1、该方法是在正压通风下进行作业
由于所谓残柱法高落式开采方法就是掘进送道采煤,故在整个生产准备及开采过程中,都需安设通风局扇来给作业场所供风。这不仅多耗费大量的电能,使得吨煤成本大大提高,而且如果出现两个以上作业场所时,就将出现串联通风或循环风的不安全局面,给安全生产带来安全隐患。
2、掘进巷道长度受瓦斯涌出及通风距离的限制
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在生产准备过程中,如果巷道过长,工作面的瓦斯很难排出,很容易出现循环供风现象,这将造成瓦斯事故。如果巷道过短,虽然解决了通风问题,但又给生产接续、系统布置造成一定的影响。故该方法由于受瓦斯及通风距离长度等条件的制约,所以在一次生产准备中所圈定的煤量也就受到限制,从而造成巷道掘进率增大、产煤量少、生产率低等被动局面。
3、残柱法高落式开采方法不能满足作业人员在有支护条件下进行作业,回采条件恶劣,不安全
由于该方法是送完巷道后,在巷道内进行放仓,而仓内不但没有支护,而且面积大、顶板又相当高,作业人员需站在冒落的浮货上进行打眼、装药等作业活动,这是相当危险的,随时都有可能造人员伤亡事故。故在安全上没有保障。
4、工作面不具备安全出口
由于该方法是独头作业,因此不具备两个安全出口。采用该方法一旦作业场所的后方出现冒顶,必将所有作业人员全部堵在里面,使得作业人员无法逃生。如果冒顶面积特别大,很有可能造成多人伤亡事故。
综上所述,该方法不仅属于极其落后的、也是我国已经淘汰多年的采煤方法,而且在安全上存在着非常大、相当多的安全隐患。据统计矿井自1994年至2003年期间,仅直接在采掘活动中造成死亡人数占死亡总数的85﹪,给矿井带来巨大的经济损失。同时,在生产技术管理上也存在着相当大的困难,在矿井生产系统布置上极为困难,造成生产准备接续十分紧张,制约着企业的经济发展。
因此,为了企业能够长期可持续的生存与发展,根据国家最近提出的取替一切非正规的采煤方法的要求,必须寻求适合本矿井地质条件的采煤方法。于是在2003年年末至今,通过不断的研究与摸索,初步找到了比较适合开采阶段煤柱的较好方法,即采用特厚煤层水平分段(层)放顶煤开采方法。并对端头进行封堵,以减少采空区的自燃发火和有害气体的涌出。
下面就该采煤方法结合我公司矿井的自然条件、地质条件开采技术条件等逐一加以论述。
矿井主要是利用原龙凤矿报废的生产系统,开采的煤层是原龙凤矿井工开采时(日伪时期和建国初期)水平阶段剩余煤量、人为留置的段间煤柱、残煤和三角煤。因此,煤层赋存总体构造形态与原始基本相同。
1、从矿井的地质条件方面
> 根据资料显示,区域内地质构造比较简单,煤层呈东西走向,由南向北倾斜,倾角在30°左右。井田西侧有一条较大的正断层,抚顺矿区编号为F8断层,断层走向近似南北,倾向南西,倾角15°~35°,落差5~15m。井田的东边界存在有F9断层和F12断层。F9号断层位于井田的东部,属于逆断层,其倾向为北向西38°, 倾角在14°~26°之间,倾斜位移60m~110m,水平位移50m~70m。F9号断层为隐伏性断层,其隐伏在煤层-218m水平以下。
井田内岩浆岩为玄武岩,灰绿色,主要成分为辉石和斜长石,呈块状或杏仁状构造,位于主要开采煤层以下,主采煤层无岩浆岩侵入。
井田一层煤(也称本层煤)为主采煤层。一层煤是由2~28个分层组成的复合煤层,煤层中夹有炭质页岩、泥质页岩、泥质粉砂岩、砂岩和烛煤,夹矸厚度在0.05~10.00m之间。煤层呈东西走向,向北倾斜,煤层倾角在30°~40°之间,煤层厚度在62m左右,顶板为油母页岩,底板为凝灰岩、玄武岩。由此可见,本层煤是复合煤层,结构复杂,赋存状态较稳定,厚度变化不大。属于较稳定的单斜煤层。
