时间：2023-03-16 15:47:40
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【关键词】 高瓦斯矿井 解放层开采 瓦斯抽放技术 数值模拟
近些年来，由于煤炭开采量的不断攀升，矿井的开采深度也越来越大，受到赋存条件的影响，煤层的瓦斯含量也在不断增高，为煤炭开采增加了难度，同时也严重威胁着矿井的安全生产。据统计[1]，当前我国正在生产的井工煤矿当中，约有一半面临高瓦斯或煤与瓦斯突出威胁，因此预防和治理煤与瓦斯突出事故于国于民意义重大。对于高瓦斯煤层开采，通常采取开采解放层的方法，即：先开采与之相邻近的煤层释放或抽采瓦斯，很多科技工作者在此方面做出了一定的成绩。其中，孟战成[2]、杜库实[3]等人对保护层（也称解放层）开采的影响范围进行了研究，田坤云[4，5]、朱胜利[6]等人则对保护层开采的影响效果进行了分析，孟贤正[7]等人则侧重于瓦斯抽采及应用效果。本文以安徽省淮北矿区的青东煤矿为研究对象，对近距离7号和8号煤层的安全开采及瓦斯抽放技术进行研究，并在实际生产中得到了应用，取得了很好的应用效果。
1 工程背景
青东煤矿位于安徽省濉溪县境内，年设计生产能力180万吨，设计生产年限69年，矿井于2010年开始生产，是淮北矿业集团的主力生产矿井。目前开采7号煤层和8号煤层，两者的赋存特征和层位关系如图1所示。
从图1中可以看出，7号煤层和8号煤层间距变化较大，但是最薄的地方仅为13m左右。为了实现高瓦斯煤层8号煤层的安全开采，降低煤层中的瓦斯浓度和气体压力，将首先开采7号煤层（解放层），并通过7号煤层对8号煤层进行瓦斯抽放作业。
2 理论分析
为了利用好解放层开采方法，需要知道在开采7号煤层过程中，8号煤层的围岩应力分布情况以及抽采过程中的瓦斯浓度变化情况。因此，通过FLAC数值模拟软件，可以得到7号煤开采过程中8号煤层采场围岩应力变化的理论值。模型的建立是以正在开采的828工作面为工程背景的，工作面倾斜长度假定为120m，工作面从10m推进至160m以远。其中当工作面推进60m时的采场围岩应力分布情况如图2所示[8]。
从图2中可以看出，较粗的黑线代表8号煤层，较细的黑线代表7号煤层，7号煤层中间的白色部分代表开采过的煤层。由于解放层7号煤层的开采，打破了围岩应力原来的平衡状态，8号煤层的压力得到了释放，从而有利于瓦斯气体的排出，降低煤层瓦斯浓度。
3 工程实践
实际开采过程中，8号煤层的瓦斯赋存压力得到释放以后，利用7号煤层已经开采的工作面向8号煤层施工抽取瓦斯的长钻孔，并持续不间断地抽放8号煤层中赋存的瓦斯。通过对钻孔抽取的瓦斯量进行统计，得到瓦斯抽排量额变化情况如图3所示。
从图3中可以看出，随着7号煤层工作面的不断推进，钻孔瓦斯抽取量也在逐步攀升，并达到一定的量值后基本平衡。这说明，7号煤层开采对于8号煤层瓦斯的释放具有促进作用，解放层开采取得了预期效果。
4 结语
（1）通过数值模拟分析得到，高瓦斯煤层开采过程中，可以通过开采解放层对目标煤层的采场围岩进行卸压，降低围岩应力。
（2）工程实践结果表明，解放层工作面的开采可以促进目标煤层的瓦斯抽排，降低瓦斯浓度，为进一步开采打好安全基础。
参考文献：
[1]黄光利.砚石台煤矿急倾斜俯伪斜上保护层开采保护范围研究[D].重庆大学硕士学位论文，2014.
[2]孟战成，魏风清，史广山，等.近距离上保护层开采保护范围研究[J].煤炭工程，2013（3）：51-53+56.
[3]杜库实.上保护层开采下伏煤岩层卸压范围研究[J].煤炭科学技术，2013，41（S2）：176-178+181.
[4]田坤云，孙文标，魏二剑.上保护层开采保护范围确定及数值模拟[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2013，32（1）：7-13.
[5]田坤云，唐现奇，刘志源，等.上保护层开采的保护效果及裂隙带分析[J].煤炭工程，2014，46（4）：71-73.
[6]朱胜利.上保护层开采的保护效果及裂隙带分析[J].科技风，2014（8）：213.
