急倾斜 近距离 薄煤层群采煤方法初探.pdf

第9卷 第 1 。 期 总第5 8期 2 0 0 4年 3月 煤 矿 开 采 Co a l Mi n i ng Te c h n o l o g y V o 1 ． 9 N o ． 1 S e r i e s N o ． 5 8 Ma r c h 2O 0 4 1 概述 急倾斜 近距离 薄煤层群 采煤方 法初探 陈亚军，王小于，蔡文惠 新疆 工业高等专科学校 ，新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 9 1 [ 摘要] 在露天开采中，急倾斜、近距离、薄煤层群的采煤方法仍是当前露天煤矿需要解决 的课题之一。由干煤层薄、间距小呈急倾斜薄煤层组，给煤层的选采带来很大困难，直接造成煤量的 损失和矸石混入量的增加，使采掘质量大大降低，影响到经济效益。通过多年现场实际经验，总结出 来在此煤层赋存条件下应如何提高煤层采出率和减少矸石混入率的具体办法。 [ 关键词] 急倾斜；近距离；薄煤层群 ；采煤方法 [ 中图分类号]T D 8 2 3 ． 2 1 3 ；T D 8 2 4 [ 文献标识码]B [ 文章编号]1 0 0 6 - 6 2 2 5 2 0 0 4 0 1 - 10 6 0 - 0 2 Pr o b e i nt o t he mi n i ng me t ho d o f c l o s e d t h i n- s e a m g r o u p 、 v i t h s t e e p d i p 许多露天煤矿通常采用两种有效的开采方法 一 是利用较 为先进的采掘设备和相应的辅助设备进 行选择性开采 ；二是根据煤层 的赋存条件选择合适 的穿 、爆方式及 台阶的构成形式和采掘推进方向， 为采掘设备作业提供条件。对于近水平 、缓倾斜煤 层 ，可利用前一种方法就可将煤层顶板三角岩处理 干净 ，基本达到煤 质和 回采要求。而对于急倾斜 、 近距离、薄煤层群的选采 ，仅靠采掘设备 的选采作 用很难达到最终 目的。 铁长沟露天煤矿首采 区由 l 6个可采煤层所组 成 ，煤层呈急倾 斜 4 3～4 7 。 。其 主要可采 煤层 4 5 和 4 3 单一厚煤层位于首采区北部，煤层平均 真厚 2 2 m，煤量 占首采区可采储量的4 0 ％ 。采煤方法简 单 ，采出率可达 8 5 ％ 以上。在首采区南部则赋存 有单一薄煤层 、单一中厚煤层和薄煤层群。由于煤 层的赋存形态不同，采煤方法也不尽相同。尤其是 对于 2 5 ，2 6 ，2 7 薄煤层 群的近距 离开采，给露 天的正常采煤带来很大困难。 1 ． 1 煤层赋存状况 2 5 ，2 6 ，2 7 三 层 薄 煤 层 煤 层 平 均 厚 度 2 ． 8 8 m，层间距 4～5 m，煤层由北 向南倾 斜，煤层 之间为细砂岩和页岩。煤层厚度和层间距见表 1 。 裹 1 2 5 ，2 6 ，2 7 薄煤层群煤层厚度和层间距 1 ． 2开采 条件 设 计采 用 的选采 设备 有 WK - 4型 电铲 、液 压反 铲 、前装机和推土机 ；采用非电导爆索起爆。根据 已有的设备 ，现场曾采用过 留自由面的集 中装药微 差起爆方式 ，充分发挥设备的选采能力以达到选采 目的。但事实证明，选采效果并不好 ，煤岩混杂严 重 ，煤层层序被严重破坏，很难实施有效选采。 2 解 决 的办 法 2 ． 1 改善穿 、爆工作条件 2 ． 1 ． 1 压碴 、分段不偶合装药 据资料报导 位 于加拿大不列颠 哥伦 比亚省 东 、南部与阿尔伯特省相邻山区的线溪露天煤矿煤 层露头部分倾角为 4 5 。 ，鲍 墨矿 3 2 。 ，煤层 开采条 件和 铁长 沟露 天煤 矿相 近 。该矿 为 了减 少煤 、岩 混 杂，采用多排孔压碴 、分段不偶合装药 ，钻孔深达 煤层 顶板 或穿 过煤层 达 到下 一层 的煤层 顶板 ，在 岩 石中装药 ，煤层 中充填。 采用分段装药 ，上部岩石 中的炸药爆破后对煤 层 起松 动作 用 ，不致 于 引起煤 、岩错 位 ；煤层 下部 岩石中的炸药爆破时，煤层起压碴作用 ，对煤层错 位有一定限制作用。