井田内的南翼本层煤已被龙凤矿井工开采,现只剩人为留置的水平阶段煤柱、构造剩余煤量和三角残煤。其中煤柱水平柱厚在6~8m之间,贯穿整个井田,煤柱水平柱厚的上、下部均为采空区,采空区均用河砂和炼油厂废页岩充填物充填。由此可见,整个井田留置的水平阶段煤柱呈水平状态存在,事实上完全可以视为倾斜单一特厚煤层之水平分段(层)非常适合布置走向长壁放顶煤工作面。
2、从顶板冒落后对采空区的覆盖性方面
由于阶段煤柱水平柱厚的上、下部的采空区均为河砂和炼油厂废页岩充填物,该充填物经过多年的沉降,早已压实,已经形成了再生层。而这种充填物的再生顶板易冒落,且冒落后对采空区的覆盖比较严密,能够起到隔绝瓦斯,防止采空区内的瓦斯向外涌出。因此,采用该采煤方法,对工作面内的瓦斯管理比较容易,只要按照设计要求为工作面分配足够的风量,就能保证工作面内的瓦斯不超限,就是一旦出现瓦斯超限时,由于该采煤方面是采用负压通风,可使工作面暂停作业,待瓦斯自然排净后,可恢复生产。故再生顶板对瓦斯管理有利。表明该采煤方法可行。
3、从矿井的水文地质条件方面
一层煤如前述为倾角为30°~40°之倾斜煤层,其自然层上部岩层由上至下为油页岩层、绿色页岩泥灰岩层和第四系冲击层。褐色油页岩位于煤层之上,为井田主要隔水层。该层层理发育,结构致密,厚度一般在140m左右,是良好的隔水层。主要含水层自上而下为:第四系冲击层强含水层,第三系泥灰岩弱含水层,第三系凝灰岩含水层和白垩系砂砾岩含水层。井田东部有海新河、北部有浑河,浑河是区域内主要河流,发源于辽宁省清原县,全长364km,由东向西流至辽河入渤海,在抚顺地区最高洪水位82.7m,最大洪峰流量为1960m3/s。
井田南部为丘陵,北部是冲积平原,井田冲水因素主要有第四系冲击层自然涌水和大气降水两个方面,水文地质条件属于简单型。目前,矿井开采-270m和-325m阶段煤柱。从采场活动范围上看完全处于倾斜自然隔水层的保护下;另一方面,阶段水平煤柱上部的旧采迹积水及矿井涌水,均流至原龙凤矿-570m中巷后,再流入老虎台井田-580m水仓,最后由-580m排到地面。由此可见,井田上部地表无较大的水体和其它建筑物,对开采够不成威胁,故适合采用放顶煤采法的应用及布置。
4、从其它开采技术条件方面
矿井是具有“水、火、瓦斯、煤尘”等灾害的矿井,根据抚顺煤炭科学研究院2005年矿井瓦斯等级鉴定结果,矿井瓦斯最大相对涌出量为7.44m3/t,绝对涌出量为1.82m3/min,属于低沼气矿井,无煤与瓦斯突出的可能性。煤尘爆炸指数41.66﹪,根据原龙凤矿采样
> 分析,自然发火期为1~3个月。由于矿井开采的是阶段煤柱,其煤柱的上、下均为废页岩充填物,煤层内的瓦斯大部分已经释放,加上煤层较湿润。因此,矿井自然发火期的时效极有可能改变,加之对自然发火要素的掌握和控制,使发火期得以延长是完全可能的。故在回采过程中,当工作面向前推进时,采取每30m进行两顺槽封堵等安全技术措施,完全可以控制住自然发火的潜在因素。勿庸置疑,从安全技术层面上看,采用走向长壁后退式放顶煤采煤方法是完全可行的。
综上所述,根据矿井近两年的生产实践,从安全角度上来看,自采用该方法以来,从未发生一起死亡事故,使矿井的安全得到了充分保障;从生产技术管理上来看,矿井的生产系统得到较大的改善,不但使得矿井的质量标准化一越上了一个新的台阶,也使得矿井的生产能力由原12.00万t/a提高到20.00万t/a;从经济效益上来看,由于矿井生产能力的大大提高,使得矿井的经济效益得到大幅度的改善、提高,从而使矿井具备足够的能力,拿出大量资金对矿井安全装备、技术装备等各个系统进行彻底改造,同时也使员工工资收入及各项福利得到提高。故采用走向长壁后退式放顶煤采煤方法是可行的。
关键词:复采阶段方法