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【摘要】巴里坤矿区纸房一号矿井一采区B4煤层，全区可采，纯煤厚度平均15.23m，含夹矸全厚平均17.76m。本文从煤层赋存条件出发，参照同类矿井采煤工艺，依据煤矿安全规程等规范，对相关采煤工艺的优缺点进行了分析对比，最终选择分层放顶煤综采这一采煤工艺最适合。
纸房一号矿井是新疆巴里坤矿区的主力矿井，位于巴里坤县城西北方向约160km，井田井田东西走向长17.69km，南北宽11.31km，面积131.63km2；矿井地质资源量1172.15Mt，可采资源量647.80Mt，设计生产能力6.0Mt/a，矿井服务年限77.1a。
1矿井开采地质条件
1.1地质构造
井田地处北塔山东部的一山间断陷谷地，其北界以北为古生界构成的低山区，区内大部是由冲、洪、风积物形成的向西北倾斜的斜坡地形，属戈壁地区。
井田位于区域构造的纸房凹陷的纸房背斜构造单元内，主体上位于纸房背斜的北翼，总体上为一单斜构造，地层倾角5～20°，井田范围内含煤地层沿走向、倾向的产状有一定变化，且伴有一定数量的断层，构造复杂程度属中等。
1.2煤层特征
井田内含煤地层为侏罗系中统西山窑组（J2x），含可采、局部可采煤层4层，自下而上分别为B3、B3-2、B4、B5，其中B4为全井田可采煤层，B3为大部分可采煤层， B5、B3-2为局部可采煤层，B4、B3为本井田主要可采煤层，均为较稳定煤层。井下煤层赋存状态基本为南高北低，厚度上，东厚西薄。
1.3其他条件
本矿井为瓦斯矿井，无地温异常区，煤层属自燃发火煤层，有煤尘爆炸危险；水文地质条件简单；煤层顶板一般为泥岩、细砂岩、粉砂岩，底板为粉砂岩、细砂岩及泥岩，夹矸岩性以泥岩、炭质泥岩为主，个别粉砂岩，工程地质条件中等。
2采煤方法选择分析
根据矿井的开拓布置和煤层赋存条件，确定本井田首采区为一采区，首采煤层为B4煤层，采煤方法为走向长壁采煤法。
2.1选择采煤工艺原则
与煤层赋存地质条件相适应，有利于提高资源回收率，最大限度减少资源损失；有利于提高机械化水平，减少工序，提高工作面单产水平和效率，降低万吨掘进率；有利于提高矿井安全水平，降低工人劳动强度。
2.2 采煤工艺选择及优缺点分析
对一采区地质资料分析，B4煤层纯煤厚度平均15.23m，含夹矸全厚平均17.76m。一采区为双翼采区，其北翼纯煤厚度平均12.30m，含夹矸全厚平均14.10m；其南翼纯煤厚度平均18.21m，含夹矸全厚平均21.41m。
从煤层地质条件看，根据国内外厚煤层开采技术发展现状，结合B4煤层赋存特点，认为B4煤层可供选择的采煤工艺主要有：分层大采高综合机械化开采、分层综采放顶煤开采、大采高综采和放顶煤结合综采，现对以上三种方法作如下比较。
2.2.1 分层大采高综采
分层综采对地质构造特别是断层的适应性差，煤层厚度变化时容易丢煤，目前使用国产设备的工作面单产较低，一般在2.00Mt/a以下，效率、效益均较低，不易实现安全高效生产。本井田B4煤层厚度大，平均全厚21.41m，若分层大采高开采也要分数层，巷道布置和生产管理均不便。
2.2.2分层放顶煤综采
由于放顶煤采煤法主要是利用矿山压力破煤，因而对煤层的可放性及赋存条件有一定的要求。下面对B4煤层冒放性进行分析。
（1）开采深度：生产实践和理论计算都表明顶煤冒放性随着开采深度的增大而加强。一采区北部煤层埋深大，平均240m，一采区南部煤层埋深小，平均170m，根据附近矿资料推测Rc=17.46Mpa，计算的放顶煤开采要求埋深为204.3m，一采区北部较南部更适合综放开采。
（2）煤层结构：煤层中夹矸厚度不宜超过0.30m，其硬度系数不应大于3，顶煤中夹矸层厚度占煤层厚度的比例也不宜超过10～15%，否则，应采取预破碎措施。B4煤层结构较复杂，一般含0～7层夹矸，夹矸厚度0.2-8.17m，平均2.05m，因此B4煤层夹矸对放顶煤是不利的。
