下山开采参数分析.pdf

44 科技资讯 SCIENCE TECHNOLOGY INATION 科技资讯 2020 NO.02 SCIENCE TECHNOLOGY INATION 工 程 技 术 DOI 10.16661/ki.1672-3791.2020.02.044 下山开采参数分析① 张志强 四川科技职工大学 四川成都 610101 摘 要 为了更好地利用下山开采， 减少矿井开拓工程量， 提高矿井经济效益， 通过对下山开采应用参数 （煤层倾角、 阶段 走向长度、 阶段斜长、 矿井瓦斯、 矿井涌水量） 等方面进行了分析与研究， 认为下山开采如果采用普通带式输送机运输煤 炭， 煤层倾角不宜大于18 ， 如果使用其他方式运输煤炭， 煤层倾角不应大于25 ， 并且煤层走向上长度不宜超过两个采区 走向长度， 阶段斜长也比上山开采稍小， 适合瓦斯涌出量不大， 涌水量也较小的条件。 关键词 下山开采 参数 分析 煤矿 中图分类号 TD822 文献标识码 A 文章编号 1672-3791202001b-0044-02 虽然上山开采在生产技术上较下山开采优越， 但在一 定条件下应用下山开采， 在经济上则是有利的[1]。 当井田 深部边界不一， 储量不足， 不宜再延深或设水平； 或者上下 水平接替紧张， 多水平开采的矿井担负生产任务； 煤系底 板为富含水的奥灰岩， 井筒不能延深， 有时不得不下山开 采。 目前普遍认为下山开采适用煤层倾角小于16 的缓倾 斜煤层， 为了在矿井设计或生产建设中更好地利用下山开 采， 减少矿井开拓工程量， 提高矿井经济效益， 该文通过 对下山开采应用参数（煤层倾角、 阶段走向长度、 阶段斜 长、 矿井瓦斯、 矿井涌水量）等方面进行了分析与研究， 提 出当前条件下下山开采的合理参数。 1 下山开采参数分析 1.1 倾角 国家现行煤炭工业矿井设计规范GB 50215-2015 没有对下山开采的煤层倾角做出规定， 实际上缓倾斜煤层 使用下山开采占比较大， 其余煤层很少使用下山开采。 煤 层倾角影响下山布置， 主要影响运输下山、 材料下山和人 行下山， 下山倾角大小和下山装备直接相关。 运输下山可以 装备带式输送机、 箕斗或串车之一运输， 材料下山一般使 用串车运输， 人行下山可以使用架空乘人装置或斜坡人车 串车运输。 如果采用普通带式输送机运输， 下山倾角不宜 大于18 ， 如果采用大倾角带式输送机运输， 可以根据下山 ①作者简介 张志强 （1970， 1） ， 男， 汉族， 四川苍溪人， 本科， 高级工程师， 研究方向 采矿技术。 倾角选择相应的设备[2-3]。 如果采用箕斗运输， 下山倾角应 为25 ～35 ； 如果采用串车提升， 下山倾角不应大于25 。 安设架空乘人装置下山倾角分为两种情况， 如果采用固定 抱索器架空乘人装置运送人员下山倾角不得大于28 ， 如 果采用可摘挂抱索器架空乘人装置运送人员下山倾角不 得大于25 。 有几种运输设备时， 下山倾角取其中小值， 一 般情况下煤层倾角应小于或等于下山倾角。 当然， 煤层倾角大于下山倾角技术上也可以采用下山 开采， 这时下山布置有两个方案， 一是下山沿伪倾斜布置， 如图1所示， 但需要留设煤柱， 占用资源。 伪斜下山斜长L1 比真倾斜方向斜长L增加了 （L/sina-L）长度； 二是下山还 是沿真倾斜布置， 但下山和区段之间需要石门联系， 如图2 所示， 增加了岩石工程量。 1.2 阶段斜长 影响下山阶段斜长的因素主要有3个方面 合理的阶 段运输斜长、 具有合理的区段数目和经济上有利的阶段 斜长。 