民营科技 ２０１０年第７期 实践・思考 浅谈复杂构造地质条件下厚煤层开采方法 易方胜 （萍乡市跃进煤矿，江西萍乡３３７０３５） 摘要：根据多年从事采煤５－作得到的经验，提出了复杂构造地质条件下厚煤层开采方法。 关键词：复杂地质：厚煤；滑动构造；开采方法 应用于综放工作面的液压支架单架重量较重，而轻型综采放顶煤液压 近年来，我国厚煤层采煤方法的改革取得了十分可喜的成绩；可是 支架单架重量较轻，并要求其具备综放支架的推移溜、移架、临时支护、矿井地质构造较复杂的矿井或某些矿井地质构造复杂的采区和工作面， 防倒、防漏、导向、放顶煤等功能。经过近几年综放工作面的矿压观测，发 引言 采煤方法的改革相对落后；甚至有相当一部分地质构造较复杂、装备较 现放顶煤工作面周期来压显现较弱，综采支架的实测初撑力和工作阻 差的地方煤矿的厚煤层仍采用“高落式”采煤方法，资源浪费严重。因 力与额定值相差较大，有较大的余量；并由于简易支架放顶煤实践的成 此，很有必要探讨复杂地质条件下厚煤层的采煤方法，促进构造复杂地 功。更说明轻型综采放顶煤在非坚硬顶板条件下的厚煤层中应用完全 可行；而且具有投资少、运输安装方便、对复杂地质构造的适应性好于综 区厚煤层采煤方法的改革。 江西省某井田层滑动构造比较发育，规模有大有小，多发育在煤层 采放顶煤。在构造复杂地区厚煤层及中型矿井厚煤层中应积极推广使用 与顶、底板之间，煤层内部及其它软硬岩层的界面上，其特征如下。 １滑动构造特征 １）断层滑动面产状变化较大。其变化最明显的是北部边界断层Ｆ 浅部倾角在７Ｏ～８Ｏ。；中部为２５～３５。；个别地段和煤（岩）层倾角近于一 该工艺。 ２）简易支架放顶煤 我国研制出滑移顶梁及悬移顶梁支架，用于放顶煤工作面，在国有 地方煤矿得到了较为广泛的应用，对我国地方煤矿厚煤层采煤方法改 革起到了推动作用。由于这类支架便于拆装，有利于在复杂地质条件下 致；深部为１Ｏ～２５。，甚至近于水平，在剖面上呈凹面向上的铲状或梨 状。它使煤系大量缺失，使可采煤层与奥灰之间的距离由１９０ｍ减小到 应用；该矿于年初开始使用滑移顶梁支架放顶煤，到年底，先后在多个工 ３０ｍ。断导倾角变化大的部位正好是煤层所在位置，深部与煤系基底 作面使用，并对这些工作面进行了矿压观测。 ３）分层开采与放顶煤开采 相吻合。Ｆ 断层上盘伴生的低级序断层， 与主断层倾向相同的断层倾 分层开采是厚煤层传统的采煤方法之一，具有回收率高、煤质好的 角大，相反的断层倾角小。 ２）断层带宽度大小不一。小的仅数厘米，大的有几米到十多米，滑面 优点，也存在着送巷多、成本高、工效低等缺点，特别是分层工作面中最 附近发育碎裂岩（煤）、碎粒岩（煤）、鳞片煤、断层泥。滑动镜面、擦痕、阶步 上层与底分层工作面对地质构造的适应性差。放顶煤采煤具有送巷少、发育。煤层中或其附近岩层中发育的一些小的滑动构造，沿滑动面发育 效率高、经济效益好的优点，对不稳定厚煤层及构造复杂地区的厚煤层 有独特的优势。当然，放顶煤开采工艺也要受到煤层厚度、煤层硬度及 ３）滑动面上、上盘构造不协调现象较明显。上盘构造较复杂，常见 层理裂隙发育程度、煤层夹研厚度、顶板坚硬程度等因素的制约，影响 有揉皱、破碎等现象；而下盘相对简单，一般仅发生压碎等现象。 