淺談衰老礦井開采技術(shù)研究與實(shí)踐

1、淺談衰老礦井開采技術(shù)研究與實(shí)踐摘要 ; 衰老礦井由于長(zhǎng)期開采 ; 面臨資源枯竭 , 地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,賦存條件差, , 針 對(duì)東坑仔礦衰老礦井開采特點(diǎn)及制約生產(chǎn)的多種因素的分析 , 提出了對(duì)衰老礦井 開采技術(shù)措施和方法 .關(guān)健詞 ; 煤礦 ; 衰老礦井 ; 開采衰老礦井由于長(zhǎng)期開采一般都面臨著資源枯竭地質(zhì)條件和生產(chǎn)系 統(tǒng)復(fù)雜的問題, 許多煤礦礦領(lǐng)導(dǎo), 生產(chǎn)技術(shù)員對(duì)衰老煤礦復(fù)采進(jìn)行技 術(shù)研究, 由于衰老礦井復(fù)雜的特點(diǎn), 其各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)是互相關(guān)聯(lián)的, 因此本文以東礦老礦井各個(gè)環(huán)節(jié)的開采技術(shù)進(jìn)行研究。東礦 1972年 8月建礦, 1979年 12月投產(chǎn),設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力 45萬(wàn)噸,目前已開采 30年,主

2、要煤層 1#、 8#、 9#、 10#、 +50水平以上 已基本開采完畢,目前主要找 0#、 2#、 11#、 12#及邊界煤柱,背向 斜,倒轉(zhuǎn)等構(gòu)造復(fù)雜地段,給礦井開采帶來(lái)很大影響,開采成本比較 高該礦在二采,五采 , 六采,九采 , 203、 204采區(qū),由于地質(zhì)構(gòu)造 復(fù)雜,為了保持生產(chǎn)規(guī)模, 職工的生計(jì)問題,礦投入大量資金尋找適 宜的煤層開采,延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限成為資源枯竭礦井的追求目標(biāo)。 1、衰老礦井開采的特點(diǎn)1.1可供利用儲(chǔ)量不足,生產(chǎn)能力下降由于煤炭的優(yōu)先儲(chǔ)存特點(diǎn), 決定了區(qū)域煤炭開采產(chǎn)量存在一個(gè)由 增長(zhǎng)到衰退的過程,衰老礦井由于開采時(shí)間較長(zhǎng),穩(wěn)定高產(chǎn)期已過, 其生產(chǎn)受到開采深度增加

3、, 開采條件惡化等多種難以克服的開采技術(shù) 條件的制約, 再加上后備資源儲(chǔ)量不足, 地溫高, 煤層薄, 煤質(zhì)堅(jiān)硬, 生產(chǎn)能力不斷下降, 直到最后報(bào)廢, 這種現(xiàn)狀嚴(yán)重制約了煤炭企業(yè)可 持續(xù)發(fā)展。1.2資源回收率低,開采的安全技術(shù)條件差到了礦井衰老時(shí),煤炭資源儲(chǔ)存條件差,煤層薄硬,傾角變化 大,煤層不穩(wěn)定, 斷層等地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜等現(xiàn)象,同時(shí)受到上水平小煤 亂采亂掘, 水、 通風(fēng)、 頂板等災(zāi)害的威脅較大, 采掘工作面點(diǎn)多面廣, 運(yùn)輸戰(zhàn)線長(zhǎng)等特點(diǎn), 造成生產(chǎn)環(huán)節(jié)復(fù)雜, 受到地質(zhì)條件限制, 工效低,煤層薄,硬,爆破效果差,采面資源回收率低,安全技術(shù)可靠性大大 降低。1.3生產(chǎn)布局不合理,實(shí)現(xiàn)集約生產(chǎn)困難長(zhǎng)期

