淺議如何有效開采薄煤層

陳文桐

淺議如何有效開采薄煤層

陳文桐

福建省永春縣煤炭工業公司

文章深入分析薄煤層開采的特點，歸納出影響薄煤層開采采出率的主要因素，進而提出天湖山礦區有效開采利用薄或極薄煤層的措施，以期進一步降低薄煤層開采成本、提高資源回收率，使薄煤層能得到充分合理的開發和利用。

薄煤層 開采成本 回收率

福建省永春縣天湖山礦區位于閩西南凹陷東部條帶，由曲斗、大蔗溝、鉛坑、西萍、荷殊、含春、新村、長汀、南湖等井田組成，面積約66km2，無煙煤儲量達1.3億t。 1952年開始開采，礦區現有國有煤礦4對礦井、地方國有煤礦2對礦井、鄉鎮煤礦40對礦井，年生產能力200多萬t，已是福建省最大的煤炭生產基地之一，更是閩南地區重點產煤區。礦區地質構造復雜，煤層數多，煤層間距小，共含煤70層以上，可采、局部可采煤層只有13層煤層，其它均為不可采的極薄煤層，按傳統的開采方法，煤炭的資源利用率低，開采成本高。但由于煤層的構造形態變化較大，煤層厚度沿走向和傾向上變化很大，在褶曲軸部常變厚，翼部常為變薄帶。一些未參加資源儲量估算的極薄煤層，在特殊的構造部位往往形成局部厚煤帶，從而提高了礦井資源利用率，如33、36、40、43、45、50、54號煤層。經過開采證實，通過合理布置采區，靈活布置回采巷道和采煤方法，改進爆破工藝，加強儲量管理等等一系列實踐措施和做法，大大提高了礦區資源利用率，降低了開采成本。

1 薄煤層開采的特點

薄煤層由于其開采厚度較小，與中厚及厚煤層相比，開采薄煤層的工作面主要存在以下特點：

1.1 采高低、煤質硬、勞動效益低

由于采高低，使得人員進入或在工作面內作業以及設備移動都十分困難，工作面內的工作條件差，勞動強度大。薄煤層煤質相對較硬，火工材料的噸煤消耗量較大，回采成本較高，經濟效益較開采中厚及厚煤層差。

1.2 采掘比大、掘進率高、采煤工作面接替困難

隨著開采技術的發展，工作面推進度大大加快。由于薄煤層工作面回采巷道多為半煤巖巷，巷道掘進手段沒有多大變化，仍以打眼放炮、人工裝煤為主，掘進速度很慢，造成工作面接替緊張。

1.3 煤層的厚度、角度變化，褶曲、斷層等構造對工作面回采影響大

由于薄煤層地質條件及賦存狀況較復雜，使得它很難采用較為先進的采煤方法和采煤工藝。目前我省煤礦對薄煤層的開采采用的是炮采工藝，開采技術水平及機械化水平都較低。開采薄煤層的礦井或工作面的經濟效益都不理想。所以應針對薄煤層的開采特點，采取措施，降低開采成本，提高資源回收率，使煤炭這一不可再生的資源得到充分利用。

2 影響薄煤層煤炭采出率的主要因素

2.1 地質構造的影響

地質構造復雜、小斷層、小褶皺較為發育，加之局部地段受巖漿巖入侵以及地質勘探時，由于鉆孔密度受限，對復雜的地質構造及小斷層難以控制，這些都是造成煤炭采出率低的重要因素。

2.2 開采技術的影響

采區巷道的布置方式及所選擇的采煤方法，實際生產時的采、掘面布置，以及現有的管理水平、管理方法等也是影響煤炭采出率的一個重要因素。

2.3 掘進和開采過程中的煤炭損失

（1）在掘進過程中，往往在距離邊界斷層一定的范圍內，常會遇到一些小的派生斷層或煤層變薄現象，遇到這種情況時若不繼續往前掘進巷道進行跟蹤，往往容易丟煤。

（2）在開采過程中，若頂板管理不善或未及時掌握頂板活動規律，造成工作面垮落，也易造成煤炭損失。

（3）工作面回采過程中，若采面遇有壓薄帶或小斷層，未及時采取過壓措施而用殘采方法，則上部煤層也易丟失。

（4）中厚煤層夾有較厚的夾矸時，在其開采過程中，由于受到開采技術及條件的影響，也易造成煤炭損失。

（5）煤層底板下凹或褶皺構造在傾向上引起的向傾構造，若沒有及時破頂尋找煤層，也易丟煤。

2.4 人為管理的影響

為了片面追求產量指標及短期的經濟利益，只開采厚煤層及正常煤層，亂采亂掘，工人技能差造成的急傾斜煤層和條件較差的薄煤層不會開采，都容易造成丟煤現象。

3 降低開采成本、提高回收率的具體措施

3.1 加強礦井地質工作，合理布置采區

天湖山礦區地質條件復雜多變，礦井隨著開拓生產的進行，所揭露的地質構造和地質形態也千變萬化，往往與建井前的勘探資料和普查、精查報告有較大的出入。這就要求地質技術人員認真負起責任，深入生產第一線，認真收集、整理各種實見的地質資料，加以科學合理的分析，最終得出正確的結論。根據這一結論，一方面可以合理地進行采區和區段的劃分，減少地質構造對巷道布置和工作面回采的影響，也可以避免在一個工作面內采用不同的采煤方法。另一方面，條件適宜時，可以采用煤層群聯合布置采區，減少巷道掘進費用，從而達到降低噸煤成本。如永春縣含春煤礦上山913井，通過把煤層厚度小、變化大、構造多的37號煤層與41號煤層進行聯合布置回采巷道，集中開采。僅巷道掘進費用就節省了30多萬元。可見，煤層群的聯合開采是降低煤層開采成本、提高煤炭回收率的可行途徑。

