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摘要：以特厚煤層采煤方法的選擇為對象開展分析探究，對綜放開采和大采高分層開采2種采煤工藝在A礦2#特厚煤層回采中的適用性做出比對分析，從而確定了最佳的采煤工藝，希望能夠?yàn)槠渌V井相似工藝的開展提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：礦井；特厚煤層；采煤方法

A礦為西北大型國有礦井，礦井首采2#煤層，煤層厚度均值11.2m，屬于典型的特厚煤層。結(jié)合其賦存條件，可選用的回采工藝為綜放開采和分層大采高回采2種。

1煤層情況概述

A礦2#煤層埋深介于210～520m，煤層整體構(gòu)造簡單，傾角不超過1°，可采厚度介于7.2～13.3m，均值11.2m，局部含有一層厚度0.1～0.8m的夾矸。煤層上部頂板以粉砂巖和細(xì)粒砂巖為主，底板以粉砂巖、砂質(zhì)泥巖為主。

2采煤工藝選擇分析

2.1綜放開采適用性

對于特厚煤層而言，綜放開采工藝的優(yōu)勢是在保證回采作業(yè)安全高效進(jìn)行的同時，降低巷道掘進(jìn)率，減少材料消耗量，改善巷道維護(hù)條件，減少作業(yè)面搬家倒面次數(shù)與相應(yīng)費(fèi)用消耗，降低生產(chǎn)成本，對復(fù)雜構(gòu)造下煤厚變化顯著的煤層具備良好的適用性[1-2]。其不足是作業(yè)條件差，回采面粉塵濃度高，放頂易導(dǎo)致夾矸混入，煤炭回收率低，頂煤的冒放性對放頂效果的影響過于顯著等。在此，結(jié)合A礦的實(shí)際情況，對2#煤層回采使用綜放開采的適用性進(jìn)行分析。

2.1.1煤層厚度

結(jié)合國內(nèi)放頂煤施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，放頂回采作業(yè)的臨界采高為4～15m，而2#煤層厚度均值為11.2m。按照放頂回采臨界采高，其采放比小于1∶3，屬于適宜放頂回采的范圍。

2.1.2冒放性

影響頂煤冒放的關(guān)鍵因素包括煤層強(qiáng)度、節(jié)理和裂隙等，而A礦2#煤層強(qiáng)度介于11.2～17MPa之間，內(nèi)部裂隙不發(fā)育，頂煤冒放性一般。同時，2#煤層埋深較大，覆巖自重較大，對于頂煤的預(yù)先破壞有一定優(yōu)勢。從開采深度上進(jìn)行分析，2#煤層均處于冒放范圍內(nèi)，但其結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)部基本沒有夾矸，不會對放頂作業(yè)造成負(fù)面影響。

2.1.3頂板巖性與厚度

2#煤層頂板覆巖多為硬度較大的粉砂巖，節(jié)理裂隙不發(fā)育，穩(wěn)定性較好，在頂板垮落時容易構(gòu)成關(guān)鍵層，從而使得覆巖重力無法有效傳遞至頂煤，對頂煤冒放有一定的干擾[3]。

2.1.4水文地質(zhì)狀況

A礦開采范圍內(nèi)主要為裂隙潛水和裂隙承壓水，2#煤層導(dǎo)水裂隙帶最大高度為76m，煤層與覆巖含水層間的巖層厚度最小不低于120m，綜放回采中產(chǎn)生的導(dǎo)水裂隙帶不會溝通含水層，不會威脅生產(chǎn)安全。

2.1.5其他回采因素

2#煤層屬于典型的易自燃煤層，只需在回采中采取針對性的防治措施，便可對自然發(fā)火現(xiàn)象予以有效控制，避免其對正常的綜放作業(yè)造成影響。此外，煤層瓦斯含量經(jīng)測算相對較低，對綜放回采安全影響有限。綜合上述分析可知，A礦2#煤層具備進(jìn)行綜放回采的條件，但其冒放性綜合指數(shù)為0.7，屬于冒放性一般的煤層。這表明，需在回采過程中采取一定的舉措，以保證放頂煤回采效果最佳。

