摘要：隨著社會(huì)對(duì)煤炭需求量的日益增加，開采能力的不斷提高，開采深度不斷增加是煤礦開采發(fā)展的必然趨勢(shì)。而深井開采面臨著許多的問題，如巷道壓力大維護(hù)困難、地溫增大、瓦斯異常等因素，文章根據(jù)淮南新集一礦回采的211302炮采工作面相關(guān)情況，就煤礦深井開采可能存在的問題及解決方法提出見解。

關(guān)鍵詞：煤礦深井；煤礦開采；炮采工作面

中圖分類號(hào)：TD823 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）04-0082-02

1 概述

何為深井開采，就目前我國(guó)對(duì)深井開采的定義沒有非常明確且書面的規(guī)定，只是根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，以及開采條件和地質(zhì)條件的復(fù)雜程度，同時(shí)也需要結(jié)合礦井實(shí)際的裝備水平和開采技術(shù)水平等等相關(guān)因素綜合考慮。在現(xiàn)有的資料中顯示，當(dāng)?shù)V井的采深達(dá)到800m水平以上時(shí)，我們認(rèn)為屬于深井開采條件；對(duì)于軟巖礦井，其開采深度達(dá)到600m水平即為深井開采。從全國(guó)大部分礦井開采而言，隨著礦井開采深度的增加，逐漸會(huì)出現(xiàn)各種不利于煤礦開采的條件，比如，大采深、高地壓、高地溫、強(qiáng)沖擊以及煤與瓦斯突出等復(fù)雜現(xiàn)象均會(huì)出現(xiàn)，對(duì)煤礦開采帶來不利影響。另外一個(gè)方面，隨著礦井開采深度的增加，其煤礦開采成本也在不斷的增加，當(dāng)增加到一定程度時(shí)，將會(huì)使得礦井成本到達(dá)一個(gè)煤礦開采的盈虧平衡點(diǎn)，當(dāng)開采深度繼續(xù)增加，煤礦就會(huì)出現(xiàn)虧損，其直接影響煤礦生產(chǎn)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，開展對(duì)深部礦井的眼睛，以及確定合理可靠的經(jīng)濟(jì)開采深度，這對(duì)于煤礦生產(chǎn)而言，是一項(xiàng)具有深遠(yuǎn)意義的研究，同時(shí)也是急需解決的關(guān)鍵問題。

2 深井開采的特征

（1）地應(yīng)力增大：礦井的礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈是礦井采深的增加的最為直接的現(xiàn)象之一。

（2）巷道支護(hù)斷面加大、費(fèi)用增高：隨著煤礦開采逐漸向深部延伸，其巷道圍巖的狀態(tài)也逐漸有堅(jiān)硬向松軟破碎的狀態(tài)轉(zhuǎn)變，形成流變狀態(tài)的巖石，這導(dǎo)致巷道的位移量明顯增大，同時(shí)使得巷道支護(hù)難度加大，支護(hù)費(fèi)用增加，支護(hù)工程量加大。

（3）地溫升高：一般隨采深的增加，地溫會(huì)逐漸增高。到了一定深度，溫度環(huán)境將不可忍受，必需采取降溫措施，方可保證正常生產(chǎn)。

（4）瓦斯涌出量增大：隨開采深度的增加，瓦斯含量會(huì)逐漸增大，相應(yīng)增加了檢測(cè)治理瓦斯及突出的

費(fèi)用。

（5）沖擊地壓危害增加。

（6）構(gòu)造復(fù)雜：一般深部井田斷層多，構(gòu)造復(fù)雜，煤層厚度變化大，加之鉆孔少，勘探程度低，地質(zhì)情況極不明朗，為設(shè)計(jì)施工帶來很大困難。

正是由于存在以上六個(gè)基本特征，使得深井開采在支護(hù)、降溫、勘探、機(jī)電、通風(fēng)、提運(yùn)、排水和壓風(fēng)等各方面的投入會(huì)加大，這樣就導(dǎo)致了噸煤成本增加，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)研究資料顯示和統(tǒng)計(jì)，一般每增加100m，噸煤生產(chǎn)成本增加10%～25%。

3 深井開采存在的突出問題

211302工作面位于淮南市新集一礦二水平1采區(qū)東翼。該工作面風(fēng)巷煤層底板標(biāo)高約為-528.6m～

-565.5m，機(jī)巷煤層底板標(biāo)高約為-535.5m～-574.4m，雖未達(dá)到深井的標(biāo)準(zhǔn)，但亦相當(dāng)接近，根據(jù)回采情況，可對(duì)更深水平的工作面回采有指導(dǎo)意義。

該工作面采用走向長(zhǎng)壁后退式懸移支架放頂煤采煤方法，機(jī)巷為可縮性支架U36型棚支護(hù)，風(fēng)巷為礦用12#工字鋼梯形棚支護(hù)。回采過程中，主要存在以下問題：