（3）顶板条件：B4煤层顶底板岩性在标高+700m以浅多为泥岩，+700m以深多为细砂岩，局部为砾岩压煤。根据B4煤层及其顶板的物理力学性质、煤层结构、开采深度等自然因素对综放开采顶煤冒放性影响的综合分析，设计认为该井田B4煤层顶煤冒放性还是较好的。
2.2.3大采高综采与放顶煤相结合的综采
本井田B4煤层厚度较厚，如采用大采高与放顶煤相结合采煤工艺，则：上分层采用大采高、下分层采用利用再生顶板放顶煤工艺开采。该方案经上部大采高开采后，下分层顶煤及顶板破坏，利于下分层的冒放，但也有如下不足：可采煤层顶板以泥岩为主，强度低，顶板管理困难；局部区域如上部采用大采高，则下分层厚度较小，给下分层放顶煤开采带来困难；再生顶板时间短，影响了工作面的推进度，材料消耗高，設备投入成本高；上下分层采用不同的综采工艺，所需设备较多， 设备成本及维修费用大。
3.结论
综上所述，经过方案比较，分层放顶煤综采比分层大采高综采工艺、大采高与放顶煤相结合采煤工艺相比如下优点：
煤层及其顶板的物理力学性质、煤层结构、开采深度等自然因素有利于分层放顶煤综采工艺；
生产集中化程度高，所需占用的设备数量比大采高分层开采少，设备成本及维修费用显著降低；
有利于安全生产和稳产高产，采煤高度小，煤体软时煤壁片帮几率小；
回采巷道掘进量小，掘进费用低，缓和了采掘接续关系；
回采工艺简单，材料消耗量省，顶煤靠自重压力破落，节省了电耗；
下分层顺槽掘进时放煤部分厚度在8m左右，形成了与上分层采空区的隔层，有利于锚网支护和防止漏风；
生产人员少，工效高，成本大大降低。
因此，在B4煤层特厚处，如一采区的南翼纯煤厚度平均18.21m，含夹矸全厚平均21.41m，采用分层放顶煤综采，局部满足采放比部分不分层的采煤工艺；一采区的北翼纯煤厚度平均12.30m，含夹矸全厚平均14.10m，采用放顶煤一次采全高采煤法，对于一采区北翼局部超过采放比的部分，采用局部分层放顶煤综采工艺。
参考文献
（1）郑玉军：我国井下采煤工艺分析与探讨
（2）新疆保利宝翔能源有限公司纸房一号矿井初步设计
纸房一号矿井是新疆巴里坤矿区的主力矿井，位于巴里坤县城西北方向约160km，井田井田东西走向长17.69km，南北宽11.31km，面积131.63km2；矿井地质资源量1172.15Mt，可采资源量647.80Mt，设计生产能力6.0Mt/a，矿井服务年限77.1a。
1矿井开采地质条件
1.1地质构造
井田地处北塔山东部的一山间断陷谷地，其北界以北为古生界构成的低山区，区内大部是由冲、洪、风积物形成的向西北倾斜的斜坡地形，属戈壁地区。
井田位于区域构造的纸房凹陷的纸房背斜构造单元内，主体上位于纸房背斜的北翼，总体上为一单斜构造，地层倾角5～20°，井田范围内含煤地层沿走向、倾向的产状有一定变化，且伴有一定数量的断层，构造复杂程度属中等。
1.2煤层特征
井田内含煤地层为侏罗系中统西山窑组（J2x），含可采、局部可采煤层4层，自下而上分别为B3、B3-2、B4、B5，其中B4为全井田可采煤层，B3为大部分可采煤层， B5、B3-2为局部可采煤层，B4、B3为本井田主要可采煤层，均为较稳定煤层。井下煤层赋存状态基本为南高北低，厚度上，东厚西薄。
1.3其他条件
本矿井为瓦斯矿井，无地温异常区，煤层属自燃发火煤层，有煤尘爆炸危险；水文地质条件简单；煤层顶板一般为泥岩、细砂岩、粉砂岩，底板为粉砂岩、细砂岩及泥岩，夹矸岩性以泥岩、炭质泥岩为主，个别粉砂岩，工程地质条件中等。
2采煤方法选择分析
根据矿井的开拓布置和煤层赋存条件，确定本井田首采区为一采区，首采煤层为B4煤层，采煤方法为走向长壁采煤法。
2.1选择采煤工艺原则
与煤层赋存地质条件相适应，有利于提高资源回收率，最大限度减少资源损失；有利于提高机械化水平，减少工序，提高工作面单产水平和效率，降低万吨掘进率；有利于提高矿井安全水平，降低工人劳动强度。
