论小煤矿采矿新技术的应用

一、采矿新技术在乡镇煤矿中的意义

在当今科技经济发展的新形势和地方煤矿发展的需求下，小煤矿开采技术的改革必须面向经济建设主战场，立足于煤炭开采技术的前沿，立足于中国煤炭发展战略所必要的技术储备，立足于煤炭工业工程实际问题的解决，重点从事中长期研究开发和技术储备，跟踪产业科技前沿，以煤矿开采技术及配套装备为主导的核心技术，占领技术制高点，才能得以生存和发展，因此采矿新技术在小煤矿中的应用将越来越广泛，越来越显现其重要性。

二、乡镇煤矿开采适用的采矿新技术

在许多地区，由于乡镇煤矿生产能力较小，地质构造复杂煤层赋存变化大，且很多为急倾斜煤层和薄煤层，给开采带来较大的困难，研究和开发新采矿技术，提高矿井的高产高效，更为重要。在乡镇小煤矿中，单一长壁采煤方法已趋成熟，现主要发展的有放顶煤采煤技术、急倾斜煤层采用伪倾斜柔性掩护支架采煤法和小阶段爆破落煤等采煤方法。

1、炮采放顶煤采煤技术(1)滑移支架放顶煤采煤法：滑移顶梁由顶梁和支柱两个部分组成，前梁和后梁通过顶梁和前梁弹簧钢或导向槽连接，支架的支柱为液压单体柱，数量2-5个不等。与顶梁之间通过销轴连接。此外，前梁前端可安装的探梁或挑梁，后梁尾端可安装尾梁。滑移顶梁支架比较安全可靠，可自移，质量轻，结构简单，便于拆卸安装，成本低，适应性强等。在中小性煤矿中得到广泛的推广运用。采用这种采煤方法开采的煤层厚度为5m以上，主要为倾斜和急倾斜煤层。工作面长度一般为60-80m，最长达105m，采高通常为5-10m，工作面循环进度0.8m。滑移支架开采存在的主要问题:工作面支架初撑力和工作阻力偏低和稳定性较差。(2)二型钢梁放顶煤开采：二型钢梁放顶煤上作面支护采用二型钢梁、单体液压支柱对棚架设，工作面采用放炮落，人工破网放煤，采放分别进行。在煤层赋存条件变化较大或技术水平较低的地区、乡镇煤矿使用较好。采用单体液压支柱配二型俐梁对棚支护，每对棚5根支柱，主粱为一梁三柱。副梁为一梁二柱。主副梁间距150mm，对棚间以为600mm。最大控顶距3.4m,最小控顶距2.4m。采用放炮落煤、一般布置双排眼。放完炮后及时移主梁。打临时支柱。做到及时支护，爆破后人上装煤。工作面输送机采用可弯曲刮板箱送机和带式输送机。采用全部培落达处理采空区，随着移副梁放顶煤，顶板逐渐自然下沉，垮落，以完成放顶工作。放顶煤采用分段、多轮作业方式，放煤口布置在刮板输送机斜上方0.3m-0.5m左右。以人工堵口控制放顶煤量。采取间隔多次将顶煤充分放出，放煤后要及时调整歪斜棚梁，保证支柱有力，顶帮牢固。见歼堵口必要时打支柱以加固挡歼。

2、伪倾斜柔性掩护支架采煤法：伪倾斜柔性掩护支架采煤法将工作面倾角变缓，工作面较长，从面具有缓斜、倾斜煤层走向长壁采煤法巷道布置和生产系统简单、掘进率低的一系列的特点，此采煤法利用掩护支架把工作空间与采空区隔开，大大简化了复杂顶板管理工作，为安全生产创造了良好的条件，工作面煤炭自溜，减轻劳动强度。伪倾斜柔性掩护支架采煤法一般适用于开采倾角大于印。

厚度2-6m煤层，理藏稳定，煤层厚度变化不大的煤层。此采煤法工作面区段高度取决于煤层倾角大小，沿倾斜变化情况以及采煤技术条件，一般30m左右，煤层赋存条件好，构造简单时，可加大到40m-60m。回采过程中，回风巷中不断接长支架，进风巷不断拆架。当工作面推至采区上山附近时，布置收作眼，逐步将支架下放成水平位置，然后全部回收。掩护支架的结构:钢梁长为3.0-3.2m,钢梁的规格应根据支架的宽度选用，钢理绳可用直径20-30mm的旧钢绳，钢绳长为20-30m左右。钢绳数根据支架的宽度确定，宽度在3m以下的选用2-3根，3m以上时，可采用5-6根。钢梁上辅设2-3层竹笆。

