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[摘 要]采煤工艺的选择对于一个矿井是否能够实现安全、高效至关重要。本文结合开日木托浪格煤矿的地质概况，对其厚煤层的采煤工艺进行了分析与探讨，以供同行交流。
[关键词]厚煤层 采煤工艺 安全
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）20-002-01
1、前言
我国自1974年引进综采设备后，通过吸收、完善和改进，综合机械化开采水平大幅度提高，矿井安全与装备水平明显好转，而且在神华集团的大柳塔矿、补连塔矿及山西晋城煤业集团公司寺河矿等煤矿已有成功实践。随着中国市场经济的发展，煤炭工业会逐渐向大型化、集中化、安全高效的方向发展，建设安全高效矿井，提高矿井经济效益已成为煤矿企业经营的基本理念。同时，煤矿安全条件将进一步得到改善，采煤生产技术必将达到国际先进水平。
2、矿井地质概况
开日木托浪格煤矿井田地层总体为走向北西，地层倾角一般为5°左右，井田内可采煤层为B33、B32、B31、B1和B1′煤层。其中B32（平均厚6.79m）、B1（平均厚度6.58m）煤层属于厚煤层。厚煤层结构较简单、延伸较稳定，其底板岩性为粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、含炭泥岩、泥岩、粉砂岩、粗砂岩，煤层的底板岩石岩性与顶板岩石岩性基本一致，其岩性特征也基本相同。井田内瓦斯含量低，煤尘有爆炸性，各煤层属易自燃煤，井田属地温正常区。
3、厚煤层采煤工艺的选择（B32煤层、B1煤层）
根据开采技术条件，参照国内外厚煤层的开采和高产高效生产经验，从煤层厚度情况看，适合本井田的采煤方法有分层大采高综合机械化开采和综采放顶煤采煤法，现对以上两种方法作如下比较。
3.1分层大采高综采
自1970年代在开滦矿务局唐山矿试验成功厚煤层倾斜分层下行垮落金属网假顶综合机械化采煤法以后，分层开采的综合机械化采煤工艺又有了进一步的发展，目前是我国厚及特厚煤层的主要采煤方法之一，在大中型矿井得到普遍采用，积累了较丰富的开采经验。
根据下分层顶板形成条件不同，分层综采又分为人工假顶分层综采、留煤皮假顶分层和利用再生顶板分层综采。人工假顶分层综采的主要优点是煤炭回收率高，主要缺点是铺设假顶工作量大、用人多、工艺复杂、推进速度慢，由于下分层顶板为柔性金属或塑料隔离体，回采过程中易发生兜网、漏矸等问题，下分层顶板及巷道维护困难、巷道掘进率高、生产组织管理复杂、成本高。留煤皮作假顶的分层综采，虽然推进速度比铺网分层综采快，但煤炭回收率低，煤层自然发火的几率高，一般不太采用。利用再生顶板分层综采，工艺比较简单，工序少，成本低、煤炭资源回收率高，因此有条件形成再生顶板的矿井应尽量利用再生顶板分层综采，本矿井B1煤层顶板以泥岩为主，含砾粗砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、含炭泥岩次之，具有形成再生顶板的条件。但总体来讲，分层大采高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2.0Mt/a以下，效率、效益均较低，不易实现安全高效生产。本矿井B32煤层和B1煤层厚度变化较大，B32煤层可采厚度1.64m～12.22m，B1煤层可采厚度1.66m～11.66m，若分层开采巷道布置和生产管理均不便。
大采高工作面采高较大，对开采条件要求高，容易产生片帮、冒顶等事故，主要适用于煤层坚硬、顶板完好、地压显现不强烈，无断层、陷落柱的地质条件。根据提供的岩石检验报告，井田内煤层在天然状态下单轴抗压强度为5.03～6.63MPa，为软弱煤层，采用大采高综采时，极易产生片帮等事故。综上所述，不推荐分层大采高综采。
