煤礦深部開采方法分析

　　煤礦深部開采技術(shù)是當(dāng)今世界主要深井開采國家十分關(guān)注的問題之一。隨著我國煤礦開采規(guī)模的擴(kuò)大，開采深度的逐漸增加，深部開采中遇到的各種技術(shù)問題日益增多，對當(dāng)前的煤礦生產(chǎn)和今后礦井建設(shè)的影響日趨嚴(yán)重。因此，研究深部開采問題，對安全、經(jīng)濟(jì)、合理地開發(fā)深部煤炭資源無疑有特別重要的意義。
　　1 在我國煤礦開采的過程中，深部煤礦開采的主要特征
　　1.1 地壓大是深部煤礦開采的主要特征之一
　　我國深部煤礦開采的過程中，地壓大主要體現(xiàn)在3個(gè)方面。首先是煤礦中的原巖應(yīng)力，其次是煤礦中的掩體塑性較大，最后是煤礦深部開采的過程中能夠?qū)е碌V山的壓力不斷地增加，產(chǎn)生較為劇烈的壓力變化。
　　1.2 地溫高是深部煤礦開采的主要特征之一
　　通常情況，在深部煤礦開采的過程中，地溫會由開采深度的變化而變化，這一變化呈現(xiàn)出正比例的關(guān)系。我們在深部礦山開采的過程中，使用溫度梯度進(jìn)行地溫變化的表示。根據(jù)實(shí)際的深部礦山開采經(jīng)驗(yàn)來分析，在礦山深部的溫度都相對較高，這種高溫對煤礦工作人員而言有著非常大的危害，極端的情況是煤礦深部的溫度會超出了人們所能承受的溫度范圍，對人的身體健康有較大的損害。
　　1.3 瓦斯氣體的含量較高是深部煤礦開采的主要特征之一
　　對于深部礦山開采過程中瓦斯氣體的含量較高的問題，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，首先是在深部煤礦開采中，瓦斯氣體的涌出量較大，其次是瓦斯氣體在開采的過程中有著較高頻率的涌出量。
　　2 煤礦深部開采存在的問題
　　2.1 地表沉陷預(yù)測和控制問題
　　我國現(xiàn)有的對于地表沉陷預(yù)測和控制所用的參數(shù)均是由深度小于300m的觀測站所提供，嚴(yán)格說來，基于這些數(shù)據(jù)進(jìn)行的地表沉陷預(yù)測和控制只適合開采深度在300m以內(nèi)的礦井，如果深度超過300m，則需要更深的觀測站重新觀測數(shù)據(jù)，這就需要耗費(fèi)更多的人力和物力。
　　2.2 礦井生產(chǎn)費(fèi)用高
　　隨著礦井開采深度的增加，巖體塑性和原巖應(yīng)力增大導(dǎo)致礦壓顯現(xiàn)劇烈。開采的深度越深，覆巖自重壓力也就越大，圍巖會產(chǎn)生形變，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致頂板的坍塌。并且隨著地壓的增大，圍巖受到的壓力更大，巷道由于巨大的深部高應(yīng)力影響而產(chǎn)生形變，企業(yè)不得不投入大量的人力物力來維護(hù)巷道的安全，由此提高了生產(chǎn)成本，同時(shí)也增大了安全事故發(fā)生的幾率。
　　2.3 地溫升高
　　正常情況下，隨著深度的逐漸增加，地球內(nèi)部的溫度也會逐漸升高。礦井圍巖的溫度變化對深部開采有重要的影響。隨著礦井的深度超過1000m，井下的溫度可高達(dá)40℃，這樣惡劣的開采條件勢必對開采人員的健康造成影響，不僅會影響井下工作人員的正常工作，降低工作效率，同時(shí)會損害工作人員的健康，帶來各種疾病，增加了安全事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。
　　2.4 礦井瓦斯含量升高
　　隨著煤礦開采深度的加深，礦井內(nèi)瓦斯的濃度也會劇烈上升，一定區(qū)域范圍內(nèi)的瓦斯可通過同一個(gè)缺口溢出，致使井下窒息或者瓦斯爆炸事故的發(fā)生。
　　3 煤礦深部開采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律與控制
　　3.1 煤礦深部開采礦壓顯現(xiàn)的基本特點(diǎn)
　　開采深度的增加是礦井生產(chǎn)的自然規(guī)律，隨之而產(chǎn)生巖石溫度增加，地壓增大，巖石破壞過程強(qiáng)化，巷道圍巖變形劇烈，沖擊地壓強(qiáng)度增大和頻度增加等自然現(xiàn)象。它將嚴(yán)重影響著煤礦的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。
　　3.2 煤礦深井巷道的礦壓控制
　?、賰?yōu)化巷道布置。采準(zhǔn)巷道的布置應(yīng)避開煤柱集中應(yīng)力、構(gòu)造集中應(yīng)力、采動應(yīng)力的影響，選擇在巖性較為穩(wěn)定的巖石中。深部采區(qū)主要準(zhǔn)備巷道應(yīng)以巖巷為主或至少布置一條巖巷。隨著深度的增加，回采工作面推進(jìn)后煤體塑性區(qū)增加，致使區(qū)段煤柱留設(shè)寬度隨之增加，為保證采區(qū)回收率，減少巷道維護(hù)，工作面回風(fēng)（運(yùn)輸）平巷宜采用無煤柱護(hù)巷的形式。巷道施工在遇到以壓應(yīng)力為主的褶曲、逆斷層時(shí)，巷道方向盡量與褶曲軸或斷層走向垂直或斜交;在遇到以拉應(yīng)力為主的正斷層時(shí)，巷道方向則與斷層走向一致或斜交，從而達(dá)到減小礦壓顯現(xiàn)的目的?；夭上锏啦贾玫姆轿粦?yīng)使工作面離開斷層推進(jìn)，使采區(qū)一翼內(nèi)工作面同向推進(jìn);②改革巷道支護(hù)形式。對國內(nèi)外大量深井開采礦井的研究表明，布置在中硬以下巖層中的巷道變形破壞嚴(yán)重，當(dāng)采深在800-1000m以上時(shí)，在中硬及中硬以上巖層內(nèi)布置的巷道，若采用傳統(tǒng)的支護(hù)方式，巷道維護(hù)仍很困難。因此，深井中，除要求合理布置巷道位置外，還應(yīng)根據(jù)深井礦壓特點(diǎn)，巷道支護(hù)必須滿足既能加固圍巖又能提供較大的支護(hù)力、具有較大的可縮性和一定的初撐力等要求，根據(jù)圍巖狀況和巷道條件，采用不同的支護(hù)形式。
　　3.3 煤礦深井回采工作面的礦壓控制
　　深井回采工作面礦壓控制的特點(diǎn)。深部采場礦壓控制特點(diǎn)由深部采煤工作面頂板巖性變化特點(diǎn)和可能發(fā)生的冒頂事故類型決定。經(jīng)調(diào)查，深礦井開采煤層的頂板巖性變化隨著采深增加，頂板巖層有逐漸變碎和強(qiáng)度降低的趨勢;隨采深增加，斷層、裂隙、層理和節(jié)理逐漸發(fā)育，同一層位的巖層分層厚度逐漸變薄，弱面增多，采場頂板懸頂長度逐漸減小，由不容易垮落變得容易垮落;在頂板巖層變碎和強(qiáng)度有所降低的情況下，深井采場出現(xiàn)漏垮型冒頂事故的可能性加大。