺,结合具体工程实践,概述其关键设备与工艺流程的基础上,结合现场实测对其应用效果进行分析论述,实践表明矸石固体充填工艺不仅能对由回采导致的地表沉降进行有效控制,还有助于提升煤炭采出率,延长矿井服务年限,提升矿井经济效益与环境效益。
关键词：充填开采,关键设备,实测分析,效益分析
参考文献
[1]胡炳南.我国煤矿充填开采技术及其发展趋势[J].煤炭科学技术,2012(11):1-5.
[2]邓雪杰,张吉雄,周楠,等.特厚煤层长壁巷式胶结充填开采技术研究与应用[J].采矿与安全工程学报,2014(6):857-862.
[3]谢生荣,张广超,何尚森,等.深部大采高充填开采沿空留巷围岩控制机理及应用[J].煤炭学报,2014(12):2362-2368.
[4]张书国.建筑物下压煤充填开采固体充填材料优化与应用[J].煤矿开采,2013(1):66-69.
[5]刘建功.千米深井充填开采技术及装备研究与应用[J].煤炭科学技术,2013(9):58-61.
矿山安全开采管理研究 篇8
目前, 在我国存在着数量众多的非煤矿山, 其中大部分是小型的矿山, 由于管理以及开采技术方面的落后, 存在着很大的安全隐患。据不完全统计, 每年我国死于非煤矿山事故的人数非常多, 发生伤亡的人数仅次于煤矿和交通事故。严峻的现实提醒我们, 一定要加强对非煤矿山安全开采的管理工作。非煤矿山开采中重大事故的发生, 主要是由于在技术管理方面存在缺陷, 所以, 加强对非煤矿山的开采管理, 一定要通过加强技术管理来实现。
1 技术管理对安全生产具有重要的意义
想要实现非煤矿山的安全开采, 要求我们在管理方面, 采用多种管理方式与生产技术相结合的综合管理体系, 安全的管理贯穿于非煤矿管理的各个工作之中。非煤矿山开采管理关系到生产的各个方面, 开采工作本身的复杂性决定了开采管理的复杂, 在进行管理的过程中, 一定要把安全管理工作落实到实践中来, 自然的渗入到生产管理的过程中, 对非煤矿山开采的全过程进行指导, 对开采中的各个环节进行全面的调控, 形成一个有效地整体, 避免任何一个环节的问题影响到整个开采秩序。
进行矿产的开采工作, 最重要的就是开拓矿井, 合理的设计是开采工作良好进行的前提, 同时也是进行安全开采工作的保证。一般的矿井会采用对巷道的形式进行布置, 划分出开采的区域, 安排生产要采用的流程, 制定出进行安全管理的方案来进行总体的安排和计划。要进行开拓矿井的工作, 实现有效、安全的开采工作, 在设计开始之前, 要首先进行勘测地质的工作。先进的装备和技术是进行勘测的最佳手段, 在勘测过程中, 要采用现代化的工艺流程来进行全面的衡量, 设计工作应该具有机械化、集中化以及经济技术合理化的特征。在布置巷道时尽量做到合理、简单, 用于开采的设备和各种设施要具有实用性和经济性, 安排全矿性的防御措施, 以上所有的工作都离不开先进的科技作为支持。所以, 我们要进行非煤矿区开采工作之前, 一定要从技术方面进行论证, 把分析的结果与设计的技术方案进行核对和比较, 保证最终方案的安全和有效。任何矿井的设计, 包括很小的采区, 都与整个矿井的效益和安全息息相关, 所以, 一定要进行有效地技术管理, 进行最佳的开采设计。
2 技术管理是消除非煤矿安全隐患的有效途径
我们知道, 非煤矿井的开采工作, 由于其特殊的工作环境决定, 本身就存在着顶板塌陷、水灾以及中毒窒息等安全隐患, 采矿工作中大型机械设备的应用和地质方面的不确定因素, 不论哪个方面出现问题, 都有可能引发重大的事故, 为矿下工作的安全造成威胁。任何形式的矿产开采都包含大量的安全隐患, 只在危险程度上有所差别, 所以只有对不安全因素进行持续监管, 针对具体的问题采用相应的处理方法, 才能切实做好非煤矿的安全管理工作。众所周知, 非煤矿山事故的发生往往是由安全隐患加大造成的, 所以要减少事故的发生就要从消除隐患入手。在工作中, 不能忽略任何看似微小的隐患, 如果不给予足够的重视, 很可能导致重大事故的发生。
进行非煤矿山的开采工作中, 地质灾害也是矿井安全的重要隐患之一, 这种隐患具有长期性, 所以要提高基础性工作的质量, 完善安全管理制度, 实现有效地监控, 尽量避免危险的发生。一旦出现开采工作的作业面与水层非常接近的情况, 会出现顶板部位初期以及周期来压的隐患, 也可能会存在透水的隐患, 应该首先进行责任划分, 针对问题提出有效地排除措施, 然后进行有效的顶帮管理及加强支护, 而且要在规定时间内进行地压、位移监测, 还要从定量方面进行分析, 应用理论与实践相结合的办法, 对事故和隐患之间的关系进行探讨, 制定出实施方案, 力求消除安全隐患。