3.2放顶煤综采
放顶煤综采的主要优点是易于实现安全高效生产，巷道掘进率和材料消耗量低，可减少综采设备的搬家次数与费用，对煤厚变化大、构造比较复杂的地质条件有较好的适应性；其主要缺点是：煤炭回收率稍低，工作面设备多、管理复杂，易混入矸石、原煤灰分高。但综采放顶煤开采需适用如下条件：1、顶煤的冒放性好或较好，这与煤层的赋存条件、煤及其顶板的力学性质、层理发育状况及夹矸层特性等多种因素有关；2、缓倾斜煤层6～12m为宜，煤层首采厚度不超过15m；3、煤层结构：顶煤中夹矸单层厚度一般不大于300mm，其强度不影响顶煤冒落。
（1）煤层厚度分析
B32煤层可采厚度1.64m～12.22m，可采厚度6.79m；B1煤层可采厚度1.66m～11.66m，可采厚度7.16m，适合放顶煤工艺，回采率高。
（2）煤层冒放性分析
影响顶煤冒放的自然因素主要有：煤层开采深度、煤层厚度、煤层结构、夹矸层数及硬度和厚度、煤层顶板岩性及其厚度、老顶岩性及其厚度和岩、煤体发育程度、煤岩层交界面地质结构程度等。
a、煤层强度对顶煤冒放性的影响分析
煤层强度是煤层本身抗破坏能力的主要指标，影响着顶煤在压力作用下破坏的过程和程度，与顶煤跨落角有密切的关系，即煤層强度越大，顶煤跨落角就越小，顶煤冒放性就越差，反之则较好。B32和B1煤层属中强度～高强度煤，因此预计本矿井顶煤需要强制放顶。
b、煤层赋存深度对顶煤冒放性的影响分析
煤层赋存深度（H）直接影响着原岩应力（rH）大小，同时也影响着回采工作面四周围岩内支撑压力峰值（krH）的大小。煤层埋深越大，工作面煤壁前方顶煤受超前支撑压力越大，越易预先发生变形、破碎直至松散，是顶煤能否放出的先决条件。理论研究表明，在不考虑构造应力场的情况下，顶煤发生破坏的临界赋存深度与煤层的单向抗压强度密切关系，即煤层的单向抗压强度一定时，煤层埋深大于临界值越多，顶煤冒放效果越好。B32和B1煤层埋深基本在260～400m左右，从开采深度上分析，本矿井煤层基本处于可冒放范围。
c、煤层夹矸对顶煤冒放性的影响分析
煤层夹矸对顶煤的冒放性影响比较复杂，其影响程度与夹矸的硬度、厚度、层数及赋存位置有关。对于比较软的夹矸层，它成了煤层的弱面，而比较硬的夹矸则成了顶煤中的“骨架”，使顶煤强度增加，夹矸越硬、越厚，顶煤就越难冒放。根据勘探钻孔资料，B32和B1煤层结构简单—复杂，煤层基本不含夹矸，因此煤层夹矸对放顶煤冒放性影响不大。
d、顶板条件对顶煤冒放性的影响分析
B32和B1煤层顶底板岩石为泥岩、含炭泥岩、粉砂岩、粗砂岩、含砾粗砂岩。泥岩、含炭泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩为泥质、粉砂质结构，薄层-中厚层状构造，岩石属软质及中硬类型，裂隙节理不发育。顶底板岩石饱和状态下抗压强度及其它力学指标均较差，岩体完整性差—岩体中等完整，开采时随采随冒，并充填采空区，有利于顶煤的冒放和回收。
通过分析，B32和B1煤层具有较好的冒放性。
根据矿井设计生产能力和煤层开采技术条件，为降低生产成本，减轻工人劳动强度，提高工作面劳动生产率，经综合考虑各方面因素后，B32煤层可采厚度1.64m～12.22m；B1煤层可采厚度1.66m～11.66m，对这两层煤推荐选用综合机械化放顶煤采煤工艺。沿煤层倾向布置工作面运输顺槽和回风顺槽至采区东部开采边界，沿走向方向布置采煤工作面开切眼。
4、结束语
经过分析比较，开日木托浪格煤矿厚煤层采煤工艺最终确定采用综采放顶煤采煤法，该采煤方法比较适合本矿井煤层厚度大、顶底板松软、容易冒落、采放比适中的特点，有利于实现矿井的高产、高效，为将开日木托浪格煤矿矿井建成国内一流、高标准的安全、高效、现代化矿井奠定了坚实的基础。
参考文献：
[1]张先尘，钱鸣高等。采煤学[M].煤炭工业出版杜.2003（5）.