准确认识、恰当评价具体条件下的煤炭资源，搞好资源管理，是争取煤炭资源开发开采资源环境、社会经济效益整体最优的关键，也是实现煤矿企业决策与管理信息化、智能化与自动化的基础。本论文以辅助开采与管理决策，提高资源合理开发利用水平为目标，以国内外相关研究成果为基础，以矿井煤炭资源作为研究对象，结合作者主持承担的多个纵横向科研项目,充分考虑我国国情及煤炭资源与开发开采特点，利用理论与实证分析结合，技术经济结合，宏观微观结合，点面结合，定性定量结合，实际计算与计算机模拟结合，继承与创新结合，学科交叉综合等方法，运用采矿工程、技术经济、矿井地质、矿山测量多学科知识及数理统计、模糊数学、稳健数据处理、神经元网络、分形几何、层次分析、灰色系统、地质统计学等多种定量分析手段，从资源开发者、所有者，采矿权的出让方、受让方等不同角度，对矿井煤炭资源评价及管理中的若干问题进行了系统研究分析，提出了一系列方法、模型及政策建议，并已在平顶山、徐州、皖北等矿区多个煤矿得到实际应用，取得了较好的效果。论文的主要成果有：
（1）在全面系统分析国内外相关研究成果基础上，论文以煤炭资源地质条件准确描述拟合、规律探索与预测为基础，以资源条件与开采指标关系模型构建为桥梁，以煤炭资源评价与管理为主体，结合技术经济分析、资源利用管理的调控政策研究，初步构建起了以煤炭资源评价预测、技术经济分析、开发开采决策连成一体为特色的煤炭资源评价与管理理论与方法体系,实现了评价与管理的一体化、计算机化、实时化，实用化。论文关于煤炭资源管理方面的研究几乎覆盖了煤矿企业这方面的主要工作与存在问题。
（2）针对煤炭资源条件与开采指标数据多源、多相、精度不等、分布复杂、异值不可避免等特点，论文推导了有关稳健数据处理公式，开发了计算机程序，并大规模应用到资源评价与关系模型构建研究中，取得了较好的效果。论文实例研究表明，用稳健方法建立关系或预测模型，可大幅度提高精度，同时可以较好地析离出以往决策不合理部分、虚假数据或异值，具有去伪存真的效果，能避免有悖于采矿规律的模型出现，使预测值更加符合实际。
（3）论文总结归纳了煤炭资源条件单因素评价的基本内容、资源条件数据变化程度的常用估计方法，分析探讨了影响开发开采的主要煤炭资源条件因素、影响方式及其量化方法。根据平顶山矿区实际资料，运用数理统计、方向统计、分形几何等方法，揭示了该矿区主要井田内断层的若干统计规律，筛选出了断层对开采影响的基因素，得到了断层破坏指数的最优形式，建立了这一指数与开采指标的关系模型，提出了未采区或工作面内断层破坏程度及开采指标的预测方法及模型。实例分析表明，作者建立的工作面断层破坏程度预测模型与俄罗斯学者提出的模型相比，可提高精度一倍以上。
（4）论文收集了平顶山八个矿二千多个煤厚数据，进行了煤厚分布的正态性检验，分析讨论了煤层稳定性几种评价方法的理论与统计关系，从理论上解释了现场煤层稳定性分类出现矛盾的原因，说明了用多个指标评价同一资源条件因素时应注意的问题。
（5）通过基于不同目的的煤炭资源条件综合评价研究实例，深入探讨了综合评价中关系模型构建、隶属函数与权重确定、算子选取方法及其效果。在此基础上，总结提出了煤炭资源条件综合评价的六个特点，四个原则，五种方法，正是这些从个别到一般的归纳、总结、提炼，构成了矿井煤炭资源评价理论方法框架体系的重要内容。本论文中的煤炭资源条件评价方面的部分成果已在平顶山大庄矿、徐州三河尖矿、淮北岱河矿等煤矿得到实际应用。
（6）讨论总结了煤炭资源条件与开采指标关系模型构建的方法、步骤及注意问题，分析了采前采后评价值的误差特性，归纳提出了未采区评价值确定的采前评价结果校正法与预测模型法，并进行了实例研究；通过实例分析讨论了描述工作面资源条件与单产工效关系的稳健多元回归模型、灰色GM（0，h）模型、模糊综合评价——稳健回归模型、模糊综合评价——稳健趋势面模型、模糊控制预测模型、人工神经元网络模型的特点与效果。
（7）有些开采指标关系模型，如成本、售价等，要求全面考虑资源条件、开采指标随空间、时间变化而变化的特征。但现有研究大都是针对特定年份或特定时间而拟合的，建模中一个煤层乃至整个矿井往往采用一个评价值，由此建立的模型过于粗糙，难以满足规律分析、指标预测等方面的要求。论文以资源条件与吨煤开采成本为例，提出了兼顾资源条件、开采指标空间——时间动态特征的关系模型构建方法，以曲线描述成本随时间变化而变化的规律，以回归模型、神经元网络等模型反映资源条件与开采成本的关系，用专家评议或层次分析法、神经元网络法确定权重，以工作面作为资源条件评价单元，利用平顶山矿区十一对生产矿井最近6～8年的几百个采面、近百个年成本数据进行迭代构建了具有前述特征的关系模型，同时提出了基于基础数据增删的模型调整或重构方法，特殊情况（某些开采指标数据出现突变、逆变等）的判断及模型修正方法，开发了相应的软件系统，拟合及预测精度较为理想，比较符合实际。这些工作使实时、动态评价、预测成为可能。
（8）讨论了煤炭资源经济可采性评价的意义与评价原则，研究了费用效益法、采与不采对比法进行经济可采性评价的基本方法、模型及评价实例，根据平顶山矿区实际资料，揭示了开采工效、成本、灰分、售价增减对煤层经济可采厚度的影响，工作面单产与含矸煤层经济可采厚度的关系，矿井地质条件与经济可采厚度的关系，煤量类别与经济可采厚度的关系，提出了若干政策建议。这方面研究成果已在平顶山、皖北等矿区得到应用。
（9）分析了我国煤炭资源回收状况，讨论了与采出率有关的现行可采储量与矿井设计可采储量、全矿井永久煤柱摊销、回采煤量与工作面采出率等概念及计算公式上的欠缺及改进方法，提出了储量发生增减时摊销方法、简便公式，给出了性质及适用条件，研究了合理采出率的确定、实际采出率测算等问题，提出了煤炭资源合理开发利用评价的内容、目标、方法及方案对比评 价、开发效益评价模型，给出了研究实例。
（10）基于现行放顶煤开采采出量及采出率确定方法，推导出了这种工艺采出量及采出率的误差估计模型，根据兖州南屯矿实际数据，计算出了误差估计模型中相应参数（即由统计产量改算实测产量所需的参数）的相似维、实验及理论变异函数，基于地质统计学理论，得到了三种采样方式、不同采样间距与上述参数估计误差、采出量相对误差的关系。该成果为进一步研究放顶煤开采采出量及采出率的测算、标准制定等问题提供了依据及途径。
（11）采用公式推导与模拟方法，分析了有偿使用或资源资产化管理对资源浪费的抑制能力与不足，探讨了我国资源管理改革的取向，对资源税与资源补偿费、资源资产评估参数的获取、储量级别对评估价值的影响、矿产资源资产与矿业权的关系、激励机制与调控模式的构建等问题进行了理论探讨，基于资源价值理论及非“三下”开采资源补偿费费率标准，推导出了“三下”开采资源补偿费的计算公式，提出了考虑储量误差的资源价值评估模型及实现矿产资源合理开发利用需解决的关键问题与技术路线。
（12）论文讨论了煤炭资源资产价值及级差收益的概念、构成，提出了地质勘探成果价值、劣等资源的勘探费、劣等资源开采成本与售价、标准勘探费、标准投资、标准采出率、标准开采成本、标准售价、理论开采成本、理论售价等一系列概念、确定方法与模型；针对研究目的、要求、测算对象的特点，建立了煤炭资源资产价值与级差收益确定的理论模型和实际测算模型；收集了平顶山矿区十一对生产矿井600多个工作面数十万个资源条件与开采经营数据及有关图纸资源，构建了一系列具有空间、时间动态特征的资源条件与开采指标关系模型、评价参数确定模型，开发了软件系统，对平顶山矿区十一对生产矿井进行了实际测算，得到了各矿各煤层从1990年到20__年以矿区为基准的期内煤炭资源资产价值与级差收益、剩余煤炭资源资产价值与级差收益，分析得到了标准开采成本、标准售价、劣等资源条件、平均资金利润率、绝对地租、垄断地租对资源价值与级差收益的影响，提出了成果应用的领域与途径，测算达到了动态实时、可靠实用。
关键词：煤炭资源评价煤炭资源管理开采指标动态预测
开采采出率资源资产价值级差收益
StudyonTheTheoryandMethodofCoalResourcesEvaluationandManagementinUndergroundMine
Atract
Inordertoconductthemakingdecisionanddesignofcoalexploitationandproductivemanagementinundergroundmines,increaseexploitationdegreeandminingbenefit,andenhancerecoverycoefficientofcoalresources,meanwhiletocoiderthecurrentsituationinchinaandthefeaturesandexploitingconditionofcoalresources,inthisthesisthetheoriesandmethodsforevaluationandmanagementofcoalresourceshavebeenstudied.Thetheoriesandmethodsincludetousethecombinatioofseveralaroaches,suchastheoryanalysiswithpracticalexperience,techniquewitheconomy,macrocosmwithmicrocosm,partwithwhole,qualitativeanalysiswithquantitativeanalysis,numericalcomputationwithcomputersimulation,andinheritancewithiovation,andtoalysomeprinciplesandtechnology,suchasminingengineering,technical-economics,minegeology,minesurveying,andmathematicalanalysis,includingmathematicalstatistics,analytichierarchyproce,fuzzylogic,robustdataproceing,artificialneuralnetwork,graysystem,fractalgeometryandgeostatistics.Asaresult,thethesisputsforwardsomenewtheoriesandmethodsfortheevaluationandmanagementofcoalresourcesinundergroundmines,deducesandintegratestherelatedresearchachievementsathomeandabroad,andprimarilyformsanaliedsystem.Thesystemcanbeusedfortheconditionalevaluationandforecastofcoalresources,technical-economicanalysisandexploitingdecision,makingtheintegrationofevaluationandmanagement,doingnumericalcomputation,andguidingtheproductiveactivities.Themainachievementscanbeincludedasfollows:
1）Todiscuandsummarizetheprimarycontentsofsinglefactorevaluationofcoalresourcescondition,thecommonly-usingmethodofevaluatingindexchangedegree,andresearchtheindieability,principleandeffectsofrobustproceingtobeuseddata.Inaddition,onthebasisoftheconcentratedinvestigationofthestatisticforecastoffaultanditseffectonmining,thestatisticaltestaboutcoalthickneandcoalseamstabilityevaluation,andthequantitativeanalysismethodofsinglefactoranditseffectonmininghavebeenaccomplished.
2）Toanalyzethecharactersandprinciplesofsyntheticallyevaluatingcoalresourcescondition,presenttheeentialprinciple,characterofthelistingclaificationmethod,integratedindexmethod,systemscientificmethods,graphicalrepresentationandvisualization,andthetechniqueofgeographicinformationsystem.Andtwoevaluatingitancesaregiven.
3）Todiscutheestablishingmethodsandsteofrelatedmodelsbetweencoalresourcesconditionandminingtarget,andstudytheforecastmethodsandaroachesbasedonthevirginfieldevaluationvalues.Bymeaofsomeitances,toexpoundtheeentialityandeffectwhileusingrobustproceingtosetupthecomputingmodels.Takingthemodelresearchonthedailyoutputandworkefficiencyoftheworking faceofcoalminingasexample,alsotoanalyzethemodelestablishingmethodsandnoticeableproblems.Forestablishingrelatiohipmodelsbetweencoalresourceconditioandminingcost,thethesispresentsthemodel-establishingmethodscoideringthetemporal-atiallydynamicalcharactersofresourcesconditionandofminingtargets.
4）Todiscutheprinciples,methodsandmodelsforthedeterminationofcoalminingfeasibilityineconomy,workablethickneandreserves,andtoputforwardtherelatiobetweeneconomicallyworkablethickneandotherfactorssuchascost,price,ecificproductivity,workefficiency,andgeologicalconditioninsometypicalmines.
5）Tosetforththerecoverystatusofcoalmininginchinabymeaofindividualdataofrecoverycoefficient,alsodiscuthedeficiencyandimprovingmethodsofsuchconceptsandcalculatingformulaasworkablereservesanddesignworkablereserves,mine-widepermanentpillaramortize,extractionreserves,facerecoverycoefficientetc.Toputforwardamortizeways,simpleformulas,propertiesandalyingconditiowhencoalreserveschange.Onthebasisoferrortheory,geostatisticsandfractalgeometry,thethesiscompletestheerrorestimation,samplingandcalculationmethodsofrecoveryreservesandrecoverycoefficientwhentop-coalcavingminingmethodisperformed.Inaddition,thethesisdiscueshowtodeterminerationalrecoverycoefficientandevaluaterationalexploitationandutilizationofcoalresources.
6）Inteivelyandsystematicallytoanalyzethecontrolabilityofresourcespropertymanagementonresourceswasting,thetheoreticalfoundationofresourcestaxandresourcescompeatingcharge,andtodiscuthedeterminationofresourcescompeatingchargeusing“threebelow”coalmining,theobtainmentofresourcespropertyevaluatingparameters,theeffectsofreserveclaesonresourcesvalue,therelatiobetweenresourcespropertyandminingrights,theencouragingmechanismofrationalexploitingandutilizingresources,themethodsofcompeationexploitation,andtheresourcesmanagementpattern.Alsotoputforwardasetofpoliciesandproposalsorientatedtoimprovingrationalexploitationandutilizationofresources.
关键词：煤矿，环境污染，清洁开采
1.煤炭开采对环境的污染与破坏
保护环境是我国的一项基本国策，是实现经济、社会和资源环境可持续发展战略的重要组成部分。免费论文参考网。煤炭是我国的主要能源，又是“不清洁能源”，在开发过程中对环境产生严重污染。煤矿产生的固体废弃物主要是井下开掘岩巷、半煤岩巷排出的矿石、露天矿剥离物以及原煤洗选过程中的洗矿等。迄今为止，全国堆积的煤矿石已达30亿吨左右，占地约5500hm2，并以每年2.0亿吨左右的速度增长。全国现有大小矿石山数万座，其中数百座在自燃，排放大量的烟尘和有害气体，对矿区环境造成严重污染。矿石山淋溶水含较强的酸性渗入地下，个别地区矿石中还含有重金属以及放射性元素，污染了周围土壤和地表水系及地下水。免费论文参考网。矿石山侵占耕地良田，有些地区因暴雨导致矿石山滑坡，甚至矿石山爆炸等事故，危害人民生命财产安全。我国大部分煤矿都有瓦斯，高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井约占40%左右。矿井水是煤矿排放量最大的一种废水，它对地表河流等水资源产生较大的污染。免费论文参考网。矿井水主要来自地表渗水、岩石孔隙水、地下含水层疏放水以及煤矿生产中防尘、灌浆、充填污水等。矿井水由于受开采、运输过程中散落的煤粉、岩粉、支架乳化液等杂物的污染以及煤中伴生矿物的分解氧化等导致水体混浊。目前我国煤炭开采以井工开采为主，按1998年煤炭产量构成，井工矿开采煤炭产量占93%。国有重点煤矿采用的采煤方法基本都是长壁式开采，全部跨落法管理顶板。由于采动造成上覆岩层移动、变形、跨落、直至地表塌陷。据测定，缓倾斜、倾斜煤层开采，地表塌陷最大深度一般为煤层开采总厚度的0.7倍，塌陷面积是煤层开采面积的1.2倍左右。
2.实现清洁开采的措施与途径
党的十五届五中全会已重视到生态建设和环境保护，并将其列入实现国民经济可持续发展的重要战略目标。“十五”期间，针对煤炭行业环境污染、生态破坏等问题，积极推行清洁生产。清洁生产是保护人类生活环境防止污染的重要途径。它以提高资源、能源的开发和利用率，减少污染物的产生量和排放量为宗旨，是促进煤炭生产和环境保护共同发展的重要决策。因此，必须采取有效的煤炭清洁开采技术措施，以保护我们的生活环境。
2.1减少井下出矿量的措施
（1）全煤巷开拓方式发展建设高产高效矿井，向一矿一井一面或两面发展，采用大功率、高强度、大能力现代化采掘设备。采掘速度加快，生产高度集中，矿井或水平的服务年限相应缩短；所需同时维护和使用的巷道长度和时间缩短；巷道支护技术的提高、支护材料的改进以及强力皮带的使用和单轨吊车、卡轨车、齿轨车等辅助设备的推广应用，可使开拓巷道掘在煤层中，不必掘在岩层中。国外如德国、英国近年来已逐渐向全煤巷开拓发展，一些煤矿已取消了排矿系统，地面基本消除了矿石山。我国一些地方小煤矿基本无岩石巷道。
（2）采区巷道全煤化对于煤层群联合布置的采区巷道，如采区上山和区段集中巷等应尽量布置在煤层中。因一矿一井一面或两面(两面时各在一个采区)一个采区内同时生产的工作面只有一个，所以不用设
区段集中巷，使巷道布置和生产系统简单化。
（3）减少煤炭回采过程中混入矿石量对开采3.5~5.0m厚的缓倾斜煤层，结构简单可一次采全厚；对开采3.5~5.0m厚的倾斜和急倾斜煤层，可采用分层开采，若有夹石层，可以夹石层作为下分层的顶板；对开采大于5m的厚及特厚缓倾斜煤层可采用一次采全厚放顶煤开采。为提高放顶煤质量和提高顶煤回采率，要选用多