煤矿安全开采技术探讨(标准版)

煤矿安全开采技术探讨(标准

版)

Safety technology is guided by safety technology, based on personnel protection, and an orderly combined safety protection service guarantee system.

( 安全技术)

单位：_______________________

部门：_______________________

日期：_______________________

本文档文字可以自由修改

煤矿安全开采技术探讨(标准版)

煤炭是工业的粮食，占我国能源结构的７０％。当前我国已探明的煤炭储量达９０００亿ｔ，按每年开采１５亿ｔ计，至少可延续开采４００年。我国石油、天然气资源有限，今后也只有靠煤成油、煤成气加以补充。因此，煤炭安全经济开采在我国国民经济中占有很重要的地位。

煤矿地质复杂多变。煤矿开采包括开掘巷道和布置工作面，是在数百米乃至近千米的地下进行。随着采煤、掘进工作面的不断推进，使采过的煤层和岩层遭受破坏。为此，如何安全高效地开采显得尤为重要。目前，一是针对煤矿工程特点，通过矿山压力预测预报，控制设计、控制效果，做到科学安全开采；二是对采空区进行实物充填，避免塌陷，达到安全生产，同时又增加开采量。

１以矿山压力理论指导安全开采

１．１矿山压力理论的有关概念

矿山压力预测预报的依据是中科院宋振骐院士建立的实用矿山压力理论体系，该理论体系包括以下主要内容：一是解释了各种矿山压力现象并利用得到的“矿压显现”来推断矿山压力分布及上覆岩层运动状况。二是揭示了“矿山压力”及其“显现”与上覆岩层面的关系及其随采场推进的发展变化规律，通过现场观测推断采场顶板运动，分析支承压力的大小分布，为正确建立采场矿压与控制设计提供了基础。三是指出了影响矿压及显现的上覆岩层范围，一般包括“直接顶”及“老顶”，可以人为控制采高、开采程序、顶板处理方法等采动条件。四是提出了在生产现场建立位态方程、顶板控制设计准则及相应的力学保证条件。五是提出了采场支架有效支撑能力的概念，为合理选择采场支护形式、确定支护密度提供了依据。

１．２理论对于生产实践的指导作用

我公司技术人员将矿山压力理论直接用于指导现场生产实

践，主要采用了以下方法：首先，针对具体煤层开采技术条件，把矿采压力及顶板活动的预测预报、控制设计及控制效果结合起来，形成了比较完整的控制手段。其次，以解决工程控制实践问题为目标，实现了理论和实践的统一。主要做法：一是通过观测顶板动态，确定了顶板控制范围及结构参数；二是研制成功了“顶板动态仪”，提高了测量精度；三是研制成功了“顶板动态监测计算机系统”。

１．３工程理论与高新技术相结合

我国煤炭工业与发达产煤国家相比有很大差距，主要原因是煤矿事故频繁、伤亡率居世界之首、地表沉陷灾害严重。事故和灾害的发生都是因为没有了解和掌握随采场推进岩层运动和应力场发展变化的规律，在错误的时间和错误的位置开掘巷道和进行回采工作造成的。对各种事故灾害可靠的控制，只能建立在对不同采动条件的覆岩运动及应力场应力大小和分布规律认识的基础上实现。因此，必须抓住控制事故产生的岩层运动和应力条件这个根本，通过正确设计选择采动条件（包括控制回采工作面

长度、采高等参数，选择正确的开采程序以及采空区处理办法等），达到统一考虑各类事故和灾害的控制，实现煤炭安全高效益开采的目标。

针对我国开采煤层地质条件比较复杂，机械化水平低，技术和管理人才素质低的情况下进行煤炭的大幅度开采的状况，所以，必须以我国采矿工程理论、特别是矿山压力和岩层运动控制理论和实践成果为依托，充分利用现代信息技术的成就，建立科学的决策体系，实现安全开采决策的信息化、智能化和可视化，彻底扭转长期依靠经验统计低水平人工决策的局面，把煤矿安全高效益开采决策推进到具体煤层地质条件科学定量的发展阶段。

２以煤矿充填开采工艺确保安全开采

我国村庄压煤具有量大面广的特点，且村庄下压煤开采涉及到土地、环境保护、工农关系等社会各方面问题。因此，解决村庄建筑物下大量压煤开采，实现不迁村采煤受到重视。而利用充填开采是减少地表沉陷、确保安全开采与提高煤炭采出率的最有效途径。

２．１常用的不迁村采煤方法

村庄等建筑物下的大量压煤不仅造成煤炭资源的巨大浪费，还严重制约矿井的正常生产和接续。目前，能实现不迁村采煤的主要方法是条带开采和充填开采。

条带开采是在不改变采煤工艺的前提下，采用条带间隔开采，减少地表沉降，提高煤炭产量，但采出率低、资源浪费严重、生产效益较低，故不再提倡使用。

而充填开采是对采空区进行实物充填，相当于填充物把煤炭从岩层中置换出来，以减少地表塌陷，确保安全生产并提高煤炭产出量。

２．２煤矿充填开采工艺

目前，采用的充填开采工艺有水砂充填开采和膏体充填开采两种。

２．２．１水砂充填开采

水砂充填开采已得到广泛应用，效果也好，但水砂充填技术工艺复杂，不利于机械化生产，效率低，国内现在基本不用该技

术。

２．２．２膏体充填开采

膏体充填开采技术是在水砂充填开采基础上发展起来的。我国从２０世纪９０年代开始应用膏体充填技术并取得了较好的经济效果。

膏体充填是利用煤矿就近的煤矸石、粉煤灰、工业炉渣等固体废弃物制作成不需脱水的膏状浆体，通过泵压或重力作用，经过管道输送到井下，适时充填采空区的方法。根据煤层赋存条件的不同，对采空区充填程度的要求也不同，煤矿膏体充填可以分为全部充填、短壁间隔充填、长壁部分充填、离层区充填，冒落采空区充填等方法。煤矿膏体充填工艺流程分为材料准备、配料制浆、管道泵送、工作面充填等四大部分。

膏体充填的具体工艺要求如下：

一是材料要求：粒度较小的材料过筛（筛除大于２０ｍｍ的块料及线状杂物），采用煤矸石等大块材料时，还要进行适当的破碎处理。为降低胶结料用量，还可以对部分粉煤灰采用机械磨