3.2 根據不同地質情況，靈活采用回采巷道布置方式和不同采煤方法

有數據表明，無煤柱開采在薄及中厚煤層、緩斜及傾斜煤層的低瓦斯礦井中應用廣泛。天湖山礦區許多礦井應用無煤柱開采的地質和煤層賦存條件是充分可行的。因此，條件具備的應盡量采用沿空留巷或沿空掘巷的回采巷道布置方式，這樣不僅可以減少煤柱損失，降低巷道掘進率，從根本上緩解采掘接替緊張的局面，同時也可以大大縮小或基本消除龐大的地面矸石山，從而減輕礦井開采對地面環境的污染。另外，由于薄煤層的傾角變化比較大，應根據不同的傾角采用不同的采煤方法。對于傾斜、緩斜煤層，條件較好的應盡量采用走向長壁采煤法，地質構造及煤層賦存較復雜、不適宜布置長壁工作面時，可以采用短壁式采煤法,對于急傾斜煤層，視具體條件，可以采用疊巷落垛式采煤法、中深孔采煤法，也可以采用斜坡采煤法。結合煤層的各自特征，靈活應用開采技術，這樣就可以提高回采率，降低開采成本。

3.3 采用不規則的斷面，降低回采巷道的掘進和維護成本

保持煤層頂板完整性的巷道掘進方法，在回采巷道掘進中已被廣泛采用，它具有保持煤層頂板完整性及穩定性，減少掘進工作量等優點。因此，在滿足行人、運輸、通風、排水、管路敷設、電纜懸掛等安全技術要求的前提下，薄煤層開采時把它應用到半煤巖巷中，可以帶來以下幾點好處:首先,能提高煤層在巷道斷面中的位置，切斷上區段礦井水沿煤柱浸入，沿采空區流入下區段，避免工作面底板涌水，減少水煤，同時也減少對井下設備的腐蝕和損壞，延長設備使用壽命。其次，能保持巷道頂板的完整性和穩定性，有效控制頂板的冒落，提高巷道服務年限，減少維護費用。如天湖山礦區大部分礦井運巷均采用破底留頂的不規則斷面的巷道,在回采過程中從未發生頂板冒落，而個別礦井采用了原設計的半圓拱斷面，由于破壞了頂板的完整性，在回采過程中發生了多次頂板、邊幫垮落，給安全管理、文明生產帶來了不利影響。再次，可以減少掘進量，提高單進水平，降低掘進成本，提高效益。如永春縣西萍煤礦915井59號煤層運巷，根據新設計斷面要求，掘進斷面至少可少打3～5個炮眼，縮小0.2～0.5m的掘進斷面，從而提高單進水平，減少火工材料，同時，還可以減少排矸量。可見改變巷道斷面，加大不規則斷面的運用是實現降低薄煤層開采成本的又一條途徑。

3.4 改進爆破工藝，提高塊煤率

眾所周知，塊煤不僅銷路好，而且價格上也高出粉煤許多。對于塊煤含量較高的薄煤層，可以通過改進爆破工藝來提高塊煤率，降低薄煤層開采成本。我們可以充分利用薄煤層特點在炮眼布置方面改常用的三角眼為三花眼，煤層較薄時，利用單排眼并適度拉開眼距等措施來提高塊煤率，同時也可以減少火工材料的消耗。還可以根據薄煤層傾角大的特點，在適當的位置布置塊煤篩，提高塊煤率，降低勞動強度。

3.5 加強儲量管理，提高資源回收率

通過嚴格的儲量管理，可以如實地反映出在煤炭生產中執行國家經濟改革政策是否嚴格，煤炭資源損失是否合理，各煤層開采是否平衡。只有這樣，企業的管理者才能心中有數，對生產中出現的各種情況有一個合理、全面的把握。因此，要做好煤炭儲量管理，首先要領導重視，配備有一定專業知識，工作責任心強的儲量管理人員，把儲量管理當成一項長遠的重要工作來抓。其次，儲量管理人員必須經常深入生產第一線，解決生產過程中的疑難問題，發現可能丟煤時，及時填寫預防丟煤通知書，對違反作業規程亂采亂掘，任意丟煤的按嚴重“三違”處理，防止“采厚丟薄，采易丟難，采肥丟瘦”現象，使采面回采率達到規范要求。同時根據礦井的具體情況，制定相應的提高回采率的激勵措施,即對采煤隊先提取一定數額的回采率考核金,在工作面回采結束時，經考核，對回采率達到要求的給予返還和獎勵，否則給予扣罰預留考核金。搞好煤炭儲量管理，最重要的一點，就是要有一個良好的生產環境，上下一心，齊抓共管，從而最大限度地減少煤炭資源的損失。

4 結束語

眾所周知，由于天湖山礦區煤礦地質條件及煤層賦存條件極為復雜，使得薄煤層的開采成本較高，只有在工作實踐中不斷摸索，總結經驗，對薄或極薄煤層進行合理開采、科學管理，才能降低薄煤層的開采成本，從而提高工人對薄或極薄煤層的回采積極性，這樣才能既提高企業經濟效益，又力保國家資源不受損失。