不稳定煤层的开采技术研究

王涛++++贾猛++++张建强

摘 要：随着煤炭资源不断的被开采，赋存条件好的煤层越来越少。煤炭开采技术的革新，让煤炭开采工作由简单的地质层深处逐步向结构复杂的内部扩展延伸。在地质层内部，大部分都是断层结构，导致矿井地压显著增大，所以，煤炭开采的难度逐渐的增大。伴随经济的快速发展，煤炭的需求量呈现逐年增加的趋势。表层煤炭资源的缺乏，决定了对赋存条件差、地质构造复杂的煤层的开采势在必行。本文归纳和总结了不稳定型煤层的基本特征，在此基础上，以煤矿的实际生产为依据，研究了不稳定型煤层的实用开采技术，试图从中找到解决开采不稳定煤层的技术问题。

关键词：不稳定；煤层；开采技术；研究

一、煤层的分类

煤层的稳定性可分为四种类型：①稳定型：煤层厚度和煤质变化很小，或变化规律明显，结构简单到较简单，全区可采或基本可采；②较稳定型：煤层厚度和煤质均有一定变化，但规律性较明显，结构简单到复杂，全区可采或大部分可采，在可采范围内厚度变化不大；③不稳定型：煤层厚度或煤质变化较大，无明显规律，结构复杂到极复杂，常有煤层不符合工业指标要求的地段出现，包括难以分层对比而可以进行层组对比的复煤层；④极不稳定型：煤层厚度和煤质变化极大，一般不连续，很难找出规律，可采块段分布零星，包括层组对比也有困难的复杂结构煤层。煤炭研究学者把不稳定型煤层定义为：在生产实践中，人们把厚度、倾角、夹矸厚度和层数变化大，断层、褶曲、陷落柱发育，火成岩侵入严重，即煤层的地质构造复杂、煤层的赋存状况不稳定、可采性时断时续的煤层称为不稳定型煤层。

就目前而言，在全国原煤总产量中，不稳定型煤层的开采量所占的比重并不是很大，之所以要研究这个问题，一方面，开采不稳定型煤层是实际开采中普遍遇到的问题，另一方面，研究开采不稳定型煤层技术也是应对日后煤矿紧缺、深层作业的必要途径。此外，在我国东南海的部分省市，开采的煤矿大多都是不稳定型煤层。所以，对不稳定型煤层的开采技术具有极其显著的现实意义。

不稳定型煤层独特的特征，决定了对不稳定型煤层的开采，不能使用单纯的普通煤矿的开采方法。在长期的生产实践中，工程技术人员总结出了一套开采不稳定型煤层经验：①充分利用已获得的地质勘测资料，结合煤矿自身的特点，选择性的应用它们去指导煤矿工作的开展。②要加强对地质工作的监督，持续、不间断的收集和分析从建井到矿井投产过程中所有的地质资料。③合理的布置巷道的密度。④巷道的布置与地质结构特点要相符。

二、开采技术探讨

（一）开拓方式

煤矿煤层基本上均属于倾斜、急倾斜煤层，且均是分布在山峦起伏的山区，地表坡降大，沟谷发育，可利用作矿井地面工业广场的地表空间较为有限。因此，其矿井的开拓应选用以下方式较为适宜：（1）平峒；（2）平峒 ―――暗斜井；（3）斜井。

在选择开拓方式时，应首先考虑其井田所在范围内可利用矿井地面工业广场的地表空间。在其条件许可下，优先选择平峒开拓方式。根据开采水平的划分，分别布置平峒。平峒位置应选择使平峒尽可能短揭露煤层的位置。在可利用作矿井地面工业广场的地表空间条件受到限制时，则考虑采用平峒 ――― 暗斜井或斜井的开拓方式。这两种开拓方式的选择，主要参照因素是井田范围内煤层地质条件的复杂程度。煤层地质条件复杂 程度较高的，可考虑采用平峒 ――― 暗斜井的开拓方式。此开拓方式即可实现初期投资少，投产高，见效快，又可充分利用平峒揭露煤层地质情况，掌握更加丰富的井田范围内的煤层地质资料，有利于下水平暗斜井延深选择正确的位置。煤层地质条件复杂程度较低，含煤地层相对较稳定的，则可采用斜井开拓方式。该开拓方式虽然初期投资较多，但总投资少，且有利于集中生产。

（二）回采工艺

由于不稳定煤层具有地质构造多、煤层厚度变化大的特征，造成回采工作面空间条件变化频繁，难以满足采煤机的运行，而炮采对回采工作面的空间条件要求不苛刻，且机动灵活性高，因此，选择炮采工艺是比较合理的。

根据不同的煤层赋存情况，可以选择以下炮采工作面的布置方法。

1.短壁法

在煤厚相对较稳定，地质构造较少的煤层中，可采用短壁式布置回采工作面，壁长以60m 左右为宜，在工作面上部布置回风巷，下部布置运输巷，工作面沿垂直运输巷方向推进。

2.中深孔爆破法

在煤层倾角较大，顶底板相對较为稳定，顶板为不易垮落、缓慢下沉，底板为较光滑的煤层或是“鸡窝”状的煤包中，采用中深孔爆破法。在设定的开采区段内，上部布置回风巷，下部布置运输巷，沿倾斜方向和伪倾斜方向在煤层中掘联络眼，将煤层分割成菱形。平行于倾向方向的两菱边间距以矿井拥有的技术能力所能达到中深孔爆破最佳效果的深度为宜，一般取20m左右，平行于倾向方向的菱边长宜取25m左右。开采顺序为从下至上将分割成菱形状的煤层逐个回采。整个工作面沿垂直于运输巷推进。

3.斜坡法

在急倾斜煤层中，在工作面上部布置回风巷，下部布置运输巷，沿煤层边界向煤层走向反方向在煤层中伪斜掘主斜坡与上部回风巷沟通，在主斜坡上向煤层走向方向分别掘若干个分斜坡，分斜坡与前一个主斜坡沟通，将开采区段内的煤层分割成若干个块段，从上至下将分割的各个块段煤层逐个回采。整个工作面沿垂直于运输巷后退式推进。

上述几种回采方法的回采巷道（切眼、联络眼、主斜坡、W发斜坡）的布置应尽可能利用煤厚变化界限、地质构造边沿等煤层地质条件，将不连续可采的煤体分割成厚度、倾角相对稳定和比较连续的块段，然后针对具体条件选择相应的采煤方法。

由于煤层的不稳定性，因此，应根据煤层具体的赋存条件选择其相适应的采煤方法。即使在同一个回采工作面也不要简单地选择某一采煤方法，而往往应是采用多种采煤方法的组合才是最佳的。

结束语

不稳定型急倾斜煤矿开采技术的研究是一个长期的过程，只有充分把握好开采技术设计这一环节，才能保证开采工作的顺利进行。在不稳定型急倾斜煤层的开采中，伪倾斜斜坡短壁采煤法，能有效的帮助解决急倾斜薄煤层的开采问题，明显提高了煤炭的开采效率。

参考文献

[1]刘栋.不稳定煤层的爆破采煤[J].煤炭技术，2008（7）：78.

[2]赵景镛.不稳定煤层开采方法[M].徐州：中国矿业大学出版社.endprint