最近几年, 非煤矿山发生中毒窒息事故的情况被频频报到, 造成严重的人员伤亡和财产损失。有三个注意事项, 第一是完善安全工作的领导责任制, 把责任落实到具体的负责人身上, 落实到实践中去, 实现协同管理。第二是对矿井的通风进行重点管制, 要对通风系统进行合理化的改造, 采用优良的通风设备, 再制定出良好的管理规范来进行管理, 实现合理的配分和供风。在人员管理方面, 要进行通风设备的使用以及维护方面的培训, 保证非煤矿山排风工作的稳定和有效。第三是要适当加大资金的投入, 资金的投入是设备质量的一个保证, 要采买性能优良的通风设备, 确保通风设备发挥出应有的作用。
透水事故在矿山事故中也经常出现, 特别是矿山周边存在地表水体, 以及进行井下开采过程中, 上部存在老窿积水等, 故此, 在存在以上情况时, 一定要加强矿山的探放水工作, 必要时, 进行超前探水, 避免发生透水事故。
3 科技的进步是实现非煤矿安全生产的最大动力
综上所述, 想要保证非煤矿生产的安全, 要依靠先进的科学技术手段, 选用新的工艺进行开采的工作, 要大胆的对新的工艺和技术进行推广和使用, 选用性质更加优良的新的材料和设备, 提高矿井工作人员的业务水平也是安全生产的重要因素, 对井下的环境也要进行不断地改善。
我们知道, 非煤矿安全问题隐患过多的原因, 除了受自身开采和地质复杂性条件的制约, 但是主要的问题还是在开采工艺和设备方面的落后, 以及部分管理人员和工作人员的素质还有待提高。所以, 实现安全生产要通过加强在技术方面的管理来实现, 但是由于非煤矿山都具有各自的普遍性和特殊性, 所以在进行技术革新的时候要注意针对具体的矿井情况, 事先做好可行性分析, 盲目革新只会产生更多问题。适当的加大资金投入, 是进行设备和技术革新的重要保证。一些新的技术还具有二次开发的潜质, 力争让越来越多的新技术为非煤矿山的安全开采做出贡献。
4 结论
综上所述, 要想有效减少非煤矿山安全事故的出现, 我们应该对矿井安全管理系统进行进一步的深化和完善, 同时引进新的技术和设备, 加强技术方面的管理工作, 只有这样, 才能够实现非煤矿山的安全生产。
参考文献
[1]陈明国.浅析矿山企业的安全生产管理[J].技术与市场, 2012 (9) .
煤炭开采工艺现状研究 篇9
我国的煤炭资源分布的非常不均匀, 开采条件多种多样, 各地的煤矿有许多的不同, 一方面煤炭的储存量不一样, 另一方面所有制的形式也不同。由于各个地区经济发展状况不同, 技术水平与采矿设备也有所差异。目前, 我国的长壁开采工艺有三种类型, 分别是爆破, 普通的机械化, 综合的机械化。其中综采在国有煤矿企业中应用的比较广泛, 普采以及炮采在一些地方上的煤炭企业中应用的比较广泛, 在一些乡镇煤矿企业技术条件匮乏, 主要的采煤工艺就是炮采。
我国的地质条件很特别, 而且煤层的分布情况也很复杂, 所以我国的采煤技术有很多, 主要是看煤炭分布地区的地形以及煤炭的具体分布情况来选择某一种或者几种的方法。以下介绍几种开采工艺的现状以及优缺点。第一种是走向长壁的开采方法, 这种方法在我国的煤矿企业中应用的最为广泛, 主要是用于中斜煤层的开采, 这种开采方法非常简单, 可以广泛的适用于各种地区。第二种是倾斜长壁的开采方法, 这种开采方法可以不受断层的影响, 巷道的布置也是很容易的, 所需投入的经费很低, 生产快速, 运输很方便, 所需用设备少, 通风容易等诸多优点。同时, 它也是具有许多缺点的, 在长距离的倾斜巷道内向前掘进, 运输困难等。第三种是在倾斜分层中使用下行垮落开采煤炭方法, 这种开采方法可以解决顶板支护以及采空区等问题, 增加了开采的安全性, 并且在同时提高了煤炭的采出率, 但是这种采煤方法在开采之前需要构建假顶, 生产组织很复杂, 预防煤炭自燃也很困难。
我国目前采取的煤炭开采准备和开拓方法, 准备方法最为主要的有三种, 分别是采区、带区及盘区。
二、煤炭开采工艺的主要内容
煤炭开采工艺经过了多年的修正与发展, 有了很大的变化, 加上现代机的使用, 煤炭开采工艺实现了现代化, 使得煤炭开采的整个流程更加的无懈可击。
(一) 短壁开采工艺
短壁开采工艺是为了弥补长壁开采的不足而产生的一种煤炭开采工艺。我们常见的长壁开采就是进行粗略开采的工具, 在它略显粗暴的开采过后会在矿井内留下大批未开采的煤。这些煤有的聚集成柱状, 有的堆积在一个坑内, 总之都被堆积在长壁开采所不能触及的地方。而短壁开采就像是一个细致的清洁工, 打扫着长壁开采扫荡过的战场。短壁开采是一种节约型的开采方式, 避免了煤炭资源的浪费, 这对于对资源有着巨大需求量的我们来说是一笔不可估量的财富。
