复采残采煤层煤矿开采技术

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摘要：本文以我国的小煤矿开采为例，对煤矿的复采与残采中存在的一些问题，以及在进行复采残采的过程中使用的技术方法进行了简要的叙述。

关键词：复采残采；开采技术；技术改造

Abstract: this article in small coal mining in our country, for example, coal mining and some problems that exist in the CanCai, as well as to carry out second mining CanCai technical method used in the process of brief narrative.

Key words: second mining CanCai; Mining technology; Technical renovation

中图分类号：TD823文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

一、小煤矿在采煤过程中存在的问题

开采范围小

小煤矿的开采范围小（即井田小），而且在井田的开拓方法上也布置的不够合理，矿井的通风系统太过繁琐复杂，尤其是在生产后期，这一部分的矿井通风阻力大、系统线路长，所以相关矿井安全隐患也就格外的多。

机械化程度不高

在矿井开采方面机械化程度不高，而且装备以及技术水平都很差。在采煤、掘进与运输等方面机械化也并没有完全实现，很多生产环节都是以手工与半机械化作业为主，造成虽然工人工作强度大，但是却劳动效率低下的现象出现。

地质复杂，缺乏勘探

小煤矿的矿井地质结构一般都很复杂，而且对于井田的勘探在精度上也是十分不足。以某矿区为例，该区域内的小煤矿所开采的一般多为断层煤柱、上山煤柱、边角煤柱以及区段煤柱。因为小煤矿无法对该区域内井田的地质结构进行准确的勘探与判断，经常会导致采掘失调的现象出现，同时也因为采准巷道的布置不够规范，而给采煤作业带来了一定的困难。

开采范围限制严重

小煤矿在开采时一般用的都是房柱式采煤法，这主要是受到了开采区域小的限制。很多时候这些小煤矿都会只在煤房的下方设置一条用于运输的平巷，其作业地点也无法构成全负压的通风体系，只能在工作面进行局部通风。而有的小煤矿在作业点处只有一个安全出口，其作业点的抗灾能力很差，根本无法达到煤矿生产在安全方面的基本要求。

二、小煤矿采煤过程中相关技术的改造

优化井田开拓方式

在小煤矿采煤过程中的技术改造，首先要做的就是优化井田的布置与开拓方式，实现产业的集中生产。对矿井的井筒要进行改建或新建，并将其设置在整个井田储量的中间部位，实施上山、下山开采。对小煤矿的井田范围进行扩大，把现有的小煤矿进行合并、改建与扩建，针对矿井的生产规模进行提高，实现产业化集中；对报废了的矿井按照煤层的具体情况进行统一的改建，将其整合为小煤矿。

大力推广壁式采煤法

在矿区大力推广壁式采煤法，以此来代替房柱式采煤法。对已经改建、新建完的小煤矿，都要统一使用此时采煤法，同时还要优先采取倾斜长壁与走向长壁采煤法，然后才是对短壁采煤法的运用；条件允许的小煤矿，在厚煤层处可以采用单体液压采煤法。

（三）推进支护方式改革

按照现行的国家产业政策，对主要井巷采用锚喷、砌碹及金属钢架等支护方式，淘汰木支护；对采区巷道，采用金属钢架进行支护；对工作面，采用单体液压支柱支护，确保工作面支护可靠。

（四）推进运输方式改革

井筒提升运输可以采用串车，优选考虑采用皮带运输，井筒距离过长的，人员运送采用猴车或斜井人车；大巷运输采用机车运输，优选考虑皮带运输；工作面运输，采用可弯曲刮板运输机运输。

（五）推广回风平巷的使用

关于煤层井田的残采与复采，小煤矿在进行开采时一定要在区段的上边界处，设置回风平巷或是分段的回风平巷，通过煤房将回风平巷与运输平巷连接起来，完成采煤作业面的全负压式通风。当要开采的煤柱其上端边界处发生大的变化时，而区段的上部边界又无法设置分段的回风平巷时，可以通过运输平巷的配风平巷，当做进风平巷；同时区段的运输平巷亦将作为回风平巷，来组成采煤作业面的全面负压式通风系统。