由于这种装药方式所产生的良 好的爆破效果，避免 了爆破 以后 出现的煤岩混杂 ， 使煤层层 序不受到破坏，对 于采掘设备的选择性开 采 ，提供了良好的前提条件 。 在 实 际爆破 中 ，为 了减少爆 炸 冲击 波对孔 壁 的 正压作用 时间，减轻爆轰波对孔壁的压力 ， ‘ 使破碎 区范围不至于扩大。采用药包直径为 1 0 0 m m 的柱 状带装小药包不偶合装药 ，不偶合系数 1 ． 5 爆堆 [ | 皇 一日期】2 0 0 3一 o 9- 2 6 [ 作爿 I r 篱介】陈亚军 1 9 6 1 一 ，男， 新疆人，副教授，1 9 8 2 年毕业于阜新矿业学院露天开采专业，曾任铁长沟露天煤矿总工程师。 维普资讯 陈亚军 等急倾斜近距 离 薄煤层群 采煤 方法初探 2 0 0 4年 第 l 期 前留有 6 m碴体不采 ，第 1排孑 L 上段药柱位于煤层 上部 ，下段药柱位 于煤层顶 、底板之 间；后排孑 L 上 、下段药柱均位于煤层顶 、底板之间 ，并根据煤 层顶 、底 板之 间的距 离确 定装 药量 。实 现多 排孑 L 加 继爆管排问微差爆破。 2 ． 1 ． 2调整 采掘位 置 根据不同的煤层厚度和层间距 ，设计 留 3 m的 边缘距 ，使第 1排孑 L 的上段药柱高度不够 ，无法满 足装药和充填要求，需根据穿爆作业要求调整采掘 位置。根据计算 ，采用超前采掘线位置的方法 ，使 采掘线位置 由原来 的煤层顶板处超前 3 m，就 可以 保证上段药柱的设计高度。下段药柱的深度，以下 层煤的顶板位置为计算深度。为了使爆轰波不致于 对煤层产生直接破坏作用 ，钻孑 L 上 、下段药柱距煤 层顶、底板应 留有 1 ． 5～2 m的安全高度。 2 ． 1 ． 3调 整行 距 适 当调 整行距 。根 据煤 层层 间距 的不 同 ，设计 钻 孔行距 变 化在 6 ． 6～ 7 ． 6 7 m之 间。 同时 ，为 了保 证爆破效果 ，适当增大第 2排孔的装药量 ，并由原 来 的8 1 k g提高到 9 4 k g ，均能保证分段装 药和充填 要求。第 1排孑 L 瞬发起爆 ，第 2排孑 L 延期毫秒起 爆 ，形成排问微差，具有较好的爆破效果。穿爆参 数可见表 2 。穿爆作业方法可见图 1 所示。 表 2 穿爆参数表 2 ． 2 实施煤 、岩的分别开采 采用 顺煤 层走 向方 向采 掘 。采掘顺 序 如下 首先 ，采 用 WK - 4型 电铲沿 煤 层顶 板 顺煤 层 走 向方向将台阶前面的碴体 和台阶超前部分的松散岩 石一 并采 出 ，可 见图 1 a 所示 ； 然后 ，用推土机在台阶上部沿煤层顶板 的伪倾 斜方向 自上而下以不大于 3 0 。 的作业倾角将煤层顶 板三角岩的松散体推下 ，堆至台阶坡底 ，形成待装 的松散 岩 堆 ，用前装 机或 电铲 随之 将其装 走 ，直 到 松散岩堆全部采 完为止 ，暴露 出煤层顶板 等待 采 掘 ，可 见图 1 b ； 由于煤层层序未受到大的破坏 ，随之 ，可采用 联合作业 的方式 ，即用推 土机沿煤层 底板将煤 推 下 ， 堆 之 台 阶 坡 底 ， 用 前 装 机 或 液 压 反 铲 将 其 装 b 图 1 钻爆作业方法 运，直到第 1层煤彻底 采完 ，使煤层 底板彻底 暴 露 ，完成 一次采 掘循 环 ，可见 图 1 c 。 第 2层煤的采掘方式类同于第 1循环 ，仍采用 推土机配合采掘设备来完成。直到将所有 的松散岩 体和煤层采完 ，实施对急倾斜 、近距离 、薄煤层群 的选择性开采。 3 讨 论 铁长沟露天煤矿实施对急倾斜 、近距离、薄煤 层群 采煤 方法 的生产经 验 表 明 ，煤层 顶 、底板岩 的 混入率大大降低， 初步统计混入率降低1 5 ％ ～ 2 0 ％， 下转 6 6页 61 维普资讯 第 9卷 第 1期 总第 5 8期 2 0 0 4年 3月 煤 矿 开 采 Co a l Mi n i n g Te ch n o l o gy V o 1 ． 9 N o ． 1 S e r i e s N o ． 