2.2 采煤工艺选择及优缺点分析
对一采区地质资料分析，B4煤层纯煤厚度平均15.23m，含夹矸全厚平均17.76m。一采区为双翼采区，其北翼纯煤厚度平均12.30m，含夹矸全厚平均14.10m；其南翼纯煤厚度平均18.21m，含夹矸全厚平均21.41m。
从煤层地质条件看，根据国内外厚煤层开采技术发展现状，结合B4煤层赋存特点，认为B4煤层可供选择的采煤工艺主要有：分层大采高综合机械化开采、分层综采放顶煤开采、大采高综采和放顶煤结合综采，现对以上三种方法作如下比较。
2.2.1 分层大采高综采
分层综采对地质构造特别是断层的适应性差，煤层厚度变化时容易丢煤，目前使用国产设备的工作面单产较低，一般在2.00Mt/a以下，效率、效益均较低，不易实现安全高效生产。本井田B4煤层厚度大，平均全厚21.41m，若分层大采高开采也要分数层，巷道布置和生产管理均不便。
2.2.2分层放顶煤综采
由于放顶煤采煤法主要是利用矿山压力破煤，因而对煤层的可放性及赋存条件有一定的要求。下面对B4煤层冒放性进行分析。
（1）开采深度：生产实践和理论计算都表明顶煤冒放性随着开采深度的增大而加强。一采区北部煤层埋深大，平均240m，一采区南部煤层埋深小，平均170m，根据附近矿资料推测Rc=17.46Mpa，计算的放顶煤开采要求埋深为204.3m，一采区北部较南部更适合综放开采。
（2）煤层结构：煤层中夹矸厚度不宜超过0.30m，其硬度系数不应大于3，顶煤中夹矸层厚度占煤层厚度的比例也不宜超过10～15%，否则，应采取预破碎措施。B4煤层结构较复杂，一般含0～7层夹矸，夹矸厚度0.2-8.17m，平均2.05m，因此B4煤层夹矸对放顶煤是不利的。
（3）顶板条件：B4煤层顶底板岩性在标高+700m以浅多为泥岩，+700m以深多为细砂岩，局部为砾岩压煤。根据B4煤层及其顶板的物理力学性质、煤层结构、开采深度等自然因素对综放开采顶煤冒放性影响的综合分析，设计认为该井田B4煤层顶煤冒放性还是较好的。
2.2.3大采高综采与放顶煤相结合的综采
本井田B4煤层厚度较厚，如采用大采高与放顶煤相结合采煤工艺，则：上分层采用大采高、下分层采用利用再生顶板放顶煤工艺开采。该方案经上部大采高开采后，下分层顶煤及顶板破坏，利于下分层的冒放，但也有如下不足：可采煤层顶板以泥岩为主，强度低，顶板管理困难；局部区域如上部采用大采高，则下分层厚度较小，给下分层放顶煤开采带来困难；再生顶板时间短，影响了工作面的推进度，材料消耗高，設备投入成本高；上下分层采用不同的综采工艺，所需设备较多， 设备成本及维修费用大。
3.结论
综上所述，经过方案比较，分层放顶煤综采比分层大采高综采工艺、大采高与放顶煤相结合采煤工艺相比如下优点：
煤层及其顶板的物理力学性质、煤层结构、开采深度等自然因素有利于分层放顶煤综采工艺；
生产集中化程度高，所需占用的设备数量比大采高分层开采少，设备成本及维修费用显著降低；
有利于安全生产和稳产高产，采煤高度小，煤体软时煤壁片帮几率小；
回采巷道掘进量小，掘进费用低，缓和了采掘接续关系；
回采工艺简单，材料消耗量省，顶煤靠自重压力破落，节省了电耗；
下分层顺槽掘进时放煤部分厚度在8m左右，形成了与上分层采空区的隔层，有利于锚网支护和防止漏风；
生产人员少，工效高，成本大大降低。
因此，在B4煤层特厚处，如一采区的南翼纯煤厚度平均18.21m，含夹矸全厚平均21.41m，采用分层放顶煤综采，局部满足采放比部分不分层的采煤工艺；一采区的北翼纯煤厚度平均12.30m，含夹矸全厚平均14.10m，采用放顶煤一次采全高采煤法，对于一采区北翼局部超过采放比的部分，采用局部分层放顶煤综采工艺。
参考文献
（1）郑玉军：我国井下采煤工艺分析与探讨
（2）新疆保利宝翔能源有限公司纸房一号矿井初步设计