一是隨著深度的增加，圍巖壓應(yīng)力更大，由其是回采準(zhǔn)備巷道壓力大。211302工作面在回采期間，受地壓影響，兩巷支架彎曲變形量大，經(jīng)過多次修復(fù)，消耗大量材料及人力。實(shí)踐證明，采用可縮性U型支架比梯形棚支架更能抗壓，抗變形，有效支護(hù)時(shí)間更長(zhǎng)。究其原因是由于圓弧斷面能均勻分?jǐn)傢攷蛪毫?，避免壓力向某一處集中，因此，采用圓弧型可縮性支架比較適合深井工作面兩巷支護(hù)，但由于可縮性支架是由三段甚至五段U型鋼料搭接起來，對(duì)于搭接處棚卡及螺絲的強(qiáng)度要求較高，傳統(tǒng)的U棚螺絲在使用過程中經(jīng)常由于壓力太大而崩斷，因此采用高強(qiáng)度的螺絲是可縮性支架使用的一個(gè)關(guān)鍵所在。

二是隨著采深的增加，巷道底鼓現(xiàn)象更嚴(yán)重，需反復(fù)臥底。在回采過程中，由于支架為敞底式支護(hù)，使得底板成為最薄弱的臨空面，底鼓現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，并因此導(dǎo)致軌道變形，影響運(yùn)輸。需多次臥底，落道，從而大大增加了維護(hù)量。除了臥底，對(duì)底板進(jìn)行加固，如下底梁，對(duì)底板進(jìn)行支護(hù)，對(duì)于底板松軟的巷道也是十分必要的。

三是對(duì)于長(zhǎng)壁工作面，布置中巷及分期風(fēng)巷，能有效緩解瓦斯及地壓，且由于巷道多，能為通風(fēng)、行人及運(yùn)輸提供了很大便利，且每一段分期巷道使用時(shí)間較短，用過即報(bào)廢，維護(hù)量小。如圖1所示：

四是采深越深，溫度越高，采取制冷機(jī)勢(shì)在必行。常溫層下，一般深度每增加100米，溫度增加3度左右，且由于工作面走向長(zhǎng)，通風(fēng)距離遠(yuǎn)、通風(fēng)斷面小等原因?qū)е聼岷栴}嚴(yán)重?；茨闲录坏V241107綜采工作面在回采時(shí)，上隅角最高溫度達(dá)33℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過煤礦安全規(guī)程規(guī)定的26℃。為此，公司從德國(guó)引進(jìn)制冷機(jī)并使用，使得該工作面平均降溫3℃～5℃，效果非常明顯。由此可見，深井開采工作面的降溫除了增加風(fēng)量，改善通風(fēng)系統(tǒng)外，安裝高質(zhì)量的制冷機(jī)是一個(gè)行之有效的方法。

4 深井低成本開采的技術(shù)措施

關(guān)于深井開采的合理經(jīng)濟(jì)深度，其確定方法，必須根據(jù)實(shí)際情況，由各個(gè)礦井的地質(zhì)條件，技術(shù)水平，管理水平等各方面的差異，其合理經(jīng)濟(jì)深度的確定不能統(tǒng)一劃定，同時(shí)也沒有一個(gè)完全的標(biāo)準(zhǔn)。但是積極采用先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)計(jì)等措施后，是完全可以實(shí)現(xiàn)低成本開

采的。（1）合理選擇巷道布置、支護(hù)形式；（2）合理集中生產(chǎn)，優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)；（3）盡量加長(zhǎng)工作面幾何尺寸；（4）盡可能提高礦井總產(chǎn)量；（5）提高機(jī)械化裝備水平；（6）高產(chǎn)高效是深井開采發(fā)展的方向。

5 結(jié)語

目前，我國(guó)千米以上的深井開采已占到一定的比例，在進(jìn)行深井開采時(shí)，不僅要從技術(shù)上研究地壓、支護(hù)、通風(fēng)、降溫等課題，而且要注意研究深井開采的合理經(jīng)濟(jì)深度，把握好礦井開采的經(jīng)濟(jì)效益盈虧平衡點(diǎn)，從而保證礦井的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 毛節(jié)華，許惠龍.中國(guó)煤炭資源預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)[M].北京：科學(xué)出版社，1999.

[2] 王金華.我國(guó)大采高綜采技術(shù)與裝備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2006，34（1）：4-7.

[3] 錢鳴高，石平伍：礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[4] 王家臣：厚煤層開采理論與技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

[5] 田梅青，黃興.千米深井軟巖巷道擠壓變形力學(xué)特性及控制研究[J].煤炭工程，2012，44（11）：72-78.

作者簡(jiǎn)介：曹九祝（1985—），男，安徽安慶人，安徽理工大學(xué)能源與安全學(xué)院碩士研究生，助理工程師。endprint