煤矿深井开采之我见

摘要：随着社会对煤炭需求量的日益增加，开采能力的不断提高，开采深度不断增加是煤矿开采发展的必然趋势。而深井开采面临着许多的问题，如巷道压力大维护困难、地温增大、瓦斯异常等因素，文章根据淮南新集一矿回采的211302炮采工作面相关情况，就煤矿深井开采可能存在的问题及解决方法提出见解。

关键词：煤矿深井；煤矿开采；炮采工作面

中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）04-0082-02

1 概述

何为深井开采，就目前我国对深井开采的定义没有非常明确且书面的规定，只是根据实际现场经验，以及开采条件和地质条件的复杂程度，同时也需要结合矿井实际的装备水平和开采技术水平等等相关因素综合考虑。在现有的资料中显示，当矿井的采深达到800m水平以上时，我们认为属于深井开采条件；对于软岩矿井，其开采深度达到600m水平即为深井开采。从全国大部分矿井开采而言，随着矿井开采深度的增加，逐渐会出现各种不利于煤矿开采的条件，比如，大采深、高地压、高地温、强冲击以及煤与瓦斯突出等复杂现象均会出现，对煤矿开采带来不利影响。另外一个方面，随着矿井开采深度的增加，其煤矿开采成本也在不断的增加，当增加到一定程度时，将会使得矿井成本到达一个煤矿开采的盈亏平衡点，当开采深度继续增加，煤矿就会出现亏损，其直接影响煤矿生产的正常运转。所以，开展对深部矿井的眼睛，以及确定合理可靠的经济开采深度，这对于煤矿生产而言，是一项具有深远意义的研究，同时也是急需解决的关键问题。

2 深井开采的特征

（1）地应力增大：矿井的矿压显现强烈是矿井采深的增加的最为直接的现象之一。

（2）巷道支护断面加大、费用增高：随着煤矿开采逐渐向深部延伸，其巷道围岩的状态也逐渐有坚硬向松软破碎的状态转变，形成流变状态的岩石，这导致巷道的位移量明显增大，同时使得巷道支护难度加大，支护费用增加，支护工程量加大。

（3）地温升高：一般随采深的增加，地温会逐渐增高。到了一定深度，温度环境将不可忍受，必需采取降温措施，方可保证正常生产。

（4）瓦斯涌出量增大：随开采深度的增加，瓦斯含量会逐渐增大，相应增加了检测治理瓦斯及突出的

费用。

（5）冲击地压危害增加。

（6）构造复杂：一般深部井田断层多，构造复杂，煤层厚度变化大，加之钻孔少，勘探程度低，地质情况极不明朗，为设计施工带来很大困难。

正是由于存在以上六个基本特征，使得深井开采在支护、降温、勘探、机电、通风、提运、排水和压风等各方面的投入会加大，这样就导致了吨煤成本增加，根据现场研究资料显示和统计，一般每增加100m，吨煤生产成本增加10%～25%。

3 深井开采存在的突出问题

211302工作面位于淮南市新集一矿二水平1采区东翼。该工作面风巷煤层底板标高约为-528.6m～

-565.5m，机巷煤层底板标高约为-535.5m～-574.4m，虽未达到深井的标准，但亦相当接近，根据回采情况，可对更深水平的工作面回采有指导意义。

该工作面采用走向长壁后退式悬移支架放顶煤采煤方法，机巷为可缩性支架U36型棚支护，风巷为矿用12#工字钢梯形棚支护。回采过程中，主要存在以下问题：

一是随着深度的增加，围岩压应力更大，由其是回采准备巷道压力大。211302工作面在回采期间，受地压影响，两巷支架弯曲变形量大，经过多次修复，消耗大量材料及人力。实践证明，采用可缩性U型支架比梯形棚支架更能抗压，抗变形，有效支护时间更长。究其原因是由于圆弧断面能均匀分摊顶帮压力，避免压力向某一处集中，因此，采用圆弧型可缩性支架比较适合深井工作面两巷支护，但由于可缩性支架是由三段甚至五段U型钢料搭接起来，对于搭接处棚卡及螺丝的强度要求较高，传统的U棚螺丝在使用过程中经常由于压力太大而崩断，因此采用高强度的螺丝是可缩性支架使用的一个关键所在。

二是随着采深的增加，巷道底鼓现象更严重，需反复卧底。在回采过程中，由于支架为敞底式支护，使得底板成为最薄弱的临空面，底鼓现象频繁出现，并因此导致轨道变形，影响运输。需多次卧底，落道，从而大大增加了维护量。除了卧底，对底板进行加固，如下底梁，对底板进行支护，对于底板松软的巷道也是十分必要的。

三是对于长壁工作面，布置中巷及分期风巷，能有效缓解瓦斯及地压，且由于巷道多，能为通风、行人及运输提供了很大便利，且每一段分期巷道使用时间较短，用过即报废，维护量小。如图1所示：

四是采深越深，温度越高，采取制冷机势在必行。常温层下，一般深度每增加100米，温度增加3度左右，且由于工作面走向长，通风距离远、通风断面小等原因导致热害问题严重。淮南新集一矿241107综采工作面在回采时，上隅角最高温度达33℃，远远超过煤矿安全规程规定的26℃。为此，公司从德国引进制冷机并使用，使得该工作面平均降温3℃～5℃，效果非常明显。由此可见，深井开采工作面的降温除了增加风量，改善通风系统外，安装高质量的制冷机是一个行之有效的方法。

4 深井低成本开采的技术措施

关于深井开采的合理经济深度，其确定方法，必须根据实际情况，由各个矿井的地质条件，技术水平，管理水平等各方面的差异，其合理经济深度的确定不能统一划定，同时也没有一个完全的标准。但是积极采用先进的技术、设计等措施后，是完全可以实现低成本开

采的。（1）合理选择巷道布置、支护形式；（2）合理集中生产，优化生产系统；（3）尽量加长工作面几何尺寸；（4）尽可能提高矿井总产量；（5）提高机械化装备水平；（6）高产高效是深井开采发展的方向。

5 结语

目前，我国千米以上的深井开采已占到一定的比例，在进行深井开采时，不仅要从技术上研究地压、支护、通风、降温等课题，而且要注意研究深井开采的合理经济深度，把握好矿井开采的经济效益盈亏平衡点，从而保证矿井的经济效益。

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作者简介：曹九祝（1985—），男，安徽安庆人，安徽理工大学能源与安全学院硕士研究生，助理工程师。