浅析采煤技术的合理优化

□扶永忠

　　合理的采煤技术不但可以保证矿井生产能力，而且还可实现安全高效开采，同时最大限度地回收资源，保证矿井安全生产，提高矿井经济效益。因此采煤技术合理优化非常重要。

　　采煤技术优化的定义
　　采煤方法优化就是在所在矿区采用或引进新的采煤方法或装备，对矿井的相关生产系统进行优化改造，对相关生产组织制度和作业方式进行变革，从而达到提高生产效率、经济效益和安全水平的目的。

　　采煤技术合理优化的实践
　　目前，有不少煤矿已经使用离层注浆控制或减缓地面沉陷的新方法，只要具有合适的覆岩结构、选准离层带的位置、掌握好随工作面推进离层发生、发展及闭合的动态时空规律，也可取得良好的效果，但这种方法充填量大、充填水体进入裂隙带后可形成事故隐患。协调开采是利用两个煤层或分层同时开采所产生的地表移动和变形相互抵消的原理来达到减少开采对地表的影响。
　　1、离层注浆
　　离层带充填技术：离层带注浆减缓地表沉降技术是通过地面钻向采空区上方覆岩中的离层带高压注入液体充填材料以达到控制覆岩下沉为途径，最终实现控制地表沉降的目的。充填浆液在离层空间中的作用主要是，充填离层空间控制覆岩下沉，充填液体脱水后能形成足够强度的“似岩体”支撑上覆岩体。离层带注浆与采空区充填方法不同，它不在井下施工，对现有的生产系统无干扰，设备比较简单投资也少，吨煤成本仅增加不超过2元。充填效果也非常明显，煤炭的回收率很高。实施离层充填技术的关键是创造有离层存在的条件，控制采空区尺寸，使之不能达到充分采动，也即要准确确定可充填离层带位置。开采尺寸是与离层分布规律密切相关的主要因素，在一定采深条件下开采尺寸直接决定于覆岩中拱梁平衡结构的形成，覆岩中达到极限拱时的最大开采尺寸为形成离层空间的最佳开采尺寸，开采尺寸直接限定离层分布范围，随工作面的推进，离层发展高度增加，并趋于定值，当工作面推进距离超过0.85倍的开采尺寸时达到充分采动，这时覆岩中的拱梁平衡结构遭到严重破坏，离层消失，此时地表将大幅度下沉。通过部分煤矿使用离层注浆后对地表的观测结果，采用离层充填技术后，地表最大下沉能够减少约34％，表明对地表建筑设施能够起到较好的保护作用。
　　2、条带开采
　　条带开采法是一种特殊的开采方法，将被开采的煤层划分为比较正规的条带形状，采一条（采宽b），留一条（留宽a），使留下的条带煤柱足以支撑上覆岩层的重量，而地表只产生较小的移动和变形。
　　（1）、条带开采设计原则
　　煤层开采后所留条带煤柱应有足够的强度和稳定性，能长期、有效地支撑上覆岩层，从而达到减少地表移动和变形的目的。条带的开采宽度，其尺寸应限制在不使地表出现明显的波浪状下沉盆地，而是仅出现单一平缓的下沉盆地范围内。
　　（2）、采留比的确定方法
　　采出宽度b的确定。采出宽度一般根据实践确定，参考国内外开采经验，采宽b可按（1/4—1/8）选取。保留条带宽度a的确定。在一定的采宽条件下，无限制地加大a，也会使地表出现多个下沉盆地，因此a值应通过计算，而不能随意确定。我们在实例部分设计条带开采参数时，就是通过对具体的地质、采矿条件分析，按照上述原则进行的，最终得到的是采出率高、煤柱稳定、地表移动变形小的优化方案。
　　（3）、条带开采地表移动和变形预测根据实测资料可得，条带开采的地表移动和变形规律与正规工作面回采相似，条带开采的地表移动和变形可用概率积分法求解，但它的下沉系数、主要影响角正切、水平移动系数比正规工作面回采的小。

　　对采煤技术合理优化实践的评价
　　条带开采法是一种局部开采方法，它将开采区段划分为比较规则的条带形状，采一条，留一条，留下的条带煤柱能够充分支撑上覆岩层的载荷，在整个开采条带采完后，地表形成一个单一均匀的下沉盆地，产生微小的移动和变形，该方法与全部开采方法相比，回采率较低，但能有效控制地表的沉陷，实现井下安全开采。条带开采法不需要额外的设备投资，管理较为简单，是一种较为理想的煤层下采煤方法。对于井下开采，有时采用一种方法达不到理想效果时，可以辅用其它方法，各种方法相互配合，达到减小地表移动和变形的目的。

（作者单位：盘县东李煤矿）