薄煤层开采技术

薄煤层开采技术【摘要】：目前我国采煤设备不断发展，尤其是厚煤层一次采全高和放顶煤综采设备发展迅速，有力地促进了煤炭产量的大幅度提高。对于较薄煤层来说，由于设备配套方面的不成熟和技术上的不合理还难以满足高产高效和可持续发展的要求。选择应用时应切实根据当地的煤层赋存情况，因地制宜的选择比较适宜的采煤机械，以便充分发挥好它的巨大投资效益和作用。【关键词】：薄煤层；采煤方法一、长壁采煤法对于赋存稳定、地质构造简单的薄煤层可采用长壁机械化采煤。螺旋钻采煤机是在用于露天开采的螺旋钻机的基础上逐步改造成型的。无论采用综采工艺还是普采工艺，与厚和中厚煤层开采相比，薄煤层开采所不同的是破煤设备除了滚筒采煤机以外还可以采用刨煤机，两种破煤设备的空间高度都受煤层厚度的限制。目前，我国使用最多的是BM—l00型薄煤层骑溜式滚筒采煤机，该采煤机适应于采高0.8～1.3m，煤的坚固性系数f≤2.5、顶板中等稳定的薄煤层。矿用刮板输送机的溜槽最小高度为150～200mm，直接在底板上运行的爬底式滚筒采机空间高度可以减去溜槽的高度，这大大降低了对采煤机采煤空间的高度要求。由于采高小，薄煤层和极薄煤层工作面矿压显现较轻，普采工作面支护多采用点柱或带帽点柱，支柱的间排距可适当增大。薄煤层半煤岩回采巷道维护容易，掘进困难，采用沿空留巷可以部分解决掘巷困难的问题。为提高工作面产量、减少回采巷道掘进量，缓接工作面接替紧张，对拉工作面布置在薄煤层中的应用较广。不同的火成岩中浅色矿物和暗色矿物的种类和含量的变化是有规律的，根据色率把火成岩分为4类：浅色岩色率0-35；中色岩色率35-65；深色岩色率65-90；暗深色岩色率90-100岩石的化学成分：岩浆岩主要是由硅酸盐矿物组成，二氧化硅是最主要的组分，据其含量可将火成岩划分为：超基性岩SiO2＜45%；基性岩SiO245～52%中性岩SiO252～65%；酸性岩SiO2＞65%岩石的产出方式根据其产出环境分为深成岩，浅成岩和喷出岩。深成岩常具全晶质结构，喷出岩多为玻璃质或隐晶质。二、螺旋钻机采煤法螺旋钻采煤法在我国刚刚起步，主要用于薄煤层开采，它属于一种无人工作面开采方法。其最大特点是仅在巷道中用螺旋钻采煤机即可将两侧50～70m范围内的煤采出。工人在支护条件良好的巷道中工作，彻底地改变了薄煤层回采工人在工作面内爬行的工作状况，安全有了可靠的保障。该采煤方法的实现可极大地改善薄煤层回采工人的工作条件和安全状况。工人不用在潮湿、狭窄及低矮的工作面中爬行工作，在支护可靠、工作空间宽敞的巷道中就可将煤采出。螺旋钻机采煤是20世纪60年代发展起来的采煤方法。螺旋钻机采煤是一种最简单的薄煤层或极薄煤层开采方法。从已开掘的平巷中，用螺旋钻机向巷道两侧的煤层中钻进，螺旋钻机的钻头上装有截齿，依靠截齿的钻进与截割，螺旋钻杆钻入煤体。螺旋钻头的直径视煤层厚度和赋存稳定性而定，一般约比煤层厚度小50～100mm，原苏联研制的BгA—2M型螺旋钻机的钻头有φ500、φ630、φ750、φ850mm四个系列。在钻进过程中螺旋叶片将煤带出钻孔，装入顺槽运输机向外运出。从回采巷道向两侧钻孔的深度一般在30～40m，为防止钻孔过程中顶板垮落，若干钻孔之问留有一定宽度的支撑煤柱。用螺旋钻机采煤，生产人员在平巷内作业，改善了安全条件和作业环境，机械化程度高，回采工效较高，原苏联采煤工效达到15～17t／工。螺旋钻机采煤主要存在的问题是：留设钻孔间煤柱和钻孔组间煤柱降低了采出率；接长和缩短钻杆所用的时间占工作总时间的比重较大。由于螺旋钻机采煤具有其他方法难以替代的优点，被称为解决极薄煤层开采的可能出路之一。螺旋钻采煤法同其它采煤方法一样，都有其适用条件及由不成熟到成熟的发展过程。螺旋钻采煤机是从回采煤柱开始的，用于采煤工作面的时间不长，所以还存在一些问题：（1）要求巷道净断面大于9m2，掘进时需要挑顶、卧底才能满足螺旋钻采煤机的回采工艺要求，因而岩石工程量较大，存在采掘比例失调的问题。（2）虽然对钻孔偏斜问题采取许多的措施，但是钻孔一旦偏斜，很难立即发现，等发现时已经出现较大的问题。