煤礦深部開采方法分析

　　煤礦深部開采技術(shù)是當今世界主要深井開采國家十分關(guān)注的問題之一。隨著我國煤礦開采規(guī)模的擴大，開采深度的逐漸增加，深部開采中遇到的各種技術(shù)問題日益增多，對當前的煤礦生產(chǎn)和今后礦井建設(shè)的影響日趨嚴重。因此，研究深部開采問題，對安全、經(jīng)濟、合理地開發(fā)深部煤炭資源無疑有特別重要的意義。
　　1 在我國煤礦開采的過程中，深部煤礦開采的主要特征
　　1.1 地壓大是深部煤礦開采的主要特征之一
　　我國深部煤礦開采的過程中，地壓大主要體現(xiàn)在3個方面。首先是煤礦中的原巖應力，其次是煤礦中的掩體塑性較大，最后是煤礦深部開采的過程中能夠?qū)е碌V山的壓力不斷地增加，產(chǎn)生較為劇烈的壓力變化。
　　1.2 地溫高是深部煤礦開采的主要特征之一
　　通常情況，在深部煤礦開采的過程中，地溫會由開采深度的變化而變化，這一變化呈現(xiàn)出正比例的關(guān)系。我們在深部礦山開采的過程中，使用溫度梯度進行地溫變化的表示。根據(jù)實際的深部礦山開采經(jīng)驗來分析，在礦山深部的溫度都相對較高，這種高溫對煤礦工作人員而言有著非常大的危害，極端的情況是煤礦深部的溫度會超出了人們所能承受的溫度范圍，對人的身體健康有較大的損害。
　　1.3 瓦斯氣體的含量較高是深部煤礦開采的主要特征之一
　　對于深部礦山開采過程中瓦斯氣體的含量較高的問題，主要表現(xiàn)在兩個方面，首先是在深部煤礦開采中，瓦斯氣體的涌出量較大，其次是瓦斯氣體在開采的過程中有著較高頻率的涌出量。
　　2 煤礦深部開采存在的問題
　　2.1 地表沉陷預測和控制問題
　　我國現(xiàn)有的對于地表沉陷預測和控制所用的參數(shù)均是由深度小于300m的觀測站所提供，嚴格說來，基于這些數(shù)據(jù)進行的地表沉陷預測和控制只適合開采深度在300m以內(nèi)的礦井，如果深度超過300m，則需要更深的觀測站重新觀測數(shù)據(jù)，這就需要耗費更多的人力和物力。
　　2.2 礦井生產(chǎn)費用高
　　隨著礦井開采深度的增加，巖體塑性和原巖應力增大導致礦壓顯現(xiàn)劇烈。開采的深度越深，覆巖自重壓力也就越大，圍巖會產(chǎn)生形變，嚴重時可能導致頂板的坍塌。并且隨著地壓的增大，圍巖受到的壓力更大，巷道由于巨大的深部高應力影響而產(chǎn)生形變，企業(yè)不得不投入大量的人力物力來維護巷道的安全，由此提高了生產(chǎn)成本，同時也增大了安全事故發(fā)生的幾率。
　　2.3 地溫升高
　　正常情況下，隨著深度的逐漸增加，地球內(nèi)部的溫度也會逐漸升高。礦井圍巖的溫度變化對深部開采有重要的影響。隨著礦井的深度超過1000m，井下的溫度可高達40℃，這樣惡劣的開采條件勢必對開采人員的健康造成影響，不僅會影響井下工作人員的正常工作，降低工作效率，同時會損害工作人員的健康，帶來各種疾病，增加了安全事故發(fā)生的風險。
　　2.4 礦井瓦斯含量升高
　　隨著煤礦開采深度的加深，礦井內(nèi)瓦斯的濃度也會劇烈上升，一定區(qū)域范圍內(nèi)的瓦斯可通過同一個缺口溢出，致使井下窒息或者瓦斯爆炸事故的發(fā)生。
　　3 煤礦深部開采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律與控制
　　3.1 煤礦深部開采礦壓顯現(xiàn)的基本特點
　　開采深度的增加是礦井生產(chǎn)的自然規(guī)律，隨之而產(chǎn)生巖石溫度增加，地壓增大，巖石破壞過程強化，巷道圍巖變形劇烈，沖擊地壓強度增大和頻度增加等自然現(xiàn)象。它將嚴重影響著煤礦的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益。
　　3.2 煤礦深井巷道的礦壓控制
　?、賰?yōu)化巷道布置。采準巷道的布置應避開煤柱集中應力、構(gòu)造集中應力、采動應力的影響，選擇在巖性較為穩(wěn)定的巖石中。深部采區(qū)主要準備巷道應以巖巷為主或至少布置一條巖巷。隨著深度的增加，回采工作面推進后煤體塑性區(qū)增加，致使區(qū)段煤柱留設(shè)寬度隨之增加，為保證采區(qū)回收率，減少巷道維護，工作面回風（運輸）平巷宜采用無煤柱護巷的形式。巷道施工在遇到以壓應力為主的褶曲、逆斷層時，巷道方向盡量與褶曲軸或斷層走向垂直或斜交;在遇到以拉應力為主的正斷層時，巷道方向則與斷層走向一致或斜交，從而達到減小礦壓顯現(xiàn)的目的?；夭上锏啦贾玫姆轿粦构ぷ髅骐x開斷層推進，使采區(qū)一翼內(nèi)工作面同向推進;②改革巷道支護形式。對國內(nèi)外大量深井開采礦井的研究表明，布置在中硬以下巖層中的巷道變形破壞嚴重，當采深在800-1000m以上時，在中硬及中硬以上巖層內(nèi)布置的巷道，若采用傳統(tǒng)的支護方式，巷道維護仍很困難。因此，深井中，除要求合理布置巷道位置外，還應根據(jù)深井礦壓特點，巷道支護必須滿足既能加固圍巖又能提供較大的支護力、具有較大的可縮性和一定的初撐力等要求，根據(jù)圍巖狀況和巷道條件，采用不同的支護形式。
　　3.3 煤礦深井回采工作面的礦壓控制
　　深井回采工作面礦壓控制的特點。深部采場礦壓控制特點由深部采煤工作面頂板巖性變化特點和可能發(fā)生的冒頂事故類型決定。經(jīng)調(diào)查，深礦井開采煤層的頂板巖性變化隨著采深增加，頂板巖層有逐漸變碎和強度降低的趨勢;隨采深增加，斷層、裂隙、層理和節(jié)理逐漸發(fā)育，同一層位的巖層分層厚度逐漸變薄，弱面增多，采場頂板懸頂長度逐漸減小，由不容易垮落變得容易垮落;在頂板巖層變碎和強度有所降低的情況下，深井采場出現(xiàn)漏垮型冒頂事故的可能性加大。