阶段运输斜长主要考虑煤炭运输、 材料运输和人 员行走条件。 煤炭运输可采用带式输送机、 箕斗或串车 之一运输， 采用带式输送机运输煤炭时理论质量输送量 Qm3600SVKρS为输送带上物料的最大横截面面积 （m2） ； v为输送带速度（m/s） ；k为带式输送机倾斜系数；ρ为被 输送散状物料的堆积密度 （t/m3） ， 当皮带倾角18 时，k为 图1 煤层倾角较大下山伪斜布置示意图 L L1 a 下山阶段上标高 下山 下山阶段下标高 45 科技资讯 SCIENCE TECHNOLOGY INATION 科技资讯 2019 NO.02 SCIENCE TECHNOLOGY INATION 工 程 技 术 0.85， 当皮带倾角25 时，k为0.68， 因此相同带式输送机上 运能力比下运能力小， 如果要采用带式输送机运输煤炭， 下 山阶段斜长比上山开采相对要小[4]。 箕斗运输或串车运输 煤炭时主要受绞车容绳量限制。 材料运输一般也采用串车 运输， 人员行走条件和下山坡度有关， 坡度越大， 人员行走 越困难。 下山开采一般都是缓倾斜煤层， 区段数目3～4个比 较合适。 经济上主要考虑下山施工数目、 长度， 因为下山施 工比上山施工要慢， 成本高。 如果下山数目多， 斜长又较长， 下山开采的经济性可能就比较差。 1.3 阶段走向长度 下山开采阶段走向长度不宜过长， 适宜布置12个采区 为宜， 如果过长， 宜采用上山开采。 由于下山施工比上山施 工慢、 成本高， 同时下山开采需要建立排水系统， 下山采区 越多， 施工的下山数目就多。 同时， 下山采区多了 ， 井底排水 也成了问题， 不管是每个采区下部建立采区排水系统， 还 是建立矿井井底排水系统， 整个工程量都很大， 达不到减 少工程量的目的。 1.4 瓦斯 一般来说， 瓦斯涌出量较大时， 通风比较困难， 风流在 进风下山向下 ， 回风下山内向上， 如图3所示， 沿倾斜方向上 风路较长， 风阻大， 并且进回风巷的距离较近， 容易发生 漏风， 通风交叉点和控风设施多， 通风管理比较复杂。 因 此， 下山开采要求瓦斯涌出量较低。 1.5 涌水量 下山掘进时排水比上山掘进复杂， 涌水量较大时施工 困难。 下山排水有两个方案 一是每个区段设临时水窝， 安 设小水泵排水至水平大巷水沟流入井底水仓； 二是将采区 图2 煤层倾角下山布置在煤层底板示意图 下山 石门 煤层 石门 石门 石门 图3 下山开采布置示意图 下山一次掘至终深， 在采区下部布置水仓及硐室， 但总工 程量大， 费用高。 因此下山开采时涌水量不宜过大。 2 下山开采应用位置分析 由于上山施工比下山施工成本低， 速度快， 因此一般上 水平、 中间水平不采用下山开采， 经常在矿井的最后一个 水平实行上、 下山布置， 减少矿井水平数目， 提高矿井经济 效益。 3 结语 通过以上分析， 下山开采与上山开采相比适用范围较 小， 如果采用普通带式输送机运输煤炭， 煤层倾角不宜大 于18 ， 如果使用其他方式运输煤炭， 煤层倾角不应大于 25 ， 并且煤层走向上长度不宜超过两个采区走向长度， 阶 段斜长也比上山开采稍小， 适合瓦斯涌出量不大， 涌水量 也较小的条件。 参考文献 [1] 张继周.我国上山开采与下山开采应用的比较[J].中外企 业家,201335206. [2] GB 50415-2017,煤矿斜井井筒及硐室设计规范[S]. [3] 阮苏淮.越南露天煤矿半连续开采工艺系统适应性分析 与优化设计[D].中国矿业大学,2017. [4] GB 50431-2008,带式输送机工程设计规范[S].