矿井深部开采面临的主要问题及对策

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1、2010年第7期煤炭工程矿井深部开采面临的主要问题及对策赵辉，熊祖强,王文(河南理工大学能源科学与工程学院，河南焦作454000)摘要：文章介绍了河南省煤炭资源赋存状况、矿井深部开采情况，结合各矿区的特点，分析了深部开采过程中遇到的高地压、高地温、高瓦斯、高水压及冲击地压等主要问题。并针对河南省矿井深部开采所面临问题的共性和特殊性，提出了解决河南省深部开采问题的建议及对策。关键词：深部开采；冲击地压；煤与瓦斯突出中图分类号:TD82—9文献标识码：B文章编号：1671—0959(2010)07-0011旬3煤炭是河南

2、省的基础产业和支柱产业，为河南的经济发展做出了垂大贡献。冃前，随着开采强度的不断加大，河南省的大部分矿井逐渐进入深部开采，不仅提高了采矿成本，而且采矿环境变的更加恶化，给煤矿生产和安全带来极大问题，如地压大、地温高、突水、瓦斯大、冲击地压等。因此，如何解决深部开采带来的一系列问题值得研究。1河南省矿井深部开采现状在河南省一次能源消费总量构成中，煤炭占70%以上。冃前已形成以平顶山、义马、郑州、焦作、鹤壁、永城六大国有重点煤炭企业为主体，地方国有煤矿、乡镇集体和个体煤矿共同开发的格局。截至2005年底，河南省垂深200

3、0m以内煤炭资源总量为112723Mt,其中保有资源储量24425Mt,且有近90%的资源赋存深度超过1000m,人部分预测储量的埋藏较深…。而且开采深度以8—12m/a的速度增加，由此带來的高地压、高地温、高瓦斯、高水压和开采扰动等问题突出。平顶山矿区现有垂深大于800m的采掘工作面36个，采深以20〜25zn/a的速度增加，随着时间的推移，出现了高地应力、高瓦斯、高非均质性、低渗透性的复杂现象，突出的危险性增大。焦作、鹤壁等矿区浅部资源基本开采殆尽，所剩区域大多埋藏较深，标高都在一600-1500m之间，在“临界

4、深度”以下。煤层底板承受的奥灰水压持续升高，突水机率增加；义马、荥巩等矿区逐渐进入深部开采区，如跃进矿采深已超过100Om,多次发生冲击地压,动力现象频繁；永城、郑州等矿区Fl前逐渐转入600m以下的采深，随着采深的增加，将遇到冲击地压、煤与瓦斯突出等复杂问题。2深部开采面临的主要问题2.1冲击地压频率和强度增加冲击地压是深井开采屮常见的一种自然灾害，是围岩失稳现彖屮最强烈的一种，严重威胁着矿井的正常生产、设备财产以及人身安全【2J。如平煤十二矿三水平胶带下山埋深1100m，仅在2005年3月，冲击地压累计发生了70

5、余次，给人员和设备带來了极大的安全隐患。而口，在深部高地应力复杂地质条件下，冲击地压和煤与瓦斯突出共同作用，多种因索相互交织，在事故孕育、发生、发展过程屮可能互为诱因，互相强化，或产生“共振"效应，使灾害的预测及防治变的更为复杂和闲难。2.2煤与瓦斯突出危险性增加随着采深的增加，地应力增大，瓦斯含量和瓦斯压力迅速增加，致使煤与瓦斯突出矿井数量增多。近年来，由于瓦斯爆炸引起的死亡10人以上的事故70%出现在采深600m以下的矿井。如平煤己组煤层瓦斯含量在一800m为30m3/t,瓦斯压力为2.55MPa,瓦斯压力及涌出

6、量增加显著，严重威胁矿井安全生产。在深部高应力作用下，煤岩体中积聚了大量的瓦斯气体能量，受工程扰动，压缩气体急剧释放，导致围岩结构瞬时破坏而产生煤与瓦斯突出PJo深部开釆的突出矿井数不断增加，如平煤从1989年以来，随着釆深增加，十二矿、八矿、十矿先后上升为煤与瓦斯突出矿井。2.3采场矿压显现强烈，巷道围岩变形量人随着采深的增加，采场矿压显现强烈，表现为围岩剧烈变形、巷道和采场失稳，并发生破坏性的冲击地压，加人了顶板管理难度，增加了支护成本。据煤炭行业相关资料，近10年巷道支护成本增加了1・4倍，巷道翻修量占整个巷道

7、掘进量的40%,这些特征在各矿区表现明显，如在平煤八矿一800m最大主应力为29.7MPa,导致巷道掘进过程中冒顶片帮机率和规模增人，巷道支护后支架变形迅速；煤巷从一500m开始。埋深每增加loom,巷道变形速度和变形量平均增加20%—30%左右；一1km时的巷道失修率约是…500600m时的3—15倍卜1。底鼓成为巷道失稳收稿日期：2009-12—28作者简介：赵辉（1985—），男，安徽淮北人，2008年毕业于安徽农业大学,现从事矿山压力及其控制方面的研究。11万方数据煤炭工程2010年第7期破坏的主耍形式，如某

8、矿掘进埋深1・1km的煤巷时，底鼓速度达到0.8m/d；深部回采巷道，经常需要前掘后修和重复返修，月•深部围岩破坏前兆不明显，致使围岩破坏预测预报困难。2.4突水事故趋于严重河南省主要矿区均存在承圧水上开采问题，但水压高（承压水压力为2—6MPa）,水量充沛。如义煤生产矿井采区T作面煤层承受的底板水压普遍在2.0MPa以上，突水系数大于0・06