[2]张增峰.采煤工艺的选择与思考[J].科技创业月刊.2007（2）
作者简介：
张啸川（1985），男，本科，辽宁省丹东市，采矿助理工程师，现任职于新疆煤炭设计研究院有限责任公司矿山二所，从事煤矿开采设计工作。
[关键词]厚煤层 采煤工艺 安全
中图分类号：TD 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）20-002-01
1、前言
我国自1974年引进综采设备后，通过吸收、完善和改进，综合机械化开采水平大幅度提高，矿井安全与装备水平明显好转，而且在神华集团的大柳塔矿、补连塔矿及山西晋城煤业集团公司寺河矿等煤矿已有成功实践。随着中国市场经济的发展，煤炭工业会逐渐向大型化、集中化、安全高效的方向发展，建设安全高效矿井，提高矿井经济效益已成为煤矿企业经营的基本理念。同时，煤矿安全条件将进一步得到改善，采煤生产技术必将达到国际先进水平。
2、矿井地质概况
开日木托浪格煤矿井田地层总体为走向北西，地层倾角一般为5°左右，井田内可采煤层为B33、B32、B31、B1和B1′煤层。其中B32（平均厚6.79m）、B1（平均厚度6.58m）煤层属于厚煤层。厚煤层结构较简单、延伸较稳定，其底板岩性为粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、含炭泥岩、泥岩、粉砂岩、粗砂岩，煤层的底板岩石岩性与顶板岩石岩性基本一致，其岩性特征也基本相同。井田内瓦斯含量低，煤尘有爆炸性，各煤层属易自燃煤，井田属地温正常区。
3、厚煤层采煤工艺的选择（B32煤层、B1煤层）
根据开采技术条件，参照国内外厚煤层的开采和高产高效生产经验，从煤层厚度情况看，适合本井田的采煤方法有分层大采高综合机械化开采和综采放顶煤采煤法，现对以上两种方法作如下比较。
3.1分层大采高综采
自1970年代在开滦矿务局唐山矿试验成功厚煤层倾斜分层下行垮落金属网假顶综合机械化采煤法以后，分层开采的综合机械化采煤工艺又有了进一步的发展，目前是我国厚及特厚煤层的主要采煤方法之一，在大中型矿井得到普遍采用，积累了较丰富的开采经验。
根据下分层顶板形成条件不同，分层综采又分为人工假顶分层综采、留煤皮假顶分层和利用再生顶板分层综采。人工假顶分层综采的主要优点是煤炭回收率高，主要缺点是铺设假顶工作量大、用人多、工艺复杂、推进速度慢，由于下分层顶板为柔性金属或塑料隔离体，回采过程中易发生兜网、漏矸等问题，下分层顶板及巷道维护困难、巷道掘进率高、生产组织管理复杂、成本高。留煤皮作假顶的分层综采，虽然推进速度比铺网分层综采快，但煤炭回收率低，煤层自然发火的几率高，一般不太采用。利用再生顶板分层综采，工艺比较简单，工序少，成本低、煤炭资源回收率高，因此有条件形成再生顶板的矿井应尽量利用再生顶板分层综采，本矿井B1煤层顶板以泥岩为主，含砾粗砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、含炭泥岩次之，具有形成再生顶板的条件。但总体来讲，分层大采高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2.0Mt/a以下，效率、效益均较低，不易实现安全高效生产。本矿井B32煤层和B1煤层厚度变化较大，B32煤层可采厚度1.64m～12.22m，B1煤层可采厚度1.66m～11.66m，若分层开采巷道布置和生产管理均不便。
大采高工作面采高较大，对开采条件要求高，容易产生片帮、冒顶等事故，主要适用于煤层坚硬、顶板完好、地压显现不强烈，无断层、陷落柱的地质条件。根据提供的岩石检验报告，井田内煤层在天然状态下单轴抗压强度为5.03～6.63MPa，为软弱煤层，采用大采高综采时，极易产生片帮等事故。综上所述，不推荐分层大采高综采。
3.2放顶煤综采
