1、1论深矿井开采出现的问题及防治措施摘要：在我国深矿井开采就是指埋藏在距地表一定深度的煤炭，一般大于 800 米。近年来我国煤矿资源随着开采深度的越来越大，给煤矿开采带来了一系列困难，例如地热高、矿山压力显现剧烈及冲击地压、煤与瓦斯突出等。本文就煤矿深部开采条件下，结合深部开采环境的特点，针对地质灾害问题，把深部开采出现的主要问题做了分析，并针对这些问题采取了相应的技术措施。 关键词：深部开采 地热 矿山压力显现剧烈及冲击地压 煤与瓦斯突出 1 深矿井开采具有如下三个主要特征 1.1 矿山压力显现剧烈 矿山压力显现剧烈的特点，一是围岩移动量大，移动速度快；二是冲击地压发生频度高，冲击能量大。矿压
2、是矿压显现的原因，矿压显现是矿压作用的结果。矿压存在是绝对的，不可控制的，矿压显现是相对的，有条件的，可以控制的。矿压显现既会给地下开采造成不同程度的困难，也会带来一定的便利条件。在开采过程中必须采取各种生产技术措施对矿压显现的危害加以控制，同时要利用矿压的作用，为生产服务。例如，采掘空间必须维护，以防顶板事故的发生，利用顶板压力可以进行放顶煤开采，在顶板压力作用下工作面煤壁有不同程度的压酥区，这就为采煤机割煤提供了便利条件。 21.2 矿井瓦斯大，煤与瓦斯突出 具体表现为：矿井瓦斯涌出量随着开采深度增加而逐渐增大。煤与瓦斯突出频度大，突出物量大。这是由煤体构造、地应力和高压瓦斯共同作用的结果
3、。一般情况下，瓦斯突出的频度和突出物量也随采深增加而增大，我国近年来，随着开采深度增加，瓦斯突出的频度也明显增大。但当开采达到一定深度时，瓦斯突出的频度又会减小。 1.3 地温高，作业环境恶化 地温通常随深度增加呈线性增加，其增高率用温度梯度（/hm。hm=100m）表示，在不同地质条件（不同地区，不同矿井）下，地温梯度不同。据各国统计，地温梯度在 4/hm 左右，因此在深矿开采中地温一般都比较高。如西德煤矿平均采深为 900 米时，平均地温 41，最大采深为 1530 米时，地温高达 60，波兰煤矿平均采深为 575 米时，平均地温为 3043.5，我国平顶山煤矿平均采深为 550 米时，平
4、均地温为 33.236.6，地温决定着井下采掘工作面的环境温度，即矿井湿度。在深矿井开采中，由于地温高，会影响工人身体健康，所以为确保深矿井开采施工正常开展，提高井下作业的安全系数，需要对井下环境进行降温。 2 深矿井开采出现的问题防治措施 2.1 矿山压力显现剧烈及冲击地压防治措施 2.1.1 在矿压显现危害方面要掌握深矿井地压规律，合理布置，支护和维护巷道，具体措施是：巷道布置方面，开拓和准备巷道的布置位置宜选在岩石力学性能优良的煤岩体中。巷道布设的位置应避免采3动影响，如在采空区下方掘巷。在采空区冒落矸石中成巷，加大大巷或上山距煤层底板的垂直距离，跨巷道（大巷或上山）采煤，沿空掘巷，沿空
5、留巷。缩短航道的服务年限，如前进式开采，减小工作面推进长度。 巷道支护：深矿井的巷道掘进必须注意两点：支护强度大，抗高地压性能强；可缩性能能够适应围岩大变形。封闭性好，避免底鼓现象产生。实践证明锚喷和拱型可缩支架具有良好的可缩性，只要增加自身的支护强度或与其他支护结构相结合能够满足高地压、大变形巷道的支护要求。 巷道维护方面：卸压法即超前采硐，就是在大断面巷道中先开一个小断面导硐，然后扩大导硐达到设计断面。爆破卸压，就是用爆破松动围岩，实现卸压，最常见的就是底板卸压，即在巷道掘进工作面后方一定距离，由底板向下打一组钻孔，至少 3 个，装入炸药爆破，在孔底形成爆破松动区，各孔松动区相连在底版中形
6、成松动带，松动带岩石吸收和减缓了外部压力对底板的作用，从而减小了巷道底鼓量。钻孔卸压，就是在围岩中打钻孔，通过钻孔变形实现卸压。钻孔直径 300 毫米，孔间煤体宽 150-300 毫米。宽巷卸压，就是在巷道底脚向两帮掏槽。 2.1.2 控制冲击地压的卸压措施有：开采保护层。如果煤层为危险层，先从危险性最小的煤层开采。如果危险层的顶底板有保护层，应先开采顶板保护层。 开采程序。当遇有断层或采空区时，应尽量采用由断层或采空区4开始回采的开采顺序。此外，回采时准确把控回采线路和掘进进度，尽量保持正常推进，直线回采，防止相向回采现象发生。 巷道布置原则：一般来说，底板岩层中可布设硐室及主要巷道。巷道回
