探讨深部开采面临的主要问题与对策

徐付军

摘 要：随着我国国民经济发展，煤矿深部开采技术不断进步，国家加大对于深部开采的投入力度，而在深部开采过程中，由于深部多变、复杂的煤岩体特点，给身边开采造成一定困难。本文主要探讨深部开采面临的主要问题，并提出一些针对性的对策。

关键词：深部开采 问题 对策

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0101-01

针对矿井深部开采，开采的深度直接反映矿井的开采难度。近年来，随着我国经济持续、稳定增长，对于能源需求量日益增多，使得矿井开采的延伸速度在不断加快。目前，我国矿井开采已发展至深部开采阶段，同浅部开采对比，深部开采的成本较高，随着深度增加，也不利于采矿环境，给煤矿生产、安全造成极大问题。笔者根据自身多年从业经验，对深部开采中面临的主要问题进行分析，并提出一些针对性的建议，现总结如下。

1 深部开采面临的主要问题

第一，巷道围岩变形。地应力随着开采深度的增加而增大，同时巷道周围的应力也随之增高。处于浅部较硬的围岩，直到深部后形成工程软岩，主要表现应变软化、强烈扩容性特点，降低了巷道岩体的强度，严重破坏了支护与巷道。按照相关统计显示，深部巷道的翻修比例在91%以上，显著增加了巷道维护成本，导致矿井生产系统不畅通，降低运输能力，以及风水电等一系列系统问题。具体表现如下方面：其一，巷道的变形速度较快，底鼓较为严重，变形量较大，在深部高应力的条件下，岩体具备较高能量，对巷道开挖具有卸荷作用，短时间可释放岩体聚集能量，深部围岩最大应力和最小应力差呈上升趋势。前掘后修已成为深部回采巷道施工的基础工作；其二，岩性显著影响了巷道的稳定性，对于浅部岩体而言，岩性变化几乎不影响巷道变形。而到达深部之后，不同岩性围岩的变形差异逐渐增加，巷道位置取决于岩性主导因素，若同一巷道的岩性不同，采用非等强支护方法已成为主要的巷道围护方法；其三，掘进后，巷道持续流变和变形，是深部巷不变形的表现特征。

第二，矿井煤同瓦斯之间的冲击、突出地压。其一，随矿井开采深度有所增加，煤层瓦斯压力随之增加，许多旧浅部属于非突出煤层，转变成突出煤层，随深度增加，其突出频度、强度也显著增大。由于我国煤矿开采条件较为复杂，矿井几乎全部为瓦斯矿井，瓦斯是煤矿安全生产的必要问题。其二，煤岩的冲击地压日益突出，破坏过程显著加剧，而且承压水、瓦斯提出等问题存在互相叠加作用，使得灾害预测难度增加。

第三，矿井水灾。由于地下水处于渗流场内，通常裂隙岩体水渗流与达西定理符合，然而矿井深部岩体由于高地温、高应力作用影响，特征出现显著变化，高渗透压力极易发生地质灾害。由于我国煤矿地质、水文地质条件极为复杂，奥灰水压呈持续增长趋势，承压水问题极为严重，同时突水几率也相应增加。

第四，高温热害。因为高温职工没有集中注意力，对生产效率造成严重影响，明显增加了机电设备、人身事故率，不能确保采掘工作面的安全、稳定生产。根据《煤矿安全规程》规定，煤矿采掘的工作面空气温度必须小于26摄氏度，机电硐室温度必须小于30摄氏度，若这两个工作点超过了30、34摄氏度的室内温度，必须强制性停止作业。

第五，煤层自燃。根据相关研究显示，随着开采深度增加，其地温随之增高。而地温愈高，煤层的原始温度也就越高，进一步增加了围岩层的温度，有利于自然蓄热，增大环境风流和煤体的温差，导致漏风供养动力“热风压“增大，增强煤体自身氧化放热强度、耗氧速度，最终增加了媒体自燃的危险性。所以，在深部开采时，若温度环境较高，更容易发生煤层自燃起火。

2 深部开采的问题解决对策

第一，强化深部地质工作，了解煤的水分布、瓦斯分布和岩体特征，了解井巷工程、围岩稳定状态与断层空间结构的关系，为制定技术途径、有效方案提供基础依据。

第二，统筹规划深部开采，尽量避免煤柱应力、采动叠加，导致应力升高。在稳定岩层中布置巷道，尽量使巷道方向和最大主应力方向保持一致，降低巷道受应力影响作用，防止开采发生支承压力，在已采采空区布置巷道。在开采时，预先开采上部煤层，实施跨巷回采。防止上部开采有煤柱遗留，保持同煤柱沿边的距离，防止相邻巷道互相影响。确定合理开采顺序，防止在相邻区段同步开采。研发有效、快速高应力的局部卸压技术，可有效防止因局部应力发生的动力灾害、巷道失稳问题。

第三，改善围岩控制，约束围岩变形，围岩支护主要包含主动、被动两种支护方式，主动支护主要为加固围岩，运用围岩自撑力合理控制围岩变形。被动支护主要为防护已松动破坏、约束围岩变形的岩石。利用锚网索的主动支护方式，改善围岩的特性，提高锚网索系统强度，有利于提高支护效果，控制不良地段的复合支护。

第四，加大对深井热害防治技术的研究，展开井下制冷技术、通风降温技术时，研究新技术途径、开创新思路，将热害转变成地下热能源，实现变害为利。同时，选择高科技成果，研发出环境友好、经济高效的降温新材料、新技术，进而确保深部采矿能够顺利开展。

第五，针对深部瓦斯突出问题，确定治理结合开发利用模式，平衡煤层开发和煤层气开发的地位。

第六，针对动力问题。进一步试验、研究动力发生的规律和特点，构建达到深部开采预测、预报的防治理论、措施。

第七，对于地温明显的自燃矿井，由深部矿井向开采方式、开采系统、监测技术、通风系统和阻化技术进行开拓，实现综合治理，构建有效、科学的防治技术体系。

第八，针对地下水问题。地下水是地球的宝贵的水资源，开展深部保水开采，具有十分重要的环境价值。采用先进底板加固技术，达到保水开采的目的。今后，还应该同步发展监测、治理技术，保证复杂水文地质、高水压条件下仍可安全生产。

3 结语

在我国目前与未来煤矿安全生产中，煤矿深部开采将面临煤层自燃、围岩变形等一系列问题，我们必然做到防范于未然，强化科技创新，研发先进技术装备，防范、降低因深部开采造成的风险，使深部煤矿实现安全、低成本、科学、搞笑的开采。

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