浅谈衰老矿井开采技术研究与实践

1、浅谈衰老矿井开采技术研究与实践摘要 ; 衰老矿井由于长期开采 ; 面临资源枯竭 , 地质构造复杂,赋存条件差, , 针 对东坑仔矿衰老矿井开采特点及制约生产的多种因素的分析 , 提出了对衰老矿井 开采技术措施和方法 .关健词 ; 煤矿 ; 衰老矿井 ; 开采衰老矿井由于长期开采一般都面临着资源枯竭地质条件和生产系 统复杂的问题, 许多煤矿矿领导, 生产技术员对衰老煤矿复采进行技 术研究, 由于衰老矿井复杂的特点, 其各个环节的技术是互相关联的, 因此本文以东矿老矿井各个环节的开采技术进行研究。东矿 1972年 8月建矿, 1979年 12月投产,设计年生产能力 45万吨,目前已开采 30年,主

2、要煤层 1#、 8#、 9#、 10#、 +50水平以上 已基本开采完毕,目前主要找 0#、 2#、 11#、 12#及边界煤柱,背向 斜,倒转等构造复杂地段,给矿井开采带来很大影响,开采成本比较 高该矿在二采,五采 , 六采,九采 , 203、 204采区,由于地质构造 复杂,为了保持生产规模, 职工的生计问题,矿投入大量资金寻找适 宜的煤层开采,延长矿井服务年限成为资源枯竭矿井的追求目标。 1、衰老矿井开采的特点1.1可供利用储量不足,生产能力下降由于煤炭的优先储存特点, 决定了区域煤炭开采产量存在一个由 增长到衰退的过程,衰老矿井由于开采时间较长,稳定高产期已过, 其生产受到开采深度增加

3、, 开采条件恶化等多种难以克服的开采技术 条件的制约, 再加上后备资源储量不足, 地温高, 煤层薄, 煤质坚硬, 生产能力不断下降, 直到最后报废, 这种现状严重制约了煤炭企业可 持续发展。1.2资源回收率低,开采的安全技术条件差到了矿井衰老时,煤炭资源储存条件差,煤层薄硬,倾角变化 大,煤层不稳定, 断层等地质构造复杂等现象,同时受到上水平小煤 乱采乱掘, 水、 通风、 顶板等灾害的威胁较大, 采掘工作面点多面广, 运输战线长等特点, 造成生产环节复杂, 受到地质条件限制, 工效低,煤层薄,硬,爆破效果差,采面资源回收率低,安全技术可靠性大大 降低。1.3生产布局不合理,实现集约生产困难长期

4、以来,由于矿井老化生产条件变化大,煤层薄硬,倾角变 化大,煤层不稳定,断层等地质构造复杂等现象,开采难度大,工效 低,东矿年产 15万吨,采掘作业点达 28个, 8个采区在生产,给矿 井提升运输通风及供电等方面带来较大影响, 生产布局不合理, 严重 制约了矿井的集中生产。1.4掘进工程量大,采掘接替紧张衰老矿井由于地质条件恶劣, 采掘工作面频繁搬家, 致使矿井掘 进无效进尺增加, 加大了掘进工程量, 但同时还必须保证生产能力持 续稳定,因此, 造成采掘接替日趋紧张,采掘失调的矿井经营风险时 时存在。1.5煤炭生产成本高,煤质差,煤矿发展空间小随着衰老矿井相续进入深部和复采采区找煤工作加之地质条

5、件 复杂,煤层薄硬,顶板破碎,回采技术难度大,火工品五金材料电耗 等消耗大,成本增高,同时受到地质条件的影响,煤质差,工效低, 加上产量减少等因素, 造成企业在市场竞争中处于劣地位, 赢利能力 下降,矿井安全生产设施投入不足,最终制约企业发展空间。2. 开采技术措施与方法2.1加强开采前技术论证东矿 30年开采总体上各采区对 9#、 10#层组开采均较为全面, 目前重 点对背向斜,倒转等构造复杂地段, 0#, 2#、 6+1#、 11#、 12#,原护巷 煤柱开采压薄地段,回采困难地段进行重新分析,对图纸、资料、回采 情况、煤层储量情况,可采性进行论证分析。对原各采区薄硬煤层复采 工作进行有计