7、采宜采用大断面掘进。 避免形成孤立煤柱：井田和采区的划分首先要考虑回采工程的计划性，避免形成应力集中的孤立煤柱和不规则的井巷几何形状。 顶班管理方法，开采有冲击危险的煤层时，应尽量使用长壁式开采及全部垮落法管理顶板。 煤层预注水，其目的是降低煤体弹性性质和煤体的强度。注水通常是以小流量和尽可能低的压力向煤体长时间的注水。注水可在预先掘好的巷道内进行，注水超前距离应当超过相当于 10 天的进度。 顶板预注水。顶板注水后，煤体支撑压力的峰值位置向煤体前方转移。 2.2 煤与瓦斯突出防治措施： 煤与瓦斯突出防治首选区域性防治突出措施，当条件不完备时，可选择局部防治突出措施。 区域性防突措施主要有开采
8、保护层、预抽煤层瓦斯以及煤层注水等。开采保护层是预防突出最有效、最经济的措施。开采保护层必须注意以下几点：如煤层群有几个保护层时，首先考虑上保护层。不但符合由上而下的开采顺序，而且突出危险层同水平的巷道能位于保护范围内。如果不得不开采下保护层时，要防止采动影响而破坏未采煤层的结构。矿井中所有煤层都有突出危险时，可选择突出危险程度较小的煤层作5为保护层，但在此保护层的采掘过程中，必须采取防治突出的措施。保护层内不允许留煤柱，应全部采出。保护层开采后，在采空区上、下形成卸压区，在其附近的煤柱侧产生了集中应力区。在集中应力区内，增加了突出危险性。统计资料表明，开采保护层后，被保护层内的突出，大多数发
9、生于保护层煤柱的应力集中影响区内。开采保护层时，应同时抽放被保护层的瓦斯。 局部防治突出措施有：超前钻孔。在煤巷掘进工作面前方打一数量直径为 120mm-150mm 的钻孔，排放瓦斯后，增加煤的强度，在钻孔周围形成卸压区，使集中应力区移向煤体深部，以防止突出发生。掘进工作面一般布置 3-5 个钻孔，孔深 15m-20m，应超过工作面前方应力集中区。掘进时钻孔至少保持 5m 的超前距离。此法不仅应用于掘进工作面，而且也用于采煤工作面。 水力冲孔，是在进行采掘工作之前，利用钻机打钻的高压水射流，在突出煤层内冲出煤炭和瓦斯形成较大的孔洞，诱导可控制的小型突出，以造成煤体卸压，加速瓦斯排放，降低瓦斯含
10、量和瓦斯压力，消除采掘突出危险的方法。水力冲孔可用于石门揭煤、煤巷掘进和采煤工作面。实践证明，水力冲孔适用于地压大、瓦斯压力大、煤质松软、有严重危险自喷煤层。 震动性爆破，在工作面布置较多的炮眼，装较多的炸药，全断面一次揭开突出煤层，人为诱导突出的方法称为震动性爆破。震动性爆破可用于瓦斯压力大，煤层 2m 及以下，煤质中硬，煤层稳定条件下的煤巷掘进和石门揭穿煤层。 松动爆破，是向掘进工作面前方使用普通震动放炮的基础上，在6煤体应力集中区内，打几个深孔装药爆破，使煤体松动，集中应力区向煤体深部移动，从而在工作面前方造成较长的卸压带和排放瓦斯区，以预防突出的发生。此法适应于突出危险性小，煤质坚硬，
11、顶板较好的煤层内，可用于煤巷，也可用于采煤工作面。用于煤层平巷掘进时，一般在工作面布置 3-5 个钻孔，孔径一般为 40mm-60mm，孔深 5m-10m，每孔装药 3kg-6kg，封孔炮泥不少于 2m，孔底超前掘进工作面不小于 5m。 松动爆破应注意的两个问题：一是当炮眼发生喷瓦斯与煤粉时，应排放瓦斯一个小班以后在装药爆破；二是在松动的煤体内进行钻眼爆破作业时，应保证按设计要求进行松动爆破和留足超前距。 2.3 地温高防治措施： 地温高控制就需要控制矿井温度，即把较高的矿井温度降低到允许温度，通过缩短通风线路长度，适当加大巷道断面，降低通风阻力，适当加大风量，以及改造通风薄弱环节来达到通风降温的目的。当通风降温不能解决热度问题时，应采取机械制冷降温措施。像集中式空调安装在地面或井底车场，为全矿井服务，分散式则安装在采区或工作面，为采区或工作面服务。 参考文献： 1徐永圻.煤矿开采学M.徐州：中国矿业大学出版社，1999 年 8月第二版. 2钱鸣高，石平五.矿山压力与岩层控制M.徐州：中国矿业大学出版社，2003-11-1. 3杜计平，汪理全.煤矿特殊开采方法M.徐州：中国矿业大学出7版社，2003-10-1. 4靳建伟，吕志海.煤矿安全M.北京：煤炭工业出版社，2005.