(二) 薄煤层开采工艺
薄煤层开采工艺是符合我国煤炭开采形式的一种开采工艺。在中国, 很大一部分的煤炭位于距离地表不远处, 也就是我们常说的薄煤层。而这种开采工艺就是擅长在薄煤层地区进行煤炭的开采。在薄煤层地区, 如果使用我们常见的挖掘工具, 会对土地造成一定的破坏, 而且会产生一定的浪费。但薄煤层工艺就完全不同。它会对土地进行温柔的剖析, 一层又一层, 直至到达煤层。薄煤层开采工艺也可以说是一种符合中国国情的煤炭开采方式。
(三) 矿井集约化工艺
矿井集约化工艺是类似于“因材施教”的一种煤炭开采工艺。是根据煤炭资源所处的具体环境, 因地制宜, 采取不同的开采方式, 而开采方式的不同主要在于矿井的个数。比如说最近发现了一个煤矿, 但是这个煤矿所处的地理环境有些特殊, 在整个煤矿的中心地带有一层致密的岩石层。在这种特殊情况下, 只打一个矿井就会耗费很多的人力以及物力去打通岩石层, 如果有一种简单省事的方法就最好不过。人们面对这个问题时的解决办法就是在岩石层两边各打一个井, 然后再进行开采。这就是我们所说的矿井集约化工艺。当然, 真正的矿井集约化工艺是很复杂的, 同时它也可以解决很多开采中所要面临的具体问题以及巨大的挑战。
(四) 对煤炭进行地下气化
将煤炭在地下进行气化 (详见图1) 是一种在开采中融入化学方法的开采工艺, 是一种科学而且先进的煤炭开采工艺。比如说, 当我们在开采时, 遇到了无法钻透或者很难钻透的地层, 我们常常会想到将煤炭进行气化的方法。这个方法融合了短壁开采工艺以及矿井集约化工艺的优点, 对付开采后遗留下来的煤以及难开采的煤简直是信手拈来。通过一些化学工艺, 将埋藏在地下的煤变成一种蕴含着能量的气体, 然后通过管道等进行简单的收集工作, 最终就完成了对煤炭的开采。这种简单易行的方法, 不仅减小了开采的难度还提高了煤的纯度, 这是对资源利用的一个重大的突破。 (如图1) 。
三、煤炭开采工艺的发展方向
(一) “三下”开采煤炭技术
提高技术水平, 优化模拟计算与材料模拟, 更加深入的研究煤炭开采上部的岩层运动情况及地表的沉陷情况, 研究开采时需要考虑到的诸多因素所需要符合的必备条件, 例如开采系统, 优化各种参数;做好开采后的处理工作, 加大深入研究充填材料的力度, 不断更新新的充填技术;在矿区附近的村庄, 需要巩固好房屋的结构或者是重建;靠近水流的煤炭开采技术, 所需设备以及工艺参数的不断优化;采煤和城市发展相协调统一的规划, 土地复垦技术以及矿井的再使用技术。
(二) 煤矿开采技术的改进以及实现机械化
我国现在还存有不少小煤矿企业, 这些煤矿有的是合法的, 有的是违法的, 他们的煤炭开采技术落后, 设备跟不上开采的需求, 面临着倒闭的危险。对于这些企业来说, 国家关闭他们是有一定道理的, 设施不完善, 技术不先进, 会出现安全事故。应该提高单井规模, 研究及开发小型煤矿所适用的技术与设备, 尽量实现开采的机械化。小型煤矿企业的采煤方式以及采煤工艺需要加以改进, 提高工作效率和产出率, 增强安全意识, 提高对安全设备的监控, 防止一些塌方之类的事故发生。
(三) 完善巷道布置
煤矿企业需要改进开采煤炭的方法, 完善设施的布置, 尽可能多的获得煤炭开采效益。巷道的布置还有可以优化的空间, 煤矿企业需要研究开发新的布置措施, 以及专业的评价系统, 最好可以达到开采方法、巷道布置以及煤炭分布条件的最佳组合。
(四) 深矿采煤
深矿井开采煤炭具有极大的风险, 做好一切预防措施, 技术的支持以及设备上的完善。最为关键的开采技术是矿井内压力的控制技术、瓦斯治理技术和通风技术等, 目前还没有完全攻关的技术是软岩巷道的掘进技术和冲击地压的预防及治理技术等。
结语
各种各样的煤炭开采工艺被应用于煤炭开采中, 无论是出于什么目的, 这些简单有效的开采工艺对于我们的煤炭开采事业都是一个强有力的助手。在资源缺乏的今天, 高效的开采方式是我们的永远追求。煤炭资源的开采在我国矿物的总体开采上占据重要的地位, 煤炭开采工艺的进步, 保证了我国能源的供应充足, 才能够实现能源的充分利用, 推进我国的可持续发展。
摘要：伴随着最近几年煤炭开采的规模逐渐增大, 关于煤炭开采技术以及工艺的研究就成了一个大热门。本文立足于现代煤炭开采的现状, 对煤炭开采工艺做出细致的研究。
关键词：煤炭开采工艺,现状,发展方向