6、划的安排。开采工之前,对巷道布置方式进行合理选择, 力图能最大限度地减少万吨掘进率,能较好地探明煤层的赋存状况,根据现有资料,如周边回采情况,存在的疑点、构造断层情况,钻孔见煤 情况必须有一个较为深刻的分析研究,对可能的地质构造、可能的煤层 赋存情况进行分析预测,对于曾经回采的巷道,则重点分析其回收率及 巷道停掘位置及附近的可采性,实现地质条件超前预测,为矿井合理开 采提供了可靠依据。2.1 强化掘进准入分析论证,优化开采方案,选择科学合理的巷道布 置方式。一是充分利用薄煤层顶板压力小的有利条件, 采用跟煤掘进的巷 道布置方式,边掘、边探、边采,避免无效进尺产生;二是采用多煤 层联合布置,减少

7、巷道投入,有效降低了万吨掘进率。三是综合原有 直接破岩改造、腰巷开采、下山开采等方案,规范复采,总结形成了 独特的区段布置方案(适用于受走向构造影响,且尚有一定的采长, 多层煤联合布置, 在走向构造略上方重新布置片盘开采 。 如 ; 通过九 采亚区段布置,规范性、系统性地进行复采,规避了安全风险,提高 了煤炭资源回收率,对提高采掘工效,形成片区复采规模,避免二度 复采等均较有利。2.2开展技术攻关,解决极薄煤层开采难题,巩固提升地质找煤 成效。矿井地质找煤, 极薄煤层占了较大的比重, 极薄煤层开采难度大, 表现为厚度薄、部分倾角平缓、顶底板少量渗水等,造成工作面有效 开采斜长变短,同时送料、通

8、风困难,回采工效低。为此公司、矿组 织工程技术人员开展科技攻关,改进极薄煤层的采煤方法和掘进工 艺。总结出了适合极薄煤层的开采方法 -“树枝状采煤法” ,即在 极薄煤层运巷每隔 50米左右沿煤层正倾斜方向破眼 50米 -“ 主干” , 两眼之间沿煤拉斜坡 -“分枝” , “主干”上部采用斜坡采煤法, “分枝”相互沟通,采用短壁推采, “主干”作为行人、送料、溜煤 使用。经现场实践证实,该方法对于开采极薄煤层技术上可行,经济上合理:一是增加了工作面有效开采斜长,采面资源回收率从 85%提 高到 95%;二是便于行人、送料、出煤,改善了作业环境,减轻了回 采工人的劳动强度,采面单产由原来的 100

9、0吨 /月提高到 1500吨 /月;三是通过增加开采斜长,增加了开采煤量,准备巷万吨掘进率从 2008年 661米降低到 2009年 612米,巩固提升了地质找煤成效,生 产成本得到有效控制。2.3加强工作面顶板管理:开采边界构造煤柱及薄硬煤层 , 煤量较少,投入成本较高,产出 效益较小,破碎顶板管理难度大,投入产出比大,一般不以开采。所 以进行开采的薄硬煤层应相对顶板较稳定的煤层, 直接顶较厚, 采高 较小, 引入直接顶厚度与采高的比例关系, 顶板管理开采缓慢下沉法 管理。 可知老顶的垮落与错动对工作面支架无多大影响, 顶板一般无 周期来压或周期来压不明显。支护采用坑木,柱径不小于 12cm

10、 ;柱 距 1.01.2 m 之间,煤层薄,采空区一般不采取回柱,遇煤层压薄时 利用压薄段隔离采空区;采空区增大到一定距离时(15 m30 m视压 力情况留设一定数量的煤柱(长 35m,宽 24m隔离采空区。煤 柱下侧方架设贴帮柱, 煤帮处理干净后用板皮背实背牢, 以防压力增 大时发生煤壁片帮, 局部采用丛柱或木垛进行临时加固支护, 确保行 人出煤及材料的运输。2.4优化矿井通风系统 .衰老矿井通风系统通风阻力大 , 通风线路长 , 主要采用局部通风 机进行通风 , 由于衰老矿井采区漏风比较严重,运巷施工长,上部较 多地段无回风巷或者薄硬煤层相对难以与上回风巷贯通 (大部分无法 形成上下巷负压通风 , 矿井要加强采空区 , 老巷道的密闭等 , 减少采 区采掘工作面个数,减化井下通风系统。降低矿井通风系统通风阻 , 针对 203采区 +50C2N掘进工作面通风系统的优化,改革通风方式, 掘进未施工到位先打一条通风眼通上风, 加强采空区密闭, 旧巷修复 增加有效断面 , 修复 203采区辅助上山在 203采区 +250上部车场安装一台辅扇 , 改变了原有高温的作业环境, 解决了通风不足问题 , 实现通 风系统的安全稳定性。3. 结语