3、小阶段爆破落煤采煤法：小阶段爆破落煤采煤法是将区段内煤体分成多个小区段进行开采的“三无”，(无人员、无设备、无支护)工作面开采的采煤方法。小阶段爆破落煤采煤法一般适用于开采倾角大于400，厚度3.5-7.5m煤层，顶底板不易滑落的不规则的煤层，低瓦斯矿井。其特点：安全性好，回采工艺简单，工效高，但回采率低，通风系统复杂，风流分配困难。落煤方式：采用煤电钻在小平巷内打眼爆破，每区段内的炮眼一次打眼一次起爆。顶板管理：沿回采工作面推进方向每30留5m切顶煤柱，运输平巷和回风平巷内20m超前支护。

4、刨煤机采煤方法：刨煤机开采技术是首次成功进行中等及薄煤层开采的技术，大大提高了煤炭生产效率。刨煤机的切割速度可达到3m/s，切割功率超过2x400kW。根据煤的硬度，每刀截深可达到250mm。目前，工作面输送机和刨煤机均采用了智能驱动系统，加上可靠的支架控制系统，这一切都有利于实现工作面采煤的全部自动化。刨煤机开采系统非常简单。刨煤机机体由一根无极绳牵引，从工作面端头开始沿导轨滑行割煤。导轨焊接在可弯曲恺装工作面输送机上。与滚筒采煤机不同的是，刨煤机是根据可弯曲恺装输送机的平面“找平”的，不需要专人在工作面负责此项工作。可弯曲恺装输送机的推进过程由电动控制装置控制，另外，支架前移过程也实现了自动控制、安全可靠。这一切实现了整个开采系统的全部自动化。刨煤机(即基板式刨煤机)是用于特薄煤层开采的，最小开采厚度可达到0.6m,靠近采空区一侧的刨煤机导轨及其附件被焊接在PF4工作面输送机上，可实现更高的稳定性，便于维修和操作。上部导轨允许快速进人上部和下部刨链，而加固的底部导轨是由优质结构钥制成的。为了防止减产、粉尘生成和部件的磨损，安装有效的刨煤机水平控制系统以适应各种起伏的煤层变化。

三、结语：

小煤矿开采工艺落后，安全条件差，资源同收率低。国家实施关闭小煤矿，淘汰落后的生产技术和生产设备，提高平均单井规模的技术政策，开发小型煤矿机械化、半机械化开采技术和装备，改进小煤矿的采煤方法和开采工艺，提高采煤工作面的单产和工效，有着积极意义。

(1)工艺流程

开挖土方——修正边坡——测定钉位——钻孔——插钢筋——注浆——初喷混凝土——挂钢筋网——复喷混凝土——开挖第二层土方。按此循环直到坑底(或坡底)。

(2)支护工程施工

A.基坑开挖

基坑开挖采用反铲挖掘机分三层分段放坡开挖，土方用翻斗汽车运至业主批定地点。上口开挖尺寸为61.8m×53.4m， 每层坡度系数为1：0.5，台阶宽度为2.5m。开挖土方量为2.4万m3。每层开挖由北向南逐条进行，第条开挖宽度为3m。第一层及第三层采用挂网喷浆护坡，第二层采用土钉面层加喷射混凝土。

B.土钉及喷射混凝土施工

第一层土方开挖完成后，按1：O.5对边坡加以修整，钢筋网片采用6@300钢筋，钢筋接头为焊接，面层内的钢筋网片牢固固定在边壁上并留出2Omm的保护层厚度。采用在边壁面上垂直打入14短钢筋段长600mm,加以控制。喷射混凝土厚度初喷为30mm，复喷为7Omm，标号为C20。第二层开挖分二次完成，第一次挖深为2.3m，挖好后打一排土钉，第二次挖深为2.2m，挖好后打第二排土钉，两排土钉排距为2.3m面层挂网喷射混凝土。

土钉施工方法如下：

a.成孔

土钉成孔前，先做出标记并编号。钻孔采用洛阳铲进行，孔径为15Omm深度为12m成孔后进行清孔检查，对孔中出现的局部渗水塌孔或掉落松土立即处理。

b.放置钢筋

第一排土钉采用螺纹钢筋直径为25mm，长度为12m，间距为15OOmm，钢筋倾斜度为10。。沿钉长每隔2m设置对中定位用支架，支架采用6钢筋制作。支架的构造不得妨碍注浆时浆液的自由流动。

第二排土钉采用螺纹钢筋直径为25mm，长度为12m，间距为12OOmm 钢筋倾斜度为10。。沿钉长每隔2m设置对中定位用支架，支架采用6钢筋制作。支架的构造不得妨碍注浆时浆液的自由流动。

C.注浆

注浆时采用低压(0.4～0.6Mpa)注浆填孔.注满后保持压力3～5min。

（四）基坑观测

该基坑在整个施工过程中，基坑水平位移值及沉降位移值均为Omm，周围围墙，道路及临近建筑物，均无任何开裂和下沉迹象。特别是在基坑开挖至坑底时遭到连续1O天的降雨，基坑仍安全稳定。