5 8 Ma r c h 2 oo 4 a j巷 道 顶邵 ； b 工 作 面 侧 帮 图 1 断层处锚 杆支护 2 4 巷道顶帮喷射混凝土 ，避免岩层风化 喷浆工艺能够及时封闭围岩 ，隔绝空气对围岩 的风化作用 ，防止围岩强度急剧下降。经过喷浆处 理 的断 层 附近岩 体 ，混凝 土层 与锚杆 、网片 可以形 成一个强度足够的支护整体 ，从而达到很好的支护 效 果 。 在 施工 现 场 ，断 层 后 方 2 0 m 及 过 断层 期 问 的 巷道顶帮围岩上喷射混凝土，以加固围岩 ，提高安 全程度。喷射混凝土 一般 在掘巷后较短 时间 内进 行 ， 上部巷道掘出并打 注顶 帮锚杆后 ， 及时进行喷 浆 ，然后 掘下部 ，在 巷道 锚杆 全部 注好后 ，对 全断 面进行 喷浆 。 2 ． 5加强矿压监测力度 矿压监测工作是锚杆支护的基础性工作 ，是锚 杆支护工作的强有力的保 障。9 2 3 0 4进风巷断层 区 域进行矿压观测的主要方法分为 1 施工单位 日常监测 由施工单位每班对 所 打锚 杆 进 行 检 查 ，主 要 检 查 锚 杆 可 锚性 、间 排 距 、锚杆外露 、托板安装 、预紧力 、联网质量等常 规项 目，检查率要求达到 1 0 0 ％，并做好记录。另 外 ，工作面安装 l 套顶板离层指示仪 ，当班必须派 专 人观 测顶板 离层 指示 仪 的变化 情况 。 2 矿压部 门监测 矿压 部门监测包 括综合 监 测和 E t 常监 测 。 综合监测 在巷道内安设综合测站 ，进行矿压 综合监测 。 E t 常监测 对巷内锚杆每排抽检 1根锚固力 ， 每天按不小于 3 0 ％的 比例进行预 紧力检测 ，并负 责观 测 顶板离 层指示 仪 ，检 测频 率为 每天 1次 。 以上措施的采取 ，使 9 2 3 0 4进风巷断层 区域取 得 了 良好 的支 护效 果 ，顺 利地 通过 了断层 。 3 结 束语 随着采煤工作面产量的逐年增加，要求的巷道 断面越来越大 ，支护难度也随之增加，传统的棚式 支护已不能适应现代综 采工作 面高产高效的需要 ， 而锚杆支护因其具有及时承载 、预紧力大、支护效 果好 、劳动强度低 、巷道维护简单 、适应性强 ，特 别适合大断面巷道 的特点 ，受到越来越多的关注。 9 2 3 04 进 风 巷特殊 条件 下 的锚 杆 支 护施 工 工 艺 的尝 试 ，为我矿 锚杆 支护技 术 打下 了坚 实的基 础 ，同时 也为巷道维修 、处理 冒顶等工作提供 了更多的思路 和很多可借鉴的经验。 [ 责任编辑 邹正立】 _ 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣． _ 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 - 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 一 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 _ 圣 上接 6 l页 提高了煤炭质量 ；采出率提高 5 ％ ～1 0 ％ ，煤炭资 源得到了有效利用 ，提高了经济效益。根据煤层不 同的倾斜角度和煤层层问距 ，需要对以下几个方面 的问题提 出讨 论 1 在调整钻孔行距时 ，其 调整数值 不宜过 大 ，否则 ， 会出现大块或拉底 ，在多少范围内取 值 ，有待于进一步探索； 2 将采掘线位置 由煤层顶板 处超前 ，主要 是为了保证垂直钻孔能满足分段装药的技术要求 ， 由此也加大了顶板 的三角岩量，对爆破质量提出了 6 6 更高的要求。采掘线位置超前多少 ，还应根据煤层 厚度 、煤层层间距 、煤层倾角 、炸药单耗 、岩石性 质 和 台阶高 度做适 当调 整 。 [ 参考文献 ] [ 1 ]新疆 急倾 斜煤层 露天 考察 团 ．加拿 大 、美 国考察 报告 [ R] ．1 9 8 7 [ 2] 中国钟汉年 ． 加 拿大 G，K乔森 ．计算机 在急倾斜煤 层爆破 中的应用 [ J ]．世界煤炭技术 ，1 9 8 6 1 0． [ 3 ]王文龙 ．钻眼爆 破 [ M]．北京 煤炭工业出版社，1 9 8 3 ． [ 责任编辑邹正立】 维普资讯