不穩定煤層的開采技術研究

王濤++++賈猛++++張建強

摘 要：隨著煤炭資源不斷的被開采，賦存條件好的煤層越來越少。煤炭開采技術的革新，讓煤炭開采工作由簡單的地質層深處逐步向結構復雜的內部擴展延伸。在地質層內部，大部分都是斷層結構，導致礦井地壓顯著增大，所以，煤炭開采的難度逐漸的增大。伴隨經濟的快速發展，煤炭的需求量呈現逐年增加的趨勢。表層煤炭資源的缺乏，決定了對賦存條件差、地質構造復雜的煤層的開采勢在必行。本文歸納和總結了不穩定型煤層的基本特征，在此基礎上，以煤礦的實際生產為依據，研究了不穩定型煤層的實用開采技術，試圖從中找到解決開采不穩定煤層的技術問題。

關鍵詞：不穩定；煤層；開采技術；研究

一、煤層的分類

煤層的穩定性可分為四種類型：①穩定型：煤層厚度和煤質變化很小，或變化規律明顯，結構簡單到較簡單，全區可采或基本可采；②較穩定型：煤層厚度和煤質均有一定變化，但規律性較明顯，結構簡單到復雜，全區可采或大部分可采，在可采范圍內厚度變化不大；③不穩定型：煤層厚度或煤質變化較大，無明顯規律，結構復雜到極復雜，常有煤層不符合工業指標要求的地段出現，包括難以分層對比而可以進行層組對比的復煤層；④極不穩定型：煤層厚度和煤質變化極大，一般不連續，很難找出規律，可采塊段分布零星，包括層組對比也有困難的復雜結構煤層。煤炭研究學者把不穩定型煤層定義為：在生產實踐中，人們把厚度、傾角、夾矸厚度和層數變化大，斷層、褶曲、陷落柱發育，火成巖侵入嚴重，即煤層的地質構造復雜、煤層的賦存狀況不穩定、可采性時斷時續的煤層稱為不穩定型煤層。

就目前而言，在全國原煤總產量中，不穩定型煤層的開采量所占的比重并不是很大，之所以要研究這個問題，一方面，開采不穩定型煤層是實際開采中普遍遇到的問題，另一方面，研究開采不穩定型煤層技術也是應對日后煤礦緊缺、深層作業的必要途徑。此外，在我國東南海的部分省市，開采的煤礦大多都是不穩定型煤層。所以，對不穩定型煤層的開采技術具有極其顯著的現實意義。

不穩定型煤層獨特的特征，決定了對不穩定型煤層的開采，不能使用單純的普通煤礦的開采方法。在長期的生產實踐中，工程技術人員總結出了一套開采不穩定型煤層經驗：①充分利用已獲得的地質勘測資料，結合煤礦自身的特點，選擇性的應用它們去指導煤礦工作的開展。②要加強對地質工作的監督，持續、不間斷的收集和分析從建井到礦井投產過程中所有的地質資料。③合理的布置巷道的密度。④巷道的布置與地質結構特點要相符。

二、開采技術探討

（一）開拓方式

煤礦煤層基本上均屬于傾斜、急傾斜煤層，且均是分布在山巒起伏的山區，地表坡降大，溝谷發育，可利用作礦井地面工業廣場的地表空間較為有限。因此，其礦井的開拓應選用以下方式較為適宜：（1）平峒；（2）平峒 ―――暗斜井；（3）斜井。

在選擇開拓方式時，應首先考慮其井田所在范圍內可利用礦井地面工業廣場的地表空間。在其條件許可下，優先選擇平峒開拓方式。根據開采水平的劃分，分別布置平峒。平峒位置應選擇使平峒盡可能短揭露煤層的位置。在可利用作礦井地面工業廣場的地表空間條件受到限制時，則考慮采用平峒 ――― 暗斜井或斜井的開拓方式。這兩種開拓方式的選擇，主要參照因素是井田范圍內煤層地質條件的復雜程度。煤層地質條件復雜 程度較高的，可考慮采用平峒 ――― 暗斜井的開拓方式。此開拓方式即可實現初期投資少，投產高，見效快，又可充分利用平峒揭露煤層地質情況，掌握更加豐富的井田范圍內的煤層地質資料，有利于下水平暗斜井延深選擇正確的位置。煤層地質條件復雜程度較低，含煤地層相對較穩定的，則可采用斜井開拓方式。該開拓方式雖然初期投資較多，但總投資少，且有利于集中生產。

（二）回采工藝

由于不穩定煤層具有地質構造多、煤層厚度變化大的特征，造成回采工作面空間條件變化頻繁，難以滿足采煤機的運行，而炮采對回采工作面的空間條件要求不苛刻，且機動靈活性高，因此，選擇炮采工藝是比較合理的。

根據不同的煤層賦存情況，可以選擇以下炮采工作面的布置方法。

1.短壁法

在煤厚相對較穩定，地質構造較少的煤層中，可采用短壁式布置回采工作面，壁長以60m 左右為宜，在工作面上部布置回風巷，下部布置運輸巷，工作面沿垂直運輸巷方向推進。

2.中深孔爆破法

在煤層傾角較大，頂底板相對較為穩定，頂板為不易垮落、緩慢下沉，底板為較光滑的煤層或是“雞窩”狀的煤包中，采用中深孔爆破法。在設定的開采區段內，上部布置回風巷，下部布置運輸巷，沿傾斜方向和偽傾斜方向在煤層中掘聯絡眼，將煤層分割成菱形。平行于傾向方向的兩菱邊間距以礦井擁有的技術能力所能達到中深孔爆破最佳效果的深度為宜，一般取20m左右，平行于傾向方向的菱邊長宜取25m左右。開采順序為從下至上將分割成菱形狀的煤層逐個回采。整個工作面沿垂直于運輸巷推進。

3.斜坡法

在急傾斜煤層中，在工作面上部布置回風巷，下部布置運輸巷，沿煤層邊界向煤層走向反方向在煤層中偽斜掘主斜坡與上部回風巷溝通，在主斜坡上向煤層走向方向分別掘若干個分斜坡，分斜坡與前一個主斜坡溝通，將開采區段內的煤層分割成若干個塊段，從上至下將分割的各個塊段煤層逐個回采。整個工作面沿垂直于運輸巷后退式推進。

上述幾種回采方法的回采巷道（切眼、聯絡眼、主斜坡、W發斜坡）的布置應盡可能利用煤厚變化界限、地質構造邊沿等煤層地質條件，將不連續可采的煤體分割成厚度、傾角相對穩定和比較連續的塊段，然后針對具體條件選擇相應的采煤方法。

由于煤層的不穩定性，因此，應根據煤層具體的賦存條件選擇其相適應的采煤方法。即使在同一個回采工作面也不要簡單地選擇某一采煤方法，而往往應是采用多種采煤方法的組合才是最佳的。

結束語

不穩定型急傾斜煤礦開采技術的研究是一個長期的過程，只有充分把握好開采技術設計這一環節，才能保證開采工作的順利進行。在不穩定型急傾斜煤層的開采中，偽傾斜斜坡短壁采煤法，能有效的幫助解決急傾斜薄煤層的開采問題，明顯提高了煤炭的開采效率。

參考文獻

[1]劉棟.不穩定煤層的爆破采煤[J].煤炭技術，2008（7）：78.

[2]趙景鏞.不穩定煤層開采方法[M].徐州：中國礦業大學出版社.endprint