2.2大采高分層開采適用性

大采高分層開采工藝一直是眾多高產(chǎn)作業(yè)面常用的采煤工藝，其適用于厚度3～7m、頂板穩(wěn)定、賦存條件良好的煤層。采用這種工藝的優(yōu)點(diǎn)是[4-5]：a)回采作業(yè)時單產(chǎn)高且產(chǎn)量穩(wěn)定；b)能夠簡化巷道，減小巷道掘進(jìn)率與巷道維護(hù)量；c)相較于綜放工藝，工序簡單，管理邊界、產(chǎn)品矸石含量低且回采率較高；d)設(shè)備數(shù)量較少，工序簡潔，管理方便；e)作業(yè)面過風(fēng)斷面較大，便于稀釋有害氣體和粉塵。現(xiàn)階段，中國大采高回采高度普遍低于6m，結(jié)合A礦煤層狀況，采用大采高回采工藝需分2層進(jìn)行，其分層回采中存在以下問題：a)分層開采作業(yè)面布設(shè)復(fù)雜度大幅提升，生產(chǎn)管理難度顯著提高，回采收益減少。b)增加分層假頂?shù)忍厥夤に嚕粌H作業(yè)量增加，作業(yè)復(fù)雜程度會提高，還會導(dǎo)致推進(jìn)速度減慢，巷道掘進(jìn)維護(hù)難度增加。c)上分層回采中會引發(fā)應(yīng)力集中現(xiàn)象，使得下分層回采時的巷道布設(shè)必須規(guī)避高應(yīng)力區(qū)，也就是需要采取巷道內(nèi)錯、外錯或平移的布設(shè)方式。為降低頂板維護(hù)難度，還需在頂板預(yù)留一定厚度的煤皮，這又會在一定程度上提高采出率。圖1為分層開采平面布設(shè)示意圖。以A礦2#煤層首采區(qū)為例，如果采用分層開采工藝進(jìn)行下分層回采，單個作業(yè)面需增加煤柱損失8.0×105t，預(yù)留假頂會損失煤炭1.41×106t，合計損失可達(dá)到2.21×106t，整個下分層布設(shè)回采面14個，共計損失煤炭近3.0×107t。d)在相同的煤層賦存條件下，進(jìn)行分層開采會使得自然發(fā)火的可能性增大，尤其對于2#煤層而言，即使上分層回采中未發(fā)生煤層自燃現(xiàn)象，但勢必會使得頂板巖層結(jié)構(gòu)被損害，從而構(gòu)成不規(guī)則“三帶”，導(dǎo)致采空區(qū)漏風(fēng)。這些均會大幅提升下分層回采自然發(fā)火的可能性。e)2#煤層厚度變化起伏較大，進(jìn)行分層開采無法很好地適應(yīng)厚度變化，會使得回采率降低。

3綜合對比分析

如果選用大采高分層開采工藝，下分層回采中不可避免地會出現(xiàn)煤柱和煤皮留設(shè)損失，并會在一定程度上對巷道維護(hù)造成負(fù)面影響；如果選用綜放開采工藝，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)2#煤層的一次性回采，還能夠顯著優(yōu)化生產(chǎn)規(guī)模，增加產(chǎn)量，并大幅簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，便捷日常管理，降低生產(chǎn)成本投入。雖然堅硬的頂板會在一定程度上影響冒放效果，但采取針對性的人工預(yù)裂措施可以有效規(guī)避相關(guān)問題.

4結(jié)語

采煤工藝的正確選擇不僅能夠提升回采作業(yè)效率，增加收益，還能夠降低回采作業(yè)管理操作難度，提高回采作業(yè)安全。因此，在生產(chǎn)實(shí)際中，礦井管理者應(yīng)當(dāng)進(jìn)行針對性的總結(jié)分析，結(jié)合實(shí)際地質(zhì)狀況選擇最佳的采煤工藝，實(shí)現(xiàn)采煤作業(yè)綜合效益的最大化。

參考文獻(xiàn)：

［1］孫東飛.彬長礦區(qū)多重災(zāi)害條件下工作面采煤方法及工藝參數(shù)研究［J］.煤炭工程，2019(4)：1-5.

［2］鄭建平.復(fù)雜厚煤層回采工作面采煤方法研究［J］.煤礦開采，2018，23(3)：25-29.

［3］李建強(qiáng).大傾角厚煤層綜放開采綜合技術(shù)探析［J］.能源與節(jié)能，2018(5)：139-140.

［4］拓龍龍，吳震，張宏波.特厚煤層大采高綜放工作面成套裝備與技術(shù)研究［J］.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2017(21)：36-37.

［5］侯建國.厚煤層采煤方法的選擇與實(shí)例分析［J］.機(jī)械管理開發(fā)，2017，32(9)：102-103.

作者:曹勝飛 單位:同煤集團(tuán)挖金灣煤業(yè)公司