参考文献
煤炭上行开采技术研究 篇10
1 煤炭上行开采技术的适用范围
从煤炭行业角度来讲, 所谓的煤炭上行开采技术指的是在煤炭地层内, 对两层或两层以上的有一定间距, 并具有开采价值的煤层所运用的一种开采技术。这种方法是按照先开采下部分煤层, 再采上部分煤层的开采顺序。按照顶板管理方法的不一, 一般可以分为三种方式:厚煤层分层恒底式、厚煤层分层填充式和煤层之间垮落式的三种上行开采技术方式。这种新型的开采方法, 在特别的环境中具有它的优势, 主要表现在以下几个方面:
1.1 在遇到煤层含水量比较大、顶板淋水的时候可以运用这种方法
在煤炭进行下行开采时, 会遇到有些矿井的煤层含水量大、顶板淋水的现象, 如果在这样的不良环境中进行作业, 会严重影响施工人员的身体健康。在采煤矿区上下山时用胶带运输机所输煤流下滑, 运输时矿车粘底, 矿车的容量受到有限控制。这样的局面甚至造成有些煤矿被迫倒闭。如果在这种情况下采用上行开采技术, 对上覆煤岩进行松动, 本来的煤岩分布结构被改变, 通过裂缝渗透方式让溶洞水到下部份的煤层采空区, 可以对上煤层含水起到疏干的效果。
1.2 在上煤层顶板坚硬、煤质坚硬不容易采出时可以采用这种方法
在很多矿井采空区顶板岩石长久不冒落, 导致悬顶的现象时有发生。如果采空区面积超过顶板稳定的最大限度, 岩层就会出现突发性冒落或整体折断。这样强大的压力严重影响了工作面的正常生产, 综采工作面会出现液压支架损坏以及活柱崩裂的现象。在这样恶劣的地质环境下, 运用上行开采技术, 上部煤层被破坏, 煤层顶板会有松动裂痕, 位置会被移动, 可以减轻冲击地压以及地质结构应力。
1.3 当复采采空区上部有遗留可采煤层时可以采用上行技术
很多的矿井采空区上面都会有一些遗留的可采煤层, 煤炭储存量相当多。只要对这些被废弃的煤炭资源增加一点巷道工程量就可以让它们得以利用, 从而还可以延长矿井的寿命。
1.4 当煤层储存不稳定时也可以采用这种方法
随着越来越多大型矿井的增加, 因为煤层不稳定的原因, 如果采用下行开采方法, 就要多布置工作面。但如果使用超前工作面的布置方法, 就会给巷道布置和生产管理带来难度。像这些上薄下厚或上下层煤质有差别的煤层, 可以在矿井的一翼采用下行顺序的方法, 另外一翼采用上行顺序的方法。
1.5 这种方法还适用于上煤层有高含量瓦斯的条件
随着矿井内的地质环境一直变化, 煤层赋存情况也会不一样, 上煤层瓦斯含量高而下煤层瓦斯含量低的情况经常会发生。在这种情况下, 就可以采用上行采煤方法, 建立一套完整的瓦斯抽放硐室和通风系统, 然后用从上往下煤层进行瓦斯抽放, 这样可以为矿井安全打下基础。
2 影响上行开采的主要几种因素
2.1 层间距因素的影响
通过采取上行技术方法实践证明, 这种方法的运用必须要有充足的空间距离。如果上层与下层的煤层之间的距离越大, 会使上覆煤层的移动变得缓慢, 曲率、倾斜等变形值也就变得越小, 对上行开采就会越有利。相反, 如果层间距越小, 上覆煤层的变形程度就会越加重, 还有可能会造成台阶下沉的现象发生。如果上层和下层的层间距比下煤层的跨度带最大高度大时, 上煤层就比较不会发生台阶错动的问题, 有针对性地采取一些措施, 一般就可以运用这种上行技术的方法。
2.2 采高因素的影响
对上覆岩层破坏和高度造成直接影响的因素是采高因素。随着采高加大, 采出就会有更高的空间。那么, 采场上覆岩层的结构就不容易出现平衡状态, 这样就会严重破坏上覆岩层。而且下煤层的下沉量和各种变形值也会随着采高的加大而增大。
2.3 采煤方法因素的影响
在矿井中, 控制覆岩破坏高度的主要因素就是采煤方法的运用。在采煤过程中, 对顶板的管理办法在覆岩破坏的空间形态以及高度上起着决定性的作用。对顶板管理采用充填法时, 覆岩一般仅会造成一些开裂性的破坏, 顶板的下沉量小于整个部分的垮落法, 顶板的下沉量会随着采高而改变。
2.4 岩性和层间结构的因素影响
覆层破坏的高度由岩石力学性质和层间结构因素来决定。如果顶板岩石硬度比较高的时候, 垮落带和断裂带的发育也会较高。相反, 如果顶板岩石硬度比较低的时候, 因为在冒落过程中, 岩石主要由断块来充填采空区, 这时候在冒落中得不到充分的发展, 就要由岩层弯曲充填采区。那么垮落带和断裂带的发育自然也会比较低。直接顶的厚度如果大于倍采高的时候, 上覆岩层在断裂下沉的时候就使平衡岩层结构易于形成, 处于平衡岩层上的煤层就会缓缓下沉, 在这样的条件下, 上行开采技术就能顺利进行。
2.5 煤层倾角的因素影响