（3）在装卸钻杆时劳动强度大，需要较长的时间，影响该设备的效率。我国薄煤层可采储量较大，约6150Mt，占煤层总可采储量的19%，特别是南方及需要开采解放层的局矿和一些老矿井，薄及极薄煤层必须开采，而且薄煤层、极薄煤层的煤质一般较好。如果仍采用传统的劳动密集型方式开采薄煤层，工人劳动强度大，安全威胁极大。而螺旋钻采煤法则是开采薄及极薄煤层较为理想和较新的开采方法，既能实现无人工作面开采，又能极大地提高劳动生产率，从而提高企业经济效益。（4）边坡安全性评估的三维智能信息系统开发应用，阻滑桩加固土坡稳定性分析与桩基的简化设计，边坡稳定分析的三维Spencer法，钻孔摄像技术的发展与现状，岩土材料的脆性研究，库水位下降对滑坡体稳定性的影响，基于HGA-ANN驱动边坡稳定评价T-S型模糊推理系统，高拱坝坝肩坝基整体稳定地质力学模型试验研究，基于能量原理的边坡稳定概率计算，基于3DGIS和3DEC的地下洞室围岩稳定性研究，锚杆灌浆体与岩（土）体间的粘结强度，孔隙率的应力-剪胀依存性对CO_2地层注入热-气-应力耦合影响的数值分析，准脆性材料的破坏概率与强度尺寸效应，爆破地震波在结构面的传播特性与结构面倾角判断无厚度三节点节理单元在裂纹扩展模拟中的应用，不同卸围压速率下深埋大理岩卸荷力学特性试验研究，矿山地震活动多重分形特性与地震活动性预测，地震作用下顺层岩质边坡动力响应的试验研究，液化判别应力折减系数分布特征研究基于多重属性区间数决策模型的边坡整体稳定性分析，汶川Ms8.0地震四川及邻区数字强震台网记录，长焰煤热解过程中孔隙结构演化特征研究三、急倾斜煤层钢丝绳锯采煤急倾斜煤层钢丝绳锯采煤法，工人不进入工作面，在平巷中操纵绞车，支移立柱，通过手动葫芦移动绞车、尾轮和拉紧锯绳等。因此，减轻了工人的劳动强度，节约了坑木，提高了劳动效率。因为煤矿开采的特殊环境，容易发生事故，煤矿行业也被称为高危险的行业。现在，政府加大了行业的监管力度，那么，煤矿安全主管单位和生产企业建立一套行之有效的安全监控系统已经迫在眉睫。然而，一般煤矿井地理位置偏僻，地形复杂，采用有线网建设投资大，网络布线困难，采用微波等方式覆盖率低、传输距离有限。无线具有布网灵活、较快传输速度特性，正好可以作为有线网络的最好补充。一种利用GPRS/EDGE/CDMA1X远程通讯监控系统运用而生，系统能够让地面或中心监控人员可以直接对井下情况进行实时监控，不仅能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，通过在井下安装温湿传感器瓦斯探测器，能及时发现事故苗子，防患于未然，也能为事后分析事故提供有关的第一手资料，为将来的安全生产提供可靠的保证。因此煤矿远程监控系统是现代矿井安全生产监控系统的重要组成部分四、结论（1）通风系统合理，稳定可靠。上述采煤方法采用超前掘进上山，贯通后设风量调解门，新鲜风流可充分冲洗工作面后，由里部回风上山到上部回风平巷回风，形成全风压通风系统，有利于瓦斯的排除，通风系统稳定可靠。（2）采空区采取不放顶或不支护，避免了以往走向长壁采煤法顶板容易下滑伤人、损坏设备和造成堵仓问题发生，且周期来压不明显，有利于地面沉陷控制，减少坑木消耗，隆低支护成本。（3）走向长壁分带采煤方法对煤层倾角、煤层厚度、断层等地质构造等适应性较强，尤其是在倾角大于70°、煤厚小于1.0m的薄及极薄煤层开采具有较强的适应性；遇断层、岩墙等构造时，可灵活选择条带位置和宽度，达到资源安全回采的目的。（4）单产单效高。工作面打眼、运料、超前施工上山可实现平行作业，降低劳动强度，提高单产单效。（5）具有“三高一低”优势。两种采煤方法较仓储式、走向长壁、台阶式采煤等方法在急【参考文献】：[1]朱银昌等：难采复杂煤层的开采，北京，世界图书出版社，1998.1[2]张荣立等：采矿工程设计手册，北京，煤炭工业出版社，1997.6[3]沈光寒等：矿井特殊开采的理论与实践，北京，煤炭工业出版社，1998.5