薄厚煤层合理配采的探讨

2013-09-07白赞成

中国矿业 2013年8期

白赞成

（辽宁石油化工大学顺华能源学院，辽宁抚顺113006）

1 问题的提出

我国薄煤层资源储量丰富，据有关部门统计，80%以上的矿区有薄煤层分布，在全国已探明的煤炭储量中，薄煤层比例约占30%左右。然而，当前我国煤炭开采过程中，存在着严重的薄厚煤层开采比例失调的问题。各矿区在投产初期，通常优先开采中厚及以上煤层，薄煤层几乎均被放弃，这种挑肥拣瘦的做法，浪费了大量煤炭资源。薄厚煤层合理配采，是煤炭工业的一项重要技术政策，搞好薄厚煤层的合理配采，对矿井稳定和均衡生产有决定性作用，对合理利用资源及缓和布局紧张有重大意义。

2 薄厚煤层合理配采及其分析

在同时开采有薄厚煤层的矿井中，正常情况下应使薄煤层的产量比率不低于其储量比率。如果用Ab和As分别表示合理的比例回采产量和实际回采产量，则有

式中：a1为厚煤层（包括中厚煤层，以下相同）合理比例回采产量；b1为薄煤层合理比例回采产量；a2为厚煤层实际回采产量；b2为薄煤层实际回采产量。

设薄煤层的合理采出比率为K1，则有

式中z为薄煤层可采储量，Z为煤层总可采储量。设薄煤层实际采出比率为K2，则有

为了使薄煤层配采经济合理，在设计、计划和组织生产时，应采取措施，严格控制，使薄煤层合理采出比率K1与实际采出比率K2基本相等。如果用β表示薄煤层的合理配采比，则应使

即：β的理论值为1。但合理的配采比是随煤层赋存条件和开采方法的不同而不同的。

当β＞1时，表明实际采出率＞合理采出率

当β＜1时，表明实际采出率＜合理采出率

如果薄煤层的实际产量降低Δb2，则实际回采产量为

即为保证矿井的国家计划产量，薄煤层实际产量下降Δb2时，厚煤层实际产量应增加Δa2。由于薄厚煤层实际产量的变化，使矿井厚煤层储量及薄煤层的储量均受到不同程度的影响。薄煤层实际产量的下降，势必会导致其储量的相对增加。一个矿井的β值不可能常年保持不变，而是存在一个经济合理的波动范围，但总的衡量，β值无论怎样波动，在一定的时期内其总的平均值应趋近于1，否则会产生丢失薄煤层的问题。

当薄煤层实际产量降低Δb2时，其储量相对增加了Δa2，这时对矿井下一年度的生产计划将产生影响，需要重新进行编制。薄煤层产量的下降对下一年度薄煤层储量占总储量的比率为

式中：z′为薄煤层实际产量下降Δb2后的储量；Z′为薄煤层实际产量下降Δb2后的总储量；0.85、0.75分别为薄煤层和厚煤层采区的回采率。

由式（6）可知，薄煤层开采比重的减少，必然导致其储量比率的上升，破坏生产布局，影响矿井均衡和稳定生产。在矿井服务年限内，如果K3逐年上升，则薄厚煤层配采关系失调相当严重，最终可能造成薄煤层丢失或在某一个时期内薄煤层产量大幅度上升，厚煤层产量下降，给矿井的开拓、延深、采煤方法及采掘关系等带来不利的影响。

3 控制和解决配采失调的几点建议

3.1 加强生产管理，健全储量管理制度

生产矿井及各级管理部门，要建立负责管理储量的职能机构，配备一定技术水平的专业人员，采用各种手段搞清井田内地质构造及煤层赋存条件，提出合理开采和利用储量的意见，定期提出储量管理分析报告，建立管理台账和有关图表。经常对开采范围内（阶段内、采区内、回采工作面内）不同厚度煤层的储量动态进行定性定量的分析和预测，保证薄厚煤层合理搭配开采。

3.2 加快薄煤层的机械化开采

如果矿井的同一区段内同时开采薄厚煤层，薄煤层用炮采而厚煤层用机采，由于炮采工作面推进慢，势必影响机采工作面的推进，限制机采工作面的产量。有的生产矿井为了加快机采工作面的推进，就将薄煤层丢失不采或改变其工作面参数，从而使配采失调。如果在薄煤层中亦采用机采，使薄厚煤层工作面同步推进，即可避免配采失调。

机械化开采是我国煤炭工业发展的根本途径，在薄煤层中应大力推广和试验机械化开采。兖矿集团在南屯矿、杨村矿试验薄煤层机械化开采，取得了较好的效果。新汶矿业集团引进的螺旋钻机无人开采技术，实现了机械化开采，利于薄厚煤层合理配采，延长了矿井稳产期和矿井服务年限。

3.3 加大薄煤层的开采强度

实践证明，加大薄煤层的开采强度，是控制和解决薄厚煤层配采失调的一种有效方法。加大薄煤层的开采强度，从配采的角度上讲，可以解放出大量的厚煤层，同时又可使薄煤层实际回采产量增大。如双鸭山矿业集团七星矿一水平薄煤层的储量占29.1%，历年薄煤层的产量仅占15%左右，后来由于该矿加大了薄煤层开采强度，提前开发出以薄煤层为主的五区，薄煤层的实际产量保持在25%左右，使配采失调情况得到了改善。