厚煤层无煤柱开采新理论与工程实践.pdf

／?·—P—-＼．一／／厚煤层无煤柱开采新理论与工程实践段红飞藿10王盛章姚宝珠姜国成朱文明赵景礼；20(中国矿业大学(北京)北京资源条件、经济状况和科技发展的综合因素决定了煤炭在当前及今后相当长的一段时间内是我国最主要的一次能源。而与世界人均煤炭资源相比。我国人均占有量尚不到世界平均水平的一半‘¨。这一客观事实提示我们应当加倍珍惜这些不可再生的煤炭资源，并使之成为煤炭生产的指导思想。近年的煤炭生产以每年递增2亿t的幅度强劲上涨，参见图1。国内煤炭市场的需求以及煤炭生产的丰厚利润，促使煤矿超能力生产，导致煤质下降，煤炭回采率降低，安全隐患增加，资源枯竭加剧。为此，正确认识与指导煤炭生产、实现节约型开采，对我国的能源工业与国民经济的稳步发展具有重要意义。20世纪90年代，原煤生产工效成倍增长，但煤炭资源的损失也在增加，采区回采率出现下降趋势，如图2、表1所示。这主要是由于厚煤层的回采率下降引起的。10年间薄煤层开采工艺与方法100083)l煤炭生产与回采率煤炭需求煤炭资源回采率摘要近十几年来，我国煤炭资源回收率一度呈现下降趋势，集中表现为厚煤层回采率的下降。针对这一情况．为了有效提高厚煤层放顶煤的回采率及解决其他相关技术问题，提出了区别于现有无煤柱开采理论的新观点，即提出在上覆岩层已垮落的区域布置巷道。从而进一步减少煤损并使巷道处于应力降低区，使无煤柱开采更易于在现场推广使用。文中阐述了应用无煤柱开采新观点的巷道布置方法与工程实践。关键词厚煤层回采率无煤柱开采上覆岩层已垮落区错层位巷道布置越图1我国1993～2007年度原煤产量191．1嘲15址1．2302550▲一199319941995199619971998199920002001200220032004200520062007【，。
回采率显著提高，从84．05％提高到89．77％；中厚煤层回采率稳中有升，从79．58％增至79．73％；而厚煤层回采率m现下降，由75．81％降低到75．37％，并因此而导致综合回采率下降，由78．08％降至77．97％。这里仅是原国有重点煤矿的统计数据，连同地方煤矿的统计在内，资源损失更大，回采率进一步降低。煤炭工业机械化程度提高和回采丁效成倍增加的同时，资源回采率理应同步增长。事实上，却付出了资源浪费的代价，这与科学的发展观是相悖的。2无煤柱开采近年来厚煤层开采领域，放顶煤技术以高产高效的经济优势获得较广泛的应用，但回采率问题没有得到很好解决。放顶煤开采的回采率(工作面)比分层开采低10个百分点[2]。除工作面放煤工艺不可避免造成丢煤外。能否解决丁作面端头过渡支架不放顶煤、区段平巷顶煤损失以及区段间护巷煤柱构成的“T”型煤柱是决定采区回采率的关键因素。现有采区回采率难以达到冈家的规定，不符合同家煤炭法对采煤方法的要求。可以说实现无煤柱开采是放顶煤技术发展的必由之路。煤炭开采新理论与新技术原煤生产回采率／％图2原国有重点煤矿采区回采率表l原煤生产技术经济指标20原煤生产人员效率采区回采率，’％年度／t·工一1综合薄煤层巾厚煤层厚煤层19901．21778．0884．0579．5875．81199l1．25978，985．5379．6276．8119921．3379．1186．6280．4276．5819931．39878．9886．2880．2376．6719941．5978．487．1679．8875．8219951．7878．7386．8279．6676．7419961．93278．7686．7579．9776．4319972．07978．3280．2475．5719982．1878．5388．2580．176．0319992．22578。5786．6】79。9776。192．52689．7779．7375．3786．83200077．97
霪一目镕自．卜j：田—口——■■■■■■■●．i，随着T作面推进．支承压力重新分布-；--．丁作面后方采空区一侧的宴体煤出现破裂区(I)，塑性区(Ⅱ)、弹性应力增高区(Ⅲ)和原岩应力区(Ⅳ)如同3。按照现有的无煤柱开采理论．是将巷道完全梧窄布置在煤体破裂区(I)中；或留设5m左右的窄煤柱市置巷道，放顶煤条件下多采用留设窄煤柱的形式。这两种巷道布置的共同特点是，巷道都处于上覆岩层末垮落的K域，一般位于应力升高医。由于受到支承压力的不利影响，巷道的掘进和维护比较喇难。H时．巷道顶部和工作面过渡支架±‘方的顶煤难以采出．煤损大．这部分丢失的松散浮煤容易引发自燃，对安全管理不利。这些缺陷制约了现有五煤柱开采理论在生产宴／／随着T作面推进，支虎压力重新分布，如图4。图4的右侧为工作面后方乘空区‘侧实体煤部位的应力分布．与图3所示的情况一致。对比图4的左俩．为工作面后方的采李区-由丁直接顶的垮落，削弱了