浅议如何有效开采薄煤层

2012-04-21陈文桐

海峡科学 2012年9期

关键词：块煤矿井顶板

陈文桐

浅议如何有效开采薄煤层

陈文桐

福建省永春县煤炭工业公司

文章深入分析薄煤层开采的特点，归纳出影响薄煤层开采采出率的主要因素，进而提出天湖山矿区有效开采利用薄或极薄煤层的措施，以期进一步降低薄煤层开采成本、提高资源回收率，使薄煤层能得到充分合理的开发和利用。

薄煤层开采成本回收率

福建省永春县天湖山矿区位于闽西南凹陷东部条带，由曲斗、大蔗沟、铅坑、西萍、荷殊、含春、新村、长汀、南湖等井田组成，面积约66km2，无烟煤储量达1.3亿t。 1952年开始开采，矿区现有国有煤矿4对矿井、地方国有煤矿2对矿井、乡镇煤矿40对矿井，年生产能力200多万t，已是福建省最大的煤炭生产基地之一，更是闽南地区重点产煤区。矿区地质构造复杂，煤层数多，煤层间距小，共含煤70层以上，可采、局部可采煤层只有13层煤层，其它均为不可采的极薄煤层，按传统的开采方法，煤炭的资源利用率低，开采成本高。但由于煤层的构造形态变化较大，煤层厚度沿走向和倾向上变化很大，在褶曲轴部常变厚，翼部常为变薄带。一些未参加资源储量估算的极薄煤层，在特殊的构造部位往往形成局部厚煤带，从而提高了矿井资源利用率，如33、36、40、43、45、50、54号煤层。经过开采证实，通过合理布置采区，灵活布置回采巷道和采煤方法，改进爆破工艺，加强储量管理等等一系列实践措施和做法，大大提高了矿区资源利用率，降低了开采成本。

1 薄煤层开采的特点

薄煤层由于其开采厚度较小，与中厚及厚煤层相比，开采薄煤层的工作面主要存在以下特点：

1.1 采高低、煤质硬、劳动效益低

由于采高低，使得人员进入或在工作面内作业以及设备移动都十分困难，工作面内的工作条件差，劳动强度大。薄煤层煤质相对较硬，火工材料的吨煤消耗量较大，回采成本较高，经济效益较开采中厚及厚煤层差。

1.2 采掘比大、掘进率高、采煤工作面接替困难

随着开采技术的发展，工作面推进度大大加快。由于薄煤层工作面回采巷道多为半煤岩巷，巷道掘进手段没有多大变化，仍以打眼放炮、人工装煤为主，掘进速度很慢，造成工作面接替紧张。

1.3 煤层的厚度、角度变化，褶曲、断层等构造对工作面回采影响大

由于薄煤层地质条件及赋存状况较复杂，使得它很难采用较为先进的采煤方法和采煤工艺。目前我省煤矿对薄煤层的开采采用的是炮采工艺，开采技术水平及机械化水平都较低。开采薄煤层的矿井或工作面的经济效益都不理想。所以应针对薄煤层的开采特点，采取措施，降低开采成本，提高资源回收率，使煤炭这一不可再生的资源得到充分利用。

2 影响薄煤层煤炭采出率的主要因素

2.1 地质构造的影响

地质构造复杂、小断层、小褶皱较为发育，加之局部地段受岩浆岩入侵以及地质勘探时，由于钻孔密度受限，对复杂的地质构造及小断层难以控制，这些都是造成煤炭采出率低的重要因素。

2.2 开采技术的影响

采区巷道的布置方式及所选择的采煤方法，实际生产时的采、掘面布置，以及现有的管理水平、管理方法等也是影响煤炭采出率的一个重要因素。

2.3 掘进和开采过程中的煤炭损失

（1）在掘进过程中，往往在距离边界断层一定的范围内，常会遇到一些小的派生断层或煤层变薄现象，遇到这种情况时若不继续往前掘进巷道进行跟踪，往往容易丢煤。

（2）在开采过程中，若顶板管理不善或未及时掌握顶板活动规律，造成工作面垮落，也易造成煤炭损失。

（3）工作面回采过程中，若采面遇有压薄带或小断层，未及时采取过压措施而用残采方法，则上部煤层也易丢失。

（4）中厚煤层夹有较厚的夹矸时，在其开采过程中，由于受到开采技术及条件的影响，也易造成煤炭损失。

（5）煤层底板下凹或褶皱构造在倾向上引起的向倾构造，若没有及时破顶寻找煤层，也易丢煤。

2.4 人为管理的影响

为了片面追求产量指标及短期的经济利益，只开采厚煤层及正常煤层，乱采乱掘，工人技能差造成的急倾斜煤层和条件较差的薄煤层不会开采，都容易造成丢煤现象。

3 降低开采成本、提高回收率的具体措施

3.1 加强矿井地质工作，合理布置采区

天湖山矿区地质条件复杂多变，矿井随着开拓生产的进行，所揭露的地质构造和地质形态也千变万化，往往与建井前的勘探资料和普查、精查报告有较大的出入。这就要求地质技术人员认真负起责任，深入生产第一线，认真收集、整理各种实见的地质资料，加以科学合理的分析，最终得出正确的结论。根据这一结论，一方面可以合理地进行采区和区段的划分，减少地质构造对巷道布置和工作面回采的影响，也可以避免在一个工作面内采用不同的采煤方法。另一方面，条件适宜时，可以采用煤层群联合布置采区，减少巷道掘进费用，从而达到降低吨煤成本。如永春县含春煤矿上山913井，通过把煤层厚度小、变化大、构造多的37号煤层与41号煤层进行联合布置回采巷道，集中开采。仅巷道掘进费用就节省了30多万元。可见，煤层群的联合开采是降低煤层开采成本、提高煤炭回收率的可行途径。

