我国煤矿水体下安全采煤技术的发展及展望.pdf

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1、2009年全国煤矿水害防治工作座谈暨技术研讨会论文集我国煤矿水体下安全采煤技术的发展及展望康永华‘(天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013)摘要：介绍了综合机械化分层及放顶煤等高产高效采煤方法与水体下安全采煤技术的结合及应用；阐述了不断发展的覆岩破坏控制技术及控水采煤技术；归纳了不断进步的覆岩破坏探测技术、水体下采煤安全监测技术以及防水岩柱性能与质量评价技术；总结探索了不断提高的覆岩破坏及水体下采煤预测分析理论与方法以及回采工作面涌水量预计方法等；分析了特殊地质采矿条件下的顶板水害问题以及设计、审批、实施等各环节在水体下安全采煤中的重要保障作用。关键词：水体下采煤；采煤方法

2、；控制技术；现场监测；预测分析水体下采煤的保护对象主要是矿井本身，其主要目的就是防止溃水、溃泥、溃砂或超限涌水，避免井巷遭受破坏，保证安全生产。另一方面则是对有经济价值的水体及其附属设施进行保护，以免遭受井下开采的不良影响。水体下采煤问题与其它问题相比，往往具有更大的危险性。这是因为，在某些条件下，水体一旦遭受破坏，就会威胁整个矿井的生产和人身安全。水体下采煤问题普遍存在于各矿区，其开采技术亦渐趋成熟，而且随着煤炭科学技术水平的不断进步、煤矿开采技术水平的不断提高以及地质采矿条件的不断变化，水体下安全采煤技术也在不断发展。其主要特点为，采煤方法及其各有关技术的发展变化与现代化安全生产需

3、求及现代技术水平的结合更加紧密。尤其是高产高效采煤方法在水体下安全采煤中的成功应用和不断发展，为水体下安全采煤技术提供了广阔的市场空间，同时也为水体下安全采煤技术的进一步发展奠定了坚实的基础。水体下采煤不仅是一个十分复杂的、专业性很强的技术问题，而且与设计、审批、实施等多个环节密不可分，它不仅关系到矿井及人身安全，也关系到井下生产环境和经济效益。1采煤方法的发展变化与高产高效安全生产紧密结合随着高产高效现代化矿井建设的需要，综合机械化采煤方法尤其是综合机械化放顶煤方法得到了较普遍的推广应用；而在小煤窑中，高落式采煤法(俗称“放大院”)的应用也相当普遍。此类采煤方法由于开采强度较大，致使

4、开采影响及其破坏程度较剧烈，与传统的水体下安全采煤技术原则发生了冲突。因此，如何解决这类采煤方法在水体下安全采煤中的应用，就成了亟待解决的问题。根据现场的实际需要，我们与矿方密切合作，在水体下先后成功地应用了综采、综放以及高落式等采煤方法，尤其是在江、河、湖、海等地表水体和松散含水层、基岩含水层等地下水体条件下进行综放开采的研究与探索一直没有间断。1．1综采应用于水体下的研究与实践1．1．1综采顶水安全开采的研究与实践顶水采煤，是指在采煤工作面上方存在水体并且不对其进行疏降处理的前提下进行顶水作业。其具体做法主要是留设合理的防水煤岩柱，主要应用于强、中等水体条件下，优点是一般不增加矿井

5、额外涌水量。过去厚煤层分层开采多采用炮采与普机采，其采厚一般在2m左右，有利于抑制覆岩破坏高度。随着综合机械化采煤技术的推广普及，分层开采厚度一般加大到3m左右，造成了覆岩破坏高度的增加，所需留设防水煤柱的尺寸一般也需要增大。而在这种条件下如何缩小原设计的防水煤柱尺寸，保证采煤安全、合理，就成为水体下采煤中的新问题。针对山东兖州矿区兴隆庄煤矿原设计按照普机采分四层开采要求留设的垂高为80m的防水煤柱和压煤呆滞储量达8576．4万t的具体情况，对特厚煤层(厚度7．5～9．2m)进行综合机械化分层大采高(2．4~3．3m)走向长壁全部垮落法不疏降顶水开采。经过多年来的不断努力，在综采分三层

6、开采条件下成功地将原设计防水煤柱缩小到了53m(局部达5lm)，仅兴隆庄煤矿采出水体下压煤就已超过540万t，取得了显著的经济效益，开创了我国含水砂层下综机采煤史上的先例llJ。第175页2009年全国煤矿水害防治工作座谈暨技术研讨会论文集l。1。2综采一次采全高留设防塌煤柱安全开采的研究与实践采高越大，覆岩破坏高度就越大，破坏程度也越剧烈。针对河北邢台矿区东庞煤矿第四系松散层底部砾石层富水性弱，补给、迳流条件也较弱等具体条件，进行了4．5m高架综采一次采全高留设防塌煤柱开采实践，通过井下探放水及边采边疏预先疏干底砾层，实现了最小基岩柱7．7～15m时限制采厚3．6～4．Om、最小基岩

7、柱大于15m时一次采全高4。5m条件下的安全开采。1．2放顶煤开采应用于不同类型水体及复杂条件的研究与实践1．2．1综放开采应用于松散层含水体条件的研究与实践放顶煤开采技术在松散层含水体下的应用最普遍，开始时间最早，针对露头煤柱所进行的水体下综放开采技术研究也最多。如兖州、邢台、龙口、淄博济北、淮南等矿区，都开展了留设防水或防砂乃至防塌煤柱等条件下的综放开采试验研究，其覆岩则以中硬类型为主，其次为软弱类型。1．2．1．1综放项水安全开采的研究与