上覆岩层被破坏的空间形态是由煤层倾角的因素直接影响的。煤层倾角还可以分为三种形式:缓倾斜煤层、倾斜煤层和急倾斜煤层。
2.6 受到时间因素的影响
矿井煤层被采出后, 覆层之间的从冒落、移动到稳定的过程, 都需要有个时间过程。一般都需要几个月的时间。实践表明, 矿井在采用上行开采技术的时候, 仅有足够的层间距是不够的, 对于上层和下层的煤层开采间隔也需要有充足的时间。
3 结束语
近年来我国推行的上行开采技术由过去从上到下的传统采煤方法转变为现在的从下到上的卸压采煤新技术。这一技术的产生, 解决了许多用传统技术不能解决的难题, 不仅加快了开采速度, 提高了生产率, 还从一定程度上实现了矿井的安全性和经济性。虽然, 这项技术还有待于进一步完善, 相信在将来随着技术的不断改进, 上行开采技术会有更广阔的未来。
摘要：近年来为了煤炭的可持续发展, 我国煤炭行业探索了关于煤炭上行开采技术的可行性。本文简要地介绍了煤炭上行开采技术的意义, 并针对影响上行开采技术的几个因素做了探讨。
关键词：上行开采,技术研究,煤炭,开采原理
参考文献
[1]中国矿业学院.煤矿岩层与地表移动[M].北京:煤炭工业出版社, 2001:2-7.[1]中国矿业学院.煤矿岩层与地表移动[M].北京:煤炭工业出版社, 2001:2-7.
[2]汪理全.煤层 (群) 上行开采技术[M].北京:煤炭工业出版社, 2005:44-45.[2]汪理全.煤层 (群) 上行开采技术[M].北京:煤炭工业出版社, 2005:44-45.
[3]杜计平.煤炭特殊开采方法[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2003.52-54.[3]杜计平.煤炭特殊开采方法[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2003.52-54.
李阳煤业上行开采可行性研究 篇11
摘要：针对潞安集团李阳煤业有限公司煤层赋存的特点，利用比值判别法、“三带”判别法、围岩平衡法等方法对综采放顶煤上行开采进行可行性分析，得出了李阳煤业有限公司采用上行开采在技术上可行，安全上可靠，并能取得良好的经济效益的结论。为李阳煤业上行开采提供了可靠的理论依据。
关键词：上行开采 比值判别法 “三带”判别法 围岩平衡法等 可行性
开采煤层群时，各煤层的开采顺序有下行式和上行式两种，通常采用下行式开采顺序，因为先采上层煤后采下层煤，上层一般对下层没有什么影响或影响甚小，但在特定的地质和开采条件下，可以采用上行式开采。如上煤层有突出危险性，采用上行式开采顺序可减轻突出危险性、上部煤为劣质或不稳定煤层，下部煤质优良，先行开采下部煤层可减少初期投资，提高企业经济效益等。但如果层间距不是很大，下层煤开采后，会对上层煤产生影响和破坏，严重时，上层煤不能开采。因此，采用上行式开采时要进行可行性分析，并采取安全技术措施。
1 矿井概况
李阳煤业为单独保留矿井，原生产能力为30万吨/年，现进行矿井机械化升级改造，改造后矿井生产能力为120万吨/年，矿区面积为17.0321平方公里，批准开采8#～15#煤层，其中8、9、14、15号煤为可采煤层。8号煤资源储量43.471Mt，9号煤资源储量24.746Mt，14号煤资源储量8.010Mt，15号煤资源储量121.065Mt，15号煤资源储量大，占全矿井资源总量的61.36%，为主采煤层。可采煤层具体参数见表一。
表一 开采煤层特征参数
■
由于8号煤为结构复杂的局部可采煤层，9号煤为平均厚仅1.54m的大部分可采煤层，14号煤为赋存不稳定的局部可采煤层，15号煤全区可采，且为厚煤层，先开采15号煤可以减少初期投资，缓解投资压力，使矿井迅速达到设计生产能力，故初步设计采用上行开采的开采顺序，14、15号煤层间距较近，局部的14号煤可利用布置在15号煤层的巷道开采。即矿井前期开采14、15号煤层，后期开采8、9号煤层。
2 上行开采可行性论证
根据我国上行开采的时间和研究，影响上行开采的主要因素有层间距、采高、采煤方法、岩层岩性、煤层倾角、间隔时间等。上下煤层层间距大小是影响上行开采的最主要技术因素。煤层层间距越大，上覆岩（煤）层移动越平缓，产生的倾斜、曲率等各种变形值则越小，越有利于上行式开采。反之，如果上下组煤层间距较近，上行开采会造成上覆岩层移动剧烈，甚至冒落性破坏，导致上组煤无法开采。因此确定安全合理的上行开采层间距，是研究上行开采的首要问题。目前主要采用比值判别法、“三带”判别法和围岩平衡法等方法进行分析[1]。