4、以來(lái),由于礦井老化生產(chǎn)條件變化大,煤層薄硬,傾角變 化大,煤層不穩(wěn)定,斷層等地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜等現(xiàn)象,開采難度大,工效 低,東礦年產(chǎn) 15萬(wàn)噸,采掘作業(yè)點(diǎn)達(dá) 28個(gè), 8個(gè)采區(qū)在生產(chǎn),給礦 井提升運(yùn)輸通風(fēng)及供電等方面帶來(lái)較大影響, 生產(chǎn)布局不合理, 嚴(yán)重 制約了礦井的集中生產(chǎn)。1.4掘進(jìn)工程量大,采掘接替緊張衰老礦井由于地質(zhì)條件惡劣, 采掘工作面頻繁搬家, 致使礦井掘 進(jìn)無(wú)效進(jìn)尺增加, 加大了掘進(jìn)工程量, 但同時(shí)還必須保證生產(chǎn)能力持 續(xù)穩(wěn)定,因此, 造成采掘接替日趨緊張,采掘失調(diào)的礦井經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)時(shí) 時(shí)存在。1.5煤炭生產(chǎn)成本高,煤質(zhì)差,煤礦發(fā)展空間小隨著衰老礦井相續(xù)進(jìn)入深部和復(fù)采采區(qū)找煤工作加之地質(zhì)條

5、件 復(fù)雜,煤層薄硬,頂板破碎,回采技術(shù)難度大,火工品五金材料電耗 等消耗大,成本增高,同時(shí)受到地質(zhì)條件的影響,煤質(zhì)差,工效低, 加上產(chǎn)量減少等因素, 造成企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于劣地位, 贏利能力 下降,礦井安全生產(chǎn)設(shè)施投入不足,最終制約企業(yè)發(fā)展空間。2. 開采技術(shù)措施與方法2.1加強(qiáng)開采前技術(shù)論證東礦 30年開采總體上各采區(qū)對(duì) 9#、 10#層組開采均較為全面, 目前重 點(diǎn)對(duì)背向斜,倒轉(zhuǎn)等構(gòu)造復(fù)雜地段, 0#, 2#、 6+1#、 11#、 12#,原護(hù)巷 煤柱開采壓薄地段,回采困難地段進(jìn)行重新分析,對(duì)圖紙、資料、回采 情況、煤層儲(chǔ)量情況,可采性進(jìn)行論證分析。對(duì)原各采區(qū)薄硬煤層復(fù)采 工作進(jìn)行有計(jì)

6、劃的安排。開采工之前,對(duì)巷道布置方式進(jìn)行合理選擇, 力圖能最大限度地減少萬(wàn)噸掘進(jìn)率,能較好地探明煤層的賦存狀況,根據(jù)現(xiàn)有資料,如周邊回采情況,存在的疑點(diǎn)、構(gòu)造斷層情況,鉆孔見煤 情況必須有一個(gè)較為深刻的分析研究,對(duì)可能的地質(zhì)構(gòu)造、可能的煤層 賦存情況進(jìn)行分析預(yù)測(cè),對(duì)于曾經(jīng)回采的巷道,則重點(diǎn)分析其回收率及 巷道停掘位置及附近的可采性,實(shí)現(xiàn)地質(zhì)條件超前預(yù)測(cè),為礦井合理開 采提供了可靠依據(jù)。2.1 強(qiáng)化掘進(jìn)準(zhǔn)入分析論證,優(yōu)化開采方案,選擇科學(xué)合理的巷道布 置方式。一是充分利用薄煤層頂板壓力小的有利條件, 采用跟煤掘進(jìn)的巷 道布置方式,邊掘、邊探、邊采,避免無(wú)效進(jìn)尺產(chǎn)生;二是采用多煤 層聯(lián)合布置,減少

7、巷道投入,有效降低了萬(wàn)噸掘進(jìn)率。三是綜合原有 直接破巖改造、腰巷開采、下山開采等方案,規(guī)范復(fù)采,總結(jié)形成了 獨(dú)特的區(qū)段布置方案(適用于受走向構(gòu)造影響,且尚有一定的采長(zhǎng), 多層煤聯(lián)合布置, 在走向構(gòu)造略上方重新布置片盤開采 。 如 ; 通過九 采亞區(qū)段布置,規(guī)范性、系統(tǒng)性地進(jìn)行復(fù)采,規(guī)避了安全風(fēng)險(xiǎn),提高 了煤炭資源回收率,對(duì)提高采掘工效,形成片區(qū)復(fù)采規(guī)模,避免二度 復(fù)采等均較有利。2.2開展技術(shù)攻關(guān),解決極薄煤層開采難題,鞏固提升地質(zhì)找煤 成效。礦井地質(zhì)找煤, 極薄煤層占了較大的比重, 極薄煤層開采難度大, 表現(xiàn)為厚度薄、部分傾角平緩、頂?shù)装迳倭繚B水等,造成工作面有效 開采斜長(zhǎng)變短,同時(shí)送料、通

