倾斜厚煤层深部开采新技术研究.pdf

2 0 1 3年第 5期 煤炭工程 do i 1 0．1 1 7 9 9／c e 2 O1 3 0 5 0 28 倾斜厚煤层深部开采新技术研究 赵景礼 ，董 杨 ，李友军 ，李中州 ，张敏娜 ，曲 啸 1 ．中国矿业大学 北京资源与安全工程学院，北京1 0 0 0 8 3 ； 2 ．中国矿业大学 北京力学与建筑工程学院，北京1 0 0 0 8 3 摘要 华丰煤矿 4 煤层属于典型具有冲击倾 向性 的倾斜厚煤层 ，采用计 算机数值模拟， 对比现场传统巷道布置与错层位巷道布置 中 1 4 1 1首采 面及接续面的开采过程，分析顶板破坏及 应力分布情况。对 比现场现有解决冲击地压的措施 ，提 出错层位巷道布置方法，总结 了工作面上 覆岩层的破 断垮落规律 以及基本顶垮落形式的新的特 点，为现场煤炭开采提供一定的支持。 关键词厚煤层；错层位巷道布置；深部开采 ；冲击地压 中图分类号T D 2 6 3 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 0 9 5 9 2 0 1 3 0 5 - 0 0 8 3 -03 随煤炭开采规模及开采强度的加大，浅部煤炭资源已 接近枯竭，且据预测我国 7 3 ． 2 ％的煤炭赋存在 1 0 0 0 m以 下 ，故深部煤炭开采必然成为中国煤矿发展的趋势⋯。由 于深部 采场围岩特有 的力 学现 象 ，使其 在宏 观上 表现 出与 浅部开采不同的矿压显现现象，主要体现在以下几个方面 矿压显现剧烈 ；围岩变形量大、破坏程度严重；破坏范围 大 J 。文章以华丰煤矿4 煤层为工程背景研究倾斜厚煤层 深部开 采新技术 。 1 工作面地质条件 华丰煤矿属于山东新汶矿业集团，地处山东泰安市宁 阳县华丰镇。华丰井 田位于新汶煤 田的最西端，地层走向 总体呈 向北东倾伏、开口的簸箕状向斜构造 ，地层倾角 1 7 。 ～ 4 0 。 ，一般平均 3 2 。 。1 4 1 1工作 面的标 高为地 面标高 1 2 0 m，井下标高 ⋯9 2 0 1 0 0 0 m，走向长度 2 1 9 0 m，倾 斜长 度 1 4 3 m，4 煤 层平 均 厚度 6 ． 2 m，采 2 ． 4 m，放 煤 3 ． 8 m，平均倾角为3 2 。 ，煤岩类型为半暗型，煤层硬度f 2 ． 0 ，属气煤，整体煤层较稳定。煤层瓦斯含量低，瓦斯相 对 涌出量 2 ． 3 4 1 m ／ t ， 自然发 火期 3个月 ，最短 4 2 d ，工 作 面开采时温度在 2 4 。 左右，并具有强烈冲击倾向性。 华丰煤矿在开采 4 煤层 中，由于冲击地压危害，多年 来先后采用过多种方式开采，包括综合机械化放顶煤采煤 方法、分层 回采。从历史情况来看，用分层回采方式开采 上分层时都有发生冲击地压 的记录，虽然在中、下分层开 采时都没有发生过冲击地压 ，但是在大倾角条件下，影响 了工作 面的推进 速度 以及 产量 。几 乎所 有综 放工作 面 的区 段回风巷都有冲击地压的记录。华丰煤矿在采用综合防治 冲击地压措施的基础上，一直致力于窄小煤柱的研究 。目 前区段护巷煤柱已经缩小到 35 m，但是从整个回采情况 来看还存在的问题有 开采设备稳定性难以保证，支架易 倾倒，支架和刮板输送机下滑难控制；上、下端头 “ V” 顶板支护难度 大 ；斜面 刮板输 送机 与转载机 搭接 困难 ；工 作面上、下出口支护难度大，回采率低；采煤机装煤效率 低，大块煤易滚落等等。 2 错层位巷道布置采全厚采煤 错层位巷道布置采全厚采煤技术取消了区段问的护巷 煤柱，经过了实践验证并 申请了专利，大大推动了综放开 采技术的发展 。该方法通过改变 回采巷道在空间的位置 从而改变了作用在采煤工作面的矿山压力分布形态和分布 规律，使得接续工作面的接续巷道更好的维护，同时取消 了护巷煤柱，从而实现了既保留综放开采高产高效的特点， 又能够达到提高资源的回收率的目的，错层位采煤法的巷 道布置系统示意 图如 图 1 所示 。 区段回 图 1 错层位采煤法的巷道布置 系统示意图 在这种巷道布置系统中，区段进风巷与回风巷布置于不 同的空间位置，进风巷沿底板掘进而回风巷沿顶板布置，从 而使相邻的两个工作面在空间上形成相互交叉的立体化结 收稿 日期 2 0 1 21 1 2 1 作者简介赵景礼 1 9 5 2一 ，男，山西太原人，教授，博士生导师 ，研究方向为厚煤层采煤方法、错层位巷道布 置等 。 8 3