2.1 比值判别法 用采动影响倍数K进行分析，即K为上下煤层之间层间距与下煤层采厚的比值。当下部开采一个煤层时： K=■
式中：H——上下煤层之间的垂距，m；M——下层煤采高，m。
根据我国上行开采的生产实践及研究证明，当比值K>7.5时，先采下部煤层可以不影响在上煤层内进行正常准备和回采。李阳煤业14号煤为局部可采煤层，14号煤与15号煤联合布置可视为同一煤层。15号煤层厚度4.65m～8.60m，平均厚度5.76m，采用综采放顶煤方法开采，工作面采煤机割煤高度2.5m，回采率为95%，放顶煤高度2.26m，回采率为80%，则实际采高为：
m=2.5×0.95+2.26×0.8=4.98m
9号煤层至15号煤层之间的距离62.69-85.19m，平均64m，则K=64/4.98=12.85，远大于7.5。
2.2 “三带”判别法 当煤层群中的下部煤层开采后，其上部岩层将受到不同程度的破坏，根据破坏程度不同，可依次分为跨落带、裂隙带和弯曲下沉带。当上下煤层之间的距离小于或等于下煤层的跨落带高度时，上层煤形态将遭到严重破坏，无法进行上行开采；当上下煤层的层间距大于跨落带高度小于或等于裂隙带高度时，上煤层形态只发生中等程度的破坏，采取一定安全措施后，可正常进行上行开采；当上下煤层的层间距大于煤层的裂隙带高度时，上层煤只发生整体移动，形态不受破坏，可正常进行上行开采。
①15号煤开采后的跨落带高度
按照单一煤层计算：H=（m-W）[（k-1）×cosα]
式中：W——冒落过程中顶板的下沉值，m，取W=0.1m；k——冒落岩石碎胀系数，取k=1.4；α——煤层倾角，15号煤平均倾角为7°。
计算可得H=（4.98-0.1）/[（1.4-1）×cos7°]=12.29m
②15号煤开采后的裂隙带高度
按照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》推荐公式计算。
a计算公式一
H=100∑m÷（1.6∑m+3.6）+5.6
=100×5.76/（1.6×5.76+3.6）+5.6=50.6m
b计算公式二
H=20■+10=20■+10=58.2m
开采15号煤后的裂隙带高度为58.2m，9号煤层至15号煤层之间的距离在62.60～85.19m，大于裂隙带高度。
c根据《采矿工程技术手册》推荐上行开采层间距计算公式进行计算[2]：H>1.14m2+4.14+Δm
式中：H——最小层间距；m——下部煤层采厚，m；Δm——安全系数，取1.0m。
根据实际情况，代入计算可得H>33.4m。
从上述计算结果可以看出，9号煤层位于开采15号煤层的裂隙带上方，上行开采是可行的、安全的。
2.3 围岩平衡法 上行开采破坏了采场上覆岩（煤）层的原始应力平衡状态，引起上覆岩（煤）层的横向及纵向变形与破坏。上覆岩（煤）层的横向与纵向离层变形产生大量采动裂隙，破坏煤层，但随着时间的延长，采动裂隙会重新闭合压实；而纵向剪切变形则会使煤层发生台阶错动，破坏煤层整体性，给采煤带来困难。后者是影响上行开采的最大障碍。可以通过研究采场围岩力系平衡问题来控制岩层台阶错动。上下煤层间岩层的岩性及岩层的结构是控制采动影响的重要因素，当层间距较大，层间岩性较坚硬，或岩层有韧性时，上部煤层受到的破坏影响是很小的[3]。15号煤层顶板为泥岩、砂质泥岩，其上有厚度7.6m的K2石灰岩，形成了软硬岩层相间的结构，比较有利于上行开采。上行开采必要的层间距可按下式估算：H>■+h
式中M——下层煤采高，m；K1——岩石碎胀系数，K1=1.10～1.15，取1.10；h——平衡岩层本身厚度，为7.6m。计算可得H>57.4m，9号煤层至15号煤层之间的距离在62.60～85.19m，位于平衡岩层之上，证明上行开采是可行的。
2.4 回采时间间隔 根据我国上行开采经验，对于中硬及软岩层，一般上层煤受下部煤层采动剧烈影响期为4～6个月，对于坚硬岩层则更长些，可达1～2a。李阳煤业15号煤层的服务年限为36.0a，开采9号煤层时，完全避开了15号煤的采动影响期。
3 结语
通过以上几种方法的分析和计算，李阳煤业9号煤与15号煤的层间距完全满足上行开采的条件。15号煤采用综采放顶煤的方法开采，采净程度较高，只要煤柱留设合适，合理布置开采边界，就不会对上层煤开采造成困难。同时开采9号煤时，避开了开采15号煤的采动影响期。因此，李阳煤业采用上行开采是安全可行的。
参考文献：
[1]徐永圻，申通生，王庆康等.煤矿开采学[M].中国矿业大学出版社，1999.