着厚煤层是否可以合理地进行放顶煤开采。工作面使用相似设备条件 一层土状软岩（煤）分层。 ４）滑动构造在形成过程中，由于岩层结构、强度不同，可导致构造 组合的不协调现象。一般地煤层、粘土岩、砂页岩等软弱岩表现为塑性 变形，而砂岩、页岩等则呈脆性变形。 ５）滑动构造经常引起煤层顶板错乱现象，使顶板岩石插入煤层中 下，放顶煤采煤比分层开采对复杂地质构造的适应性强。 总之，选择厚煤层特别是构造复杂地区的厚煤层的采煤方法要综合 考虑煤层厚度，构造复杂程度，煤层硬度及层理裂隙发育程度，顶底板状 况，矿井生产能力及技术装备水平等因素；从而确定技术上可行，并能 保证资源回收，经济上合理，安全上可靠的采煤方法。对于顶煤可放性 或顶板岩块落人煤层中，并继续被改成长条状或透镜状。 ６）层滑构造在滑动过程中，由于强大的动力作用，引起煤层塑性流 差的厚煤层，只能采用分层开采。对于顶煤具有可放性及其它条件适宜 变，使煤层发生动力变质作用及结构破坏等物理、化学变化，从而出现 的厚煤层，应优先选择放顶煤开采。对于技术及装备水平较好的大中型 白燃倾向的差异。测试结果表明，粒度小的煤在１２０～５００％之问氧化放 矿井，应该发展综采和轻型综采放顶煤，充分发挥其技术优势。对于大 热有增加的趋势，有利于煤炭自燃的发展，流变层构造煤粒度小于正常 中型矿井中地质构造复杂的小块段及边角煤，应该考虑采用适应性强、 灵活性好的简易支架放顶煤和单体支柱长钢梁放顶煤工艺。 煤的粒度，自燃倾向大于正常煤。 ７）滑动构造往往改造早期形成的构造，使煤厚发生变化。 ２复杂构造地质区的采煤方法研究 ３结束语 １）轻型综采放顶煤 轻型综采放顶煤与综采放顶煤的实质性差别在于支架的不同。目前 施。只有这样才能更好的开采复杂构造地质条件下的厚煤层。 我们对该煤矿进行了探测，经过研究发现，不同放顶煤工艺及其对 复杂地质构造的适应性不同，因此需要根据不同的情况采取相应的措 （上接１１页） 岩心的内管顺利通过、同时，金刚石钻头胎体唇面不能 卸钻杆时，因为孔内钻杆柱自重很大，致使垫叉开口磨损严重，拧卸时垫 太厚而降低纯钻效率，要求钻杆的壁厚不能太厚，较薄的壁厚还要保证足 叉要在拧管机的井口圈内旋转１／４圈左右，然后卡住拧管，突然卡住时，应 够的抗扭、抗弯、抗压及抗疲劳破坏强度，因此需要在钻杆材质上继续研 该平行接触的钻杆接手卡槽和垫叉切口此时有小的夹角，即垫叉冲击钻 究：比较厚的钻头和较高纯钻效率要求的矛盾：由于双层岩心管的存在， 杆接手肘间长、次数多、致使接手内壁向里凹陷内径变小，情况严重的内 势必造成金刚石钻头胎体唇面比较厚的实际情况，厚的唇面需要较大的 管和打捞矛难以通过。 钻压同时纯钻效率偏低，因此需要在金刚石钻头胎体唇面的形状和形式 ６．５钻杆内壁结垢技术难点突出：无法满足金刚石钻进高转速的要求， 上继续投入研究。 钻杆内壁结垢严重影响打捞总成的上下作业，主要与地质情况和冲洗液 ６．３深孔钻进机械设备、钻杆及钻杆接手螺纹连接等多方面的强度校 中的固相含量有关。如何结合钻场实际情况选择冲洗液的类型是关键技 核，不仅是经验方面的定性结论，还需要材料力学上定量的数值计算。 ６．４实际施工中，钻杆接手使用寿命偏低，主要原因在于使用拧管机拧 术所在。