三、小煤矿采煤过程中常用的技术方法

壁式采煤法

壁式采煤法在巷道的布置方面是十分简单的，采煤的作业面使用的也是全负压通风，并确保作业面同时存在两个相对独立的安全通道与出口，通风系统也是安全可靠的，作业面的生产效率很高。针对完整的煤层与井田以及开采宽度达的残余区煤柱进行开采时，为了能让煤炭提高采出率，同时还能提高采煤作业面的技术与生产的指标，合理的完成小煤矿的集中生产。某县的各小煤矿一般都会使用短壁采煤法，对长壁采煤法反而很少使用，短壁采煤法的作业面一般长30-50m。而在近水平煤层上一般都是把水平大巷设置在整个井田的倾斜方的中段，采用的是单水平开拓；小煤矿有时也会采用带区巷道的布置，实施倾斜短壁采煤法；为了防止倾斜巷道对运输和掘进造成不便，在小煤矿条件允许的情况下，一般都会优先采取走向短壁采煤法。

房柱式采煤法

房柱是采煤法一般都包括房式、柱方式以及房柱式这三种采煤方法。以某县为例，该县的小煤矿经过多年的生产发展，已经形成了具有自身特点，并且适合进行煤层残采复采的采煤方法，那就是房柱式采煤法。这种方法的上覆岩主要是靠煤柱来支撑的，老顶用煤柱来支撑，作业面的支架则用来支撑伪顶与直接顶，这其中支架的受力相对来说是最小的；作业面没有周期压与初次压的现象，并且矿压也不明显，因此房柱式的采煤方法更加符合小煤矿作业面同摩擦金属架或木支架的要求。为了能够进一步将煤炭的采出率提高上来，小煤矿一般都很少会用到巷柱式与房式采煤法。

房柱式采煤法在采煤的工艺上一般包括顶板管理、爆破落煤以及人工装运煤等工序。小煤房在一侧的煤柱进行爆破落煤之后，用人工的方式把煤装入矿车；对于进入采空区中的煤，工作人员要在有支护空间的煤房内，通过长柄的钩铲将其耙出，在进行装车，同时还要预留出0.3-0.5m的煤皮用来挡矸。矿车由人工运出向小煤房外送去，碎煤通过煤房与区段内的刮板被运送出采煤作业面。

煤房中的支架一般多为一梁二柱式的木质支架，木质棚的棚距为0.4-0.6m。在煤房掘出之后，煤房旁的煤柱回收作业是按照从上到下、由内而外的顺序来分批记性的。最开始应在要进行打眼的我只向里的煤房中，打上木垛，并把要打眼的煤柱周围的棚子进行加密和加固，之后在经过加密和加固的棚子两边分别架设起两架倾向抬棚，最后要在抬棚的保护之下进行打眼与放炮，并把崩落的没进行装车运输，这样就完成了一个采煤过程的循环。为了强化采煤作业面的顶板与煤柱的稳定能力，必须要在采煤的作业面里侧煤房中进行木垛的架设。在煤房的开口处，以及区段运输平巷的下端，要进行走向抬棚的架设，以此来托住运输平巷中的基本支架顶梁；并且还要在区段运输平巷上端以及煤房开口处分别架设起倾向连锁的抬棚，用以支撑煤房开口处的基本支架顶梁，用来提高其稳定能力以及回采煤柱的稳定能力，为作业面有一个畅通的安全出口提供保障。

房柱式采煤方法作为一种常规的采煤方法，有着很多局限性，主要存在无法实现全负压通风采煤，另外，无法保证两个安全出口，对支护提出了极高的要求，不利于保证安全生产，按照现行的国家产业政策，已被逐步淘汰。但对于开采边角煤等，也是一种方法，但对开采过程中的支护、通风等有着极其严格的规定，必须严格执行有关规定，制定详尽的安全技术措施，做好各项安全管理工作，才能采用此方法。否则，难以保障安全生产。