[2]张荣立，何国纬，李铎等.采矿工程设计手册[M].煤炭工业出版社，2003.
[3]韩加红.煤层上行开采可行性分析[J].煤炭科技，2014，2：37-
38.
放顶煤开采技术研究 篇12
1 韩王矿23032工作面采用放顶煤开采的概述
1.1 23采区开采工作现已基本结束, 23032工作面为23采区轨道煤柱的最后一个工作面, 23采区的平均煤厚5.7m, 23031工作面开采了顶分层, 铺设有菱形金属网, 采高为2.0m, 还剩余3.7m厚的煤层。
1.2 23032工作面由于紧邻23沉淀池、顶底板有水、施工条件困难等原因 (下风道口距23沉淀池联系巷只有7m) , 如果沿底掘进此段巷道达到负坡30°左右, 溜煤槽无法运输, 且施工有水, 给施工带来很大困难, 没有安全保证。按照原设计, 此工作面为托金属网假顶开采 (不放顶煤) 。23032工作面采用放顶煤开采的可行性论证:
(1) 当工作面下风道施工到23032切眼位置后, 掘进头已没有淋水, 考虑到资源不可再生和资源的可贵, 技术部门根据现场的实际情况和充分考虑施工的困难程度对工作面放顶煤进行了评估, 经过评估后认为可行。由此对工作面设计进行了调整和优化, 具体实施方案是在切眼向上掘进时先做了8m平巷到煤层底板, 这时巷道上托煤1.5m~1.7m, 再往上沿煤层底板掘进26m (上托煤1.5m~1.7m) , 同时工作面上风道也为沿底托煤掘进。 (2) 工作面上风道外口与23轨道的贯通是本次能否完全进行放顶煤的关键点。由于工作面上风道外口与23轨道贯通是在5m平距内高差相差4m (上山) , 坡度达到40°, 且顶板破碎, 施工区队 (修护区) 在此采用撞楔法、单体柱维护法、干部跟班蹲守法等超常规的措施, 顺利将此巷贯通。 (3) 该工作面煤厚稳定, 总厚度约为5.7m, 此前已回采一层, 采高为2m, 23032工作面平均煤厚为3.7m。煤层结构较简单, 为单纯的单斜构造, 煤层倾角7~9°。工作面顶板为23031回采时铺设的金属网假顶, 其上为破碎砂岩和粉砂岩;底板直接底为15m厚的泥岩, 老底为砂质页岩。工作面标高为-39m~-33m, 且为沿底二层工作面。 (4) 根据目前应用放顶煤开采成功的一些矿井经验和放顶煤开采技术规定, 要求煤厚一般在4m~12m之间, 简易支架放顶煤或炮采放顶煤采放比以1: (1.5~3) 为宜, 该工作面放顶煤最大煤厚3.7m, 煤层采放比为1:1.5, 其煤厚适合放顶煤开采的要求, 符合要求。 (5) 对于Л型钢放顶煤开采, 煤层倾角一般应小于15°, 最大不超过20°。23032工作面放顶煤采煤, 工作面煤层倾角为8°~10°, 适宜放顶煤开采。 (6) 顶板以中等稳定且能随采随冒岩层最为适宜。该工作面已采过顶层, 顶板为金属网假顶, 顶板能随采随冒落, 且周期来压不强烈, 煤层直接底板为沙质页岩, 岩性较硬, 能满足放顶煤回采要求。 (7) 根据工作面在掘进期间, 瓦斯相对涌出量为0.3m3/min, 未发生瓦斯动力现象。 (8) 根据该工作面周围已回采地区水文观测资料, 预计涌水量为0.2~0.3m3/min, 工作面地质构造简单, 在掘进过程中没有发现其他异常情况。因此, 从煤层赋存状况分析, 23032工作面适宜放顶煤开采。
1.3 应用情况及技术。经过对该工作面的回采, 对韩王矿的下一步资源回收总结了丰富的经验, 将对此采煤方法进一步的总结和研究, 继续进行改革和深化, 给韩王矿乃至类似矿井的工作面开采提供了技术资料和成熟的经验。
放顶煤开采具体使用技术有:预注水软化顶煤的理论与技术;预爆破弱化顶煤和顶板的理论与技术;裂隙方位与工作面方位匹配的理论与技术;优化顶煤参数, 合理支架选型技术;提高初末和端头放煤的震动放煤技术。
1.4 经济效益分析。放顶煤开采技术以提高工作面顶煤放出率为主, 解决相应的顶煤损失问题, 针对煤层赋存条件, 实施上述相应的技术, 可将工作面顶煤放出率提高80%-90%以上。一般可在原有顶煤放出率的基础上, 再提高5%-10%, 其经济效益是可观的, 也是放顶煤开采可持续发展的优势所在。