3.2 根据不同地质情况，灵活采用回采巷道布置方式和不同采煤方法

有数据表明，无煤柱开采在薄及中厚煤层、缓斜及倾斜煤层的低瓦斯矿井中应用广泛。天湖山矿区许多矿井应用无煤柱开采的地质和煤层赋存条件是充分可行的。因此，条件具备的应尽量采用沿空留巷或沿空掘巷的回采巷道布置方式，这样不仅可以减少煤柱损失，降低巷道掘进率，从根本上缓解采掘接替紧张的局面，同时也可以大大缩小或基本消除庞大的地面矸石山，从而减轻矿井开采对地面环境的污染。另外，由于薄煤层的倾角变化比较大，应根据不同的倾角采用不同的采煤方法。对于倾斜、缓斜煤层，条件较好的应尽量采用走向长壁采煤法，地质构造及煤层赋存较复杂、不适宜布置长壁工作面时，可以采用短壁式采煤法,对于急倾斜煤层，视具体条件，可以采用叠巷落垛式采煤法、中深孔采煤法，也可以采用斜坡采煤法。结合煤层的各自特征，灵活应用开采技术，这样就可以提高回采率，降低开采成本。

3.3 采用不规则的断面，降低回采巷道的掘进和维护成本

保持煤层顶板完整性的巷道掘进方法，在回采巷道掘进中已被广泛采用，它具有保持煤层顶板完整性及稳定性，减少掘进工作量等优点。因此，在满足行人、运输、通风、排水、管路敷设、电缆悬挂等安全技术要求的前提下，薄煤层开采时把它应用到半煤岩巷中，可以带来以下几点好处:首先,能提高煤层在巷道断面中的位置，切断上区段矿井水沿煤柱浸入，沿采空区流入下区段，避免工作面底板涌水，减少水煤，同时也减少对井下设备的腐蚀和损坏，延长设备使用寿命。其次，能保持巷道顶板的完整性和稳定性，有效控制顶板的冒落，提高巷道服务年限，减少维护费用。如天湖山矿区大部分矿井运巷均采用破底留顶的不规则断面的巷道,在回采过程中从未发生顶板冒落，而个别矿井采用了原设计的半圆拱断面，由于破坏了顶板的完整性，在回采过程中发生了多次顶板、边帮垮落，给安全管理、文明生产带来了不利影响。再次，可以减少掘进量，提高单进水平，降低掘进成本，提高效益。如永春县西萍煤矿915井59号煤层运巷，根据新设计断面要求，掘进断面至少可少打3～5个炮眼，缩小0.2～0.5m的掘进断面，从而提高单进水平，减少火工材料，同时，还可以减少排矸量。可见改变巷道断面，加大不规则断面的运用是实现降低薄煤层开采成本的又一条途径。

3.4 改进爆破工艺，提高块煤率

众所周知，块煤不仅销路好，而且价格上也高出粉煤许多。对于块煤含量较高的薄煤层，可以通过改进爆破工艺来提高块煤率，降低薄煤层开采成本。我们可以充分利用薄煤层特点在炮眼布置方面改常用的三角眼为三花眼，煤层较薄时，利用单排眼并适度拉开眼距等措施来提高块煤率，同时也可以减少火工材料的消耗。还可以根据薄煤层倾角大的特点，在适当的位置布置块煤筛，提高块煤率，降低劳动强度。

3.5 加强储量管理，提高资源回收率

通过严格的储量管理，可以如实地反映出在煤炭生产中执行国家经济改革政策是否严格，煤炭资源损失是否合理，各煤层开采是否平衡。只有这样，企业的管理者才能心中有数，对生产中出现的各种情况有一个合理、全面的把握。因此，要做好煤炭储量管理，首先要领导重视，配备有一定专业知识，工作责任心强的储量管理人员，把储量管理当成一项长远的重要工作来抓。其次，储量管理人员必须经常深入生产第一线，解决生产过程中的疑难问题，发现可能丢煤时，及时填写预防丢煤通知书，对违反作业规程乱采乱掘，任意丢煤的按严重“三违”处理，防止“采厚丢薄，采易丢难，采肥丢瘦”现象，使采面回采率达到规范要求。同时根据矿井的具体情况，制定相应的提高回采率的激励措施,即对采煤队先提取一定数额的回采率考核金,在工作面回采结束时，经考核，对回采率达到要求的给予返还和奖励，否则给予扣罚预留考核金。搞好煤炭储量管理，最重要的一点，就是要有一个良好的生产环境，上下一心，齐抓共管，从而最大限度地减少煤炭资源的损失。