深礦井開採（煤礦深部開採方法）

2023-10-07 20:11:44

煤礦深部開採方法

Deep mining method of coal mine

1、國內煤礦深部開採的現狀

煤炭資源從淺部開始開採，隨著煤炭採出，開採煤層的埋藏深度必然要增加，開採規模擴大和機械化水平提高加速了生產礦井向深部發展。煤礦深井開採是世界上大多數主要採煤國家目前和將來要面臨的問題，我國東部地區經濟發達，能源需求量大，礦井延深速度快，一些國有煤礦已開始轉向或即將進入深部開採。

2、煤礦深井開採的發展前景

煤礦深井開採技術是當今世界主要深井開採國家(如德國、俄羅斯、波蘭等)十分關注的問題之一。它們在深礦井開採的地壓控制、製冷降溫以及瓦斯管理等方面做了大量研究，並取得了許多成功的經驗。我國是世界第一產煤大國，據煤炭資源開發和資源保護研究指出，在我國預測總儲量中73.2%埋深在1000m以下，淺部儲量較少。隨著我國煤礦開採規模的擴大，開採深度的逐漸增加，深部開採已經成為煤礦生產的必然過程。

3、煤礦深井開採的主要特徵

3.1、地壓大

(1)原巖應力。(2)巖體塑性大。(3)礦山壓力顯現劇烈

3.2、地溫高

般情況下，地溫隨深度增加而呈線性增加，其增高率用溫度梯度C /hm，hm = 100m)表示。在深礦井開採中，礦井溫度一般都比較高，會影響人體健康，有時甚至會遠高於人體所能承受的最高溫度。

3.3、礦井瓦斯大

(1)礦井瓦斯(絕對)湧出量大。 (2) 瓦斯突出(煤與瓦斯突出)頻度大，突出的量大。

4、煤礦深部開採存在的問題

4.1、煤巖破壞過程強化，衝擊地壓危險性增加

我國發生衝擊地壓的深度在200 ~ 1000m，由於開採深度的增加，煤巖體應力升高，有衝擊地壓危險的煤層數量增加，有衝擊地壓的礦井逐漸增多。發生衝擊地壓礦井50年代為7人，60年代為22個，目前已增加到33個。經調查發現，衝擊地壓發生的次數、強度和危害程度隨深度的增加日趨嚴重。

4.2、瓦斯壓力增高，煤與瓦斯突出危險嚴重

我國是世界上煤與瓦斯突出最嚴重的國家之一，截止1986年，已發生突出的礦井200多人，突出次數約為12000次，約佔世界發生總突出次數的1/3。從國內外開採實踐上看，礦井深部開採時瓦斯湧出量一般比較大煤與瓦斯突出的問題已成為深部開採中不容忽視的重要問題。經研究表明，我國煤礦煤與瓦斯突出有隨採深增加而瓦斯壓力增高，瓦斯湧出量增大的趨勢。

4.3、礦井生產費用升高，經濟效益下降

隨著採深的增加，勘探強度加大，地壓、地溫升高，衝擊地壓及煤與瓦斯突出危險增大，相應的要採取一系列措施，如增加設備，加強支護等。同時，井下需要維修的巷道長度增加，到工作地點的距離和時間增加提升高度大、時間長，主副井提升系統、排水系統環節增多，通風系統趨於複雜。這些都導致煤炭生產成本增加，噸煤成本生產費用提高，經濟效益迅速下降。

5、煤礦深部開採礦壓顯現規律與控制

5.1、煤礦深部開採礦壓顯現的基本特點

開採深度的增加是礦井生產的自然規律，隨之而產生巖石溫度增加，地壓增大，巖石破壞過程強化，巷道圍巖變形劇烈，衝擊地壓強度增大和頻度增加等自然現象。它將嚴重影響著煤礦的安全生產和經濟效益。

深部煤層開採複雜化的主要影響因素是礦山壓力，在高應力作用下，圍巖移動更為劇烈，巷道產生變形和破壞也更為嚴重，巷道圍巖變形速度快、變形量大，巷道周邊變形範圍大;巷道對支架的工作特性要求高，初撐力、工作阻力和可縮量均大，即使開掘在底板巖石中的巷道，用拱形金屬支架和各種結構封閉式支護的巷道有時也遭巨大變形。巷道從使用期間維護困難已發展到掘進期間維護困難，掘出後廢棄的巷道增多，巷道掘好後不久將失穩，圍巖收縮變形較大，其巷道穩定性隨深度增加而逐漸惡化，使深部巷道的維護費用劇增。

5.2、煤礦深井巷道的礦壓控制

1)優化巷道布置

採準巷道的布置應避開煤柱集中應力、構造集中應力、採動應力的影響，選擇在巖性較為穩定的巖石中。深部採區主要準備巷道應以巖巷為主或至少布置一條巖巷。隨著深度的增加，回採工作面推進後煤體塑性區增加，致使區段煤柱留設寬度隨之增加，為保證採區回收率，減少巷道維護，工作面迴風(運輸)平巷宜採用無煤柱護巷的形式。巷道施工在遇到以壓應力為主的褶曲、逆斷層時，巷道方向儘量與褶曲軸或斷層走向垂直或斜交，在遇到以拉應力為主的正斷層時，巷道方向則與斷層走向一致或斜交，從而達到減小礦壓顯現的目的。回採巷道布置的方位應使工作面離開斷層推進，使採區一翼內工作面同向推進。避免巷道相向掘進和巷道近距離平行布置，減少相交巷道(或避開銳角)，從而減小應力集中，減少發生衝擊地壓的危險性.

2)改革巷道支護形式

對國內外大量深井開採礦井的研究表明，布置在中硬以下巖層中的巷道變形破壞嚴重(特別是受採動影響後)，當採深在800~1000m以上時，在中硬及中硬以上巖層內布置的巷道，若採用傳統的支護方式，巷道維護仍很困難。因此，深井中，除要求合理布置巷道位置外，還應根據深井礦壓特點，巷道支護必須滿足既能加固圍巖又能提供較大的支護力、具有較大的可縮性和一定的初撐力等要求，根據圍巖狀況和巷道條件採用不同的支護形式。

5.3 煤礦深井回採工作面的礦壓控制

1)深井回採工作面礦壓控制的特點

深部採場礦壓控制特點由深部採煤工作面頂板巖性變化特點和可能發生的冒頂事故類型決定。經調查，深礦井開採煤層的頂板巖性變化隨著採深增加，頂板巖層有逐漸變碎和強度降低的趨勢，隨採深增加，斷層、裂隙、層理和節理逐漸發育，同一層位的巖層分層厚度逐漸變薄，弱面增多，採場頂板懸頂長度逐漸減小，由不容易垮落變得容易垮落;在頂板巖層變碎和強度有所降低的情況下，深井採場出現漏垮型冒頂事故的可能性加大。

END