23032工作面采用放顶煤开采增加资源储量约2305吨, 并且是优质发热量高的块炭, 可为企业创造纯利润34.57万元, 为企业创造了良好的经济效益。放顶煤开采计算理论产量5743吨 (放顶煤按70%回采率) , 实际产量达到了6222吨, 放顶煤回采率得到了提高。
2 放顶煤开采的优势
2.1 采用放顶煤开采, 韩王矿可以减少1/3工作面搬家次数, 回采巷道万吨掘进率降低了一倍。原来分三层回采时, 一个工作面要搬三次家, 改用放顶煤开采后, 一个工作面分两次采完, 减少一次搬家次数, 搬一次家按三天计算, 一个工作面可以节约人工约5万元。韩王矿原回采巷道万吨掘进率较高, 以21021工作面为例, 21021万吨掘进率为300m/1.66万吨=180.7, 而21022工作面万吨掘进率为310m/3.64万吨=85.16, 降低了一倍还多。
2.2 采用放顶煤开采解决了复杂顶板条件下工作面的上下风道巷道布置受地质因素制约较多的矛盾。韩王矿21022 (西) 工作面上风道处在原回采过的工作面假顶下, 而下风道布置在C-17断层下, 上托煤厚2-3m, 所处的顶板和地质条件不同, 但由于采用放顶煤开采, 对生产没有造成很大的影响。
2.3 对坚硬顶板条件下, 大顶不易垮落, 工作面初次来压、周期来压对工作面威胁巨大, 可以通过开采顶层工作面, 强制放顶使大顶跨落, 然后在底分层采用放顶煤开采。韩王矿21、23、25地区煤层顶板为厚达21-27m的砂岩顶板, 属及不容易垮落顶板, 一般大顶初次来压步距为30-40m, 垮落面积约2000m2 (垮落面积随工作面切眼长度成反比) , 在25地区曾经发生过大顶初次来压飓风将工人矿帽吹飞, 工作面柱下陷1m以上的强大压力显现现象, 如直接采用放顶煤开采, 采高过大, 支柱支承力难以支承强大的顶板初次来压和周期来压。
2.4 直接放顶煤开采回采率低 (70%左右) , 含矸率高的不足。采过顶分层工作面后, 下分层放顶煤是在金属网下进行, 顶矸被挡在了煤层之上, 煤矸不会混下, 提高煤炭质量并可以提高回采率。经计算我矿23032工作面放顶煤理论产量5743吨 (放顶煤按70%回采率计算) , 实际产量6222吨, 放顶煤回采率达到了91%。
2.5 韩王矿开采二1煤中部为硬块炭, 直接采用放顶煤, 顶煤不易跨落, 在顶层工作面回采时, 支柱对底板产生破坏, 底板向上鼓起以及采用在顶层工作面底板进行震动性爆破等方法, 使中层硬块炭分解为易于跨落的煤体, 在底层放顶煤时其上部煤体变的较为松散, 容易形成冒落漏斗, 冒落顶煤的流动角形成60°-70°, 上部煤体遵循松散煤岩放落规律而自然下落。
2.6 可以解决韩王矿薄煤层和厚煤层地带无法布置工作面, 造成资源丢失和浪费。对于韩王矿二1煤平均煤层厚度6m, 局部受沉积和断层切割影响, 煤厚从4.8m-7m不等, 原来大部分采用分三层进行开采, 每层采高2.0m, 底层低于1.5m或高于2m的就不再布置工作面或将高于2m的部分丢失了, 资源是一个极大的浪费。采用放顶煤开采这种工艺后, 工作面上托0.5-3.5m厚的煤都可以通过放顶煤的方式安全经济地将资源回收出来, 极大地提高了资源的回收率。
3 结论
23032工作面的放顶煤开采试验项目研究, 成果丰硕, 给韩王矿乃至类似矿井的工作面开采提供了技术资料和成熟的经验, 现在我们正在21022工作面进一步的研究试验。
摘要：韩王矿属于煤与瓦斯相对比较突出的矿井, 通过采用放顶煤开采方式进行作业, 具有较好的优越性。本文通过对韩王矿23032工作面采用放顶煤开采进行概述, 并详细阐述放顶煤开采的优势, 尽管23032工作面的放顶煤开采在试验阶段, 但成果丰硕, 给韩王矿乃至类似矿井的工作面开采提供了技术资料和成熟的经验。
关键词：韩王矿,放顶煤开采,创新
参考文献
[1]朱少刚.浅谈综采放顶煤开采技术[J].科技信息 (科学教研) , 2007 (24) .
[2]郭玉峰.综采放顶煤开采技术研究[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2009 (11) .
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