8、風(fēng)困難,回采工效低。為此公司、礦組 織工程技術(shù)人員開展科技攻關(guān),改進(jìn)極薄煤層的采煤方法和掘進(jìn)工 藝。總結(jié)出了適合極薄煤層的開采方法 -“樹枝狀采煤法” ,即在 極薄煤層運(yùn)巷每隔 50米左右沿煤層正傾斜方向破眼 50米 -“ 主干” , 兩眼之間沿煤拉斜坡 -“分枝” , “主干”上部采用斜坡采煤法, “分枝”相互溝通,采用短壁推采, “主干”作為行人、送料、溜煤 使用。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證實(shí),該方法對(duì)于開采極薄煤層技術(shù)上可行,經(jīng)濟(jì)上合理:一是增加了工作面有效開采斜長(zhǎng),采面資源回收率從 85%提 高到 95%;二是便于行人、送料、出煤,改善了作業(yè)環(huán)境,減輕了回 采工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,采面單產(chǎn)由原來(lái)的 100

9、0噸 /月提高到 1500噸 /月;三是通過增加開采斜長(zhǎng),增加了開采煤量,準(zhǔn)備巷萬(wàn)噸掘進(jìn)率從 2008年 661米降低到 2009年 612米,鞏固提升了地質(zhì)找煤成效,生 產(chǎn)成本得到有效控制。2.3加強(qiáng)工作面頂板管理:開采邊界構(gòu)造煤柱及薄硬煤層 , 煤量較少,投入成本較高,產(chǎn)出 效益較小,破碎頂板管理難度大,投入產(chǎn)出比大,一般不以開采。所 以進(jìn)行開采的薄硬煤層應(yīng)相對(duì)頂板較穩(wěn)定的煤層, 直接頂較厚, 采高 較小, 引入直接頂厚度與采高的比例關(guān)系, 頂板管理開采緩慢下沉法 管理。 可知老頂?shù)目迓渑c錯(cuò)動(dòng)對(duì)工作面支架無(wú)多大影響, 頂板一般無(wú) 周期來(lái)壓或周期來(lái)壓不明顯。支護(hù)采用坑木,柱徑不小于 12cm

10、 ;柱 距 1.01.2 m 之間,煤層薄,采空區(qū)一般不采取回柱,遇煤層壓薄時(shí) 利用壓薄段隔離采空區(qū);采空區(qū)增大到一定距離時(shí)(15 m30 m視壓 力情況留設(shè)一定數(shù)量的煤柱(長(zhǎng) 35m,寬 24m隔離采空區(qū)。煤 柱下側(cè)方架設(shè)貼幫柱, 煤幫處理干凈后用板皮背實(shí)背牢, 以防壓力增 大時(shí)發(fā)生煤壁片幫, 局部采用叢柱或木垛進(jìn)行臨時(shí)加固支護(hù), 確保行 人出煤及材料的運(yùn)輸。2.4優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng) .衰老礦井通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)阻力大 , 通風(fēng)線路長(zhǎng) , 主要采用局部通風(fēng) 機(jī)進(jìn)行通風(fēng) , 由于衰老礦井采區(qū)漏風(fēng)比較嚴(yán)重,運(yùn)巷施工長(zhǎng),上部較 多地段無(wú)回風(fēng)巷或者薄硬煤層相對(duì)難以與上回風(fēng)巷貫通 (大部分無(wú)法 形成上下巷負(fù)壓通風(fēng) , 礦井要加強(qiáng)采空區(qū) , 老巷道的密閉等 , 減少采 區(qū)采掘工作面?zhèn)€數(shù),減化井下通風(fēng)系統(tǒng)。降低礦井通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)阻 , 針對(duì) 203采區(qū) +50C2N掘進(jìn)工作面通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化,改革通風(fēng)方式, 掘進(jìn)未施工到位先打一條通風(fēng)眼通上風(fēng), 加強(qiáng)采空區(qū)密閉, 舊巷修復(fù) 增加有效斷面 , 修復(fù) 203采區(qū)輔助上山在 203采區(qū) +250上部車場(chǎng)安裝一臺(tái)輔扇 , 改變了原有高溫的作業(yè)環(huán)境, 解決了通風(fēng)不足問題 , 實(shí)現(xiàn)通 風(fēng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。3. 結(jié)語(yǔ)