放顶煤综采的主要优点是易于实现安全高效生产，巷道掘进率和材料消耗量低，可减少综采设备的搬家次数与费用，对煤厚变化大、构造比较复杂的地质条件有较好的适应性；其主要缺点是：煤炭回收率稍低，工作面设备多、管理复杂，易混入矸石、原煤灰分高。但综采放顶煤开采需适用如下条件：1、顶煤的冒放性好或较好，这与煤层的赋存条件、煤及其顶板的力学性质、层理发育状况及夹矸层特性等多种因素有关；2、缓倾斜煤层6～12m为宜，煤层首采厚度不超过15m；3、煤层结构：顶煤中夹矸单层厚度一般不大于300mm，其强度不影响顶煤冒落。
（1）煤层厚度分析
B32煤层可采厚度1.64m～12.22m，可采厚度6.79m；B1煤层可采厚度1.66m～11.66m，可采厚度7.16m，适合放顶煤工艺，回采率高。
（2）煤层冒放性分析
影响顶煤冒放的自然因素主要有：煤层开采深度、煤层厚度、煤层结构、夹矸层数及硬度和厚度、煤层顶板岩性及其厚度、老顶岩性及其厚度和岩、煤体发育程度、煤岩层交界面地质结构程度等。
a、煤层强度对顶煤冒放性的影响分析
煤层强度是煤层本身抗破坏能力的主要指标，影响着顶煤在压力作用下破坏的过程和程度，与顶煤跨落角有密切的关系，即煤層强度越大，顶煤跨落角就越小，顶煤冒放性就越差，反之则较好。B32和B1煤层属中强度～高强度煤，因此预计本矿井顶煤需要强制放顶。
b、煤层赋存深度对顶煤冒放性的影响分析
煤层赋存深度（H）直接影响着原岩应力（rH）大小，同时也影响着回采工作面四周围岩内支撑压力峰值（krH）的大小。煤层埋深越大，工作面煤壁前方顶煤受超前支撑压力越大，越易预先发生变形、破碎直至松散，是顶煤能否放出的先决条件。理论研究表明，在不考虑构造应力场的情况下，顶煤发生破坏的临界赋存深度与煤层的单向抗压强度密切关系，即煤层的单向抗压强度一定时，煤层埋深大于临界值越多，顶煤冒放效果越好。B32和B1煤层埋深基本在260～400m左右，从开采深度上分析，本矿井煤层基本处于可冒放范围。
c、煤层夹矸对顶煤冒放性的影响分析
煤层夹矸对顶煤的冒放性影响比较复杂，其影响程度与夹矸的硬度、厚度、层数及赋存位置有关。对于比较软的夹矸层，它成了煤层的弱面，而比较硬的夹矸则成了顶煤中的“骨架”，使顶煤强度增加，夹矸越硬、越厚，顶煤就越难冒放。根据勘探钻孔资料，B32和B1煤层结构简单—复杂，煤层基本不含夹矸，因此煤层夹矸对放顶煤冒放性影响不大。
d、顶板条件对顶煤冒放性的影响分析
B32和B1煤层顶底板岩石为泥岩、含炭泥岩、粉砂岩、粗砂岩、含砾粗砂岩。泥岩、含炭泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩为泥质、粉砂质结构，薄层-中厚层状构造，岩石属软质及中硬类型，裂隙节理不发育。顶底板岩石饱和状态下抗压强度及其它力学指标均较差，岩体完整性差—岩体中等完整，开采时随采随冒，并充填采空区，有利于顶煤的冒放和回收。
通过分析，B32和B1煤层具有较好的冒放性。
根据矿井设计生产能力和煤层开采技术条件，为降低生产成本，减轻工人劳动强度，提高工作面劳动生产率，经综合考虑各方面因素后，B32煤层可采厚度1.64m～12.22m；B1煤层可采厚度1.66m～11.66m，对这两层煤推荐选用综合机械化放顶煤采煤工艺。沿煤层倾向布置工作面运输顺槽和回风顺槽至采区东部开采边界，沿走向方向布置采煤工作面开切眼。
4、结束语
经过分析比较，开日木托浪格煤矿厚煤层采煤工艺最终确定采用综采放顶煤采煤法，该采煤方法比较适合本矿井煤层厚度大、顶底板松软、容易冒落、采放比适中的特点，有利于实现矿井的高产、高效，为将开日木托浪格煤矿矿井建成国内一流、高标准的安全、高效、现代化矿井奠定了坚实的基础。
参考文献：
[1]张先尘，钱鸣高等。采煤学[M].煤炭工业出版杜.2003（5）.
[2]张增峰.采煤工艺的选择与思考[J].科技创业月刊.2007（2）
作者简介：
张啸川（1985），男，本科，辽宁省丹东市，采矿助理工程师，现任职于新疆煤炭设计研究院有限责任公司矿山二所，从事煤矿开采设计工作。