長房式采煤法在小煤礦中應用的探討
2006/10/10 9:11:00
1 阻礙小煤礦發展的技術問題 小煤礦十多年來獲得了快速的發展,其煤炭產量占全國煤炭總產量的一半,但存在的問題也較多,如技術問題、安全問題、管理問題、規模問題、環保問題等。小煤礦開采技術落后,安全得不到保證,管理混亂,生產能力太低,破壞資源和環境等問題嚴重阻礙小煤礦的健康發展,而其中核心的問題是技術問題。小煤礦開采技術落后制約著安全、管理水平和規模的提高,也不能保障資源和環境保護。 1.1 采煤方法落后 據作者調查發現,有的小煤礦是憑經驗布置巷道的,沒有充分考慮煤層傾角、煤層厚度、可采煤層數、頂底板巖性等地質因素,也沒有充分考慮礦山壓力、通風、運輸等影響;有的小煤礦沒有正規設計,見煤就挖;雖然現在有證小煤礦都有了正規設計,但有的小煤礦并沒有按正規設計布置巷道和回采。 據作者了解,小煤礦設計一般采用壁式炮采和機采,厚煤層采用分層開采。但由于小煤礦資金、技術和管理水平有限,許多小煤礦不采用單體液壓支柱支護,而是采用木支柱支護,這樣巷道維護和頂板支護就比較困難,工作面安全程度相對就低。由于頂板管理問題難以解決,壁式炮采和機采就難以實施,因而許多小煤礦仍沿用巷采(即掘進巷道出煤)。 1.2 通風系統不合理 小煤礦通風系統要求穩定、可靠、安全,但小煤礦中經常使用的魚刺式和巷柱式巷道布置很難滿足通風安全的要求;因為魚刺式巷道布置的工作地點要靠擴散通風,巷柱式巷道布置有角聯通風。魚刺式和巷柱式巷道布置要形成完整的通風系統是困難的,極易導致工作地點通風不良和瓦斯積聚,不能保證通風安全。 所以,小煤礦安全形勢嚴峻,不僅是管理上的問題,更是技術上的問題。要想扭轉小煤礦大小事故頻出的局面,必須改革小煤礦的開采技術,從根本上消除小煤礦的事故隱患。 2 小煤礦開采技術的改革 采用單體液壓支柱支護、采煤機落煤和壁式采煤法,是小煤礦的發展方向,應在小煤礦中逐步推廣采用。 但小煤礦的技術改革必須從實際出發。由于小煤礦資金有限,技術人員缺乏,管理水平低,所以相當多的小煤礦無法采用先進的技術和設備,如單體液壓支柱和采煤機。對某些條件合適的小煤礦可采用長房式采煤法(長壁式和房柱式相結合的采煤法)的巷道布置,及放炮落煤、木支柱支護、刮板輸送機運輸的回采工藝。這樣可以在現有支護水平下,提高煤礦的安全水平,降低坑木消耗。 2.1 巷道布置的改革 長壁式巷道布置的優點是巷道布置簡單,通風系統穩定可靠安全,工作面生產能力大,回采效率高,資源浪費低。但頂板管理采用全部垮落法,工作面礦山壓力大,并有周期來壓,工作面采用木支柱支護就比較困難。 房柱式巷道布置的優點是上覆巖層主要由煤柱支承,礦山壓力小。煤柱支承老頂,木支柱支承直接頂和偽頂,沒有周期來壓。并且沒有老頂垮落,上覆巖層移動不明顯,地表下沉值小,適合在村莊下采煤。 長房式采煤法就是采用類似于長壁工作面的巷道布置進行回采,工作面長度較短,用煤柱支承老頂,老頂不垮落,直接頂和偽頂隨支柱回收垮落,回采空間像一間長房,是一種結合長壁式和房柱式優點的采煤方法。采用長房式采煤法的工作面沒有周期來壓,礦山壓力相對較小,沒有直接頂的工作面不用支護,因此可以大大降低坑木消耗。工作面長度和長房沿煤層走向的長度,根據頂底板條件和煤層埋藏深度、厚度、傾角等賦存參數確定,一般取15-40 m.長房之間和區段之間支承老頂的煤柱寬度,也要根據頂底板條件和煤層埋藏深度、厚度、傾角等賦存參數確定,一般為4-12 m.工作面回采一定距離后,另開切眼進行新房回采,新舊長房之間留保護煤柱,再用永久密閉密封采空區。 長房式采煤法巷道布置示意圖,見圖1. 
圖中:L—工作面長度或長房長度,m,可按公式計算,一般取15-40 m; W—長房之間或區段之間煤柱寬度,m,可按經驗公式計算,一般為4-12 m. 長房長度或工作面長度(包括工作面上下順槽寬度)可按下述公式計算[1]: 式中: L─工作面長度,m; h1─直接頂上第一層老頂巖層的單層厚度,m; R─直接頂上第一層老頂巖層的抗拉強度,MPa; k─安全系數,取k=6; q─第n層老頂巖層對第一層影響所形成的載荷,MPa. 式中:E1,E2,E3,…,En——各巖層的彈性模量,MPa, n為巖層數; h1,h2,h3,…,hn——各巖層的厚度,m; γ1,γ2,γ3,…,γn——各巖層的容重,kN·m-3. 當計算到qn+1

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