四、小煤矿在复采与残采过程中需注意的问题

通风安全

煤层的后期复采与残采是一个很特殊的过程，因为受到地质环境与施工技术的影响，一般都很难有一个安全的通风系统，而且还会在矿中出现很多采空区，所以通风是关键问题。对于通风的安全问题，我们可以采取以下几种措施来解决。

1．沿着采空区进行掘巷，并留出小煤墙。要沿着残采面的上边界挖掘出专门的回风上山或回风石门，同时还要留出小煤墙，使其能够组成一个完整的通风体系。该通风方式的效果还是较为理想的，而且其做法是与《煤矿安全规程》中的相关规定相符的。具体操作如下图：

小煤墙的作用主要是防止采空区的积水进入到巷道中，同时还能防止采空区瓦斯的大量涌入，而预留小煤墙的宽度一般在1-3m这个范围之内。

2．采取“z”型通风方式。如果在采区的边界处有回风上山，亦可使用“z”型通风方法来与沿空留巷进行配合，这种通风方式的通风效果同样良好。

顶板管理

煤层在后期的复采与残采过程中遗留的煤柱，因为受到来自采动的影响，会导致上覆岩层出现变形与破裂的情况，围岩应力也会相应的出现变化。一旦煤柱两侧都被采空，顶板的压力就会集中在煤柱上，媒体就会出现弹塑性变形现象。因此，在进行残留煤柱的开采时，要格外注意顶板的压力问题，对顶板进行合理的管理。

顶板的受力情况是，如果煤柱的宽度大，煤柱的中央位置就会因为支撑压力的叠加，而在应力方向上表现出沿煤柱宽度呈马鞍状分布。因煤柱的宽度小，那么煤柱两边的支撑压力峰值就会叠加到一处，煤柱中央处的载荷就会快速增大，应力变回随之分布均匀。

管理的措施有以下几点：

1．深入了解相关的开采能力与相关的地质条件，做好顶板安检的制度化。

2．加强对支护的质量管理，提高支护的质量并保证支护的阻力。

3．做好围岩与支架间的缝隙填充，强化支架的稳定能力。

4．必要时对空顶采取临时支护等相关措施。

采空区积水的防治

1．要想进行采空区积水的防治，首先要做的就是对矿井充水的原因进行调查，也就是要对矿体和附近围岩空隙中的大气降水、地下水、老窑水以及地表水等水源进行调查，同时还要调查附近矿井水隔水层以及地下水的径流情况。

2．要对矿井及其周围的地质环境有一个深入的了解，同时要将涌水探测工作做好，对进行生产和将要投入生产的各个矿井做好防水、排水、疏通水道以及堵截水道的治理措施，并科学的选择相关排水设备。

3．如果在进行井下开采的过程中，遇到了采空区或老窑的积水时，除了要预留出足量的保护煤柱之外，同时还要进行及时填充、合理疏通管道并利用相关设备进行排水等措施。

4．在进行巷道的挖掘以及煤炭的开采过程中，必须要保证做到：首先进行预测预报、开始挖掘前先进行探测、先对积水与相关情况进行治理再开采。同时还要做到一旦发现可疑之处就立刻停止作业，以避免出现突水事故。

五、结语

采矿业是一个危险性极高的行业，其中安全问题是最为重要的。虽然只是进行后期的复采与残采工作，但是其中存在的各种安全隐患仍旧不能忽视，要针对煤矿的残采与复采狠抓生产中的安全工作，从各个方面尤其是技术上采取不同的措施，以确保煤矿的顺利、安全生产。

参考文献：

[1]周仕来，刘勇.小煤矿在残采复采过程中安全技术问题分析与措施[J].煤矿安全，2010（06）.

[2]翟新献，邵强，王克杰，李化敏.复采残采每层小煤矿开采技术研究[J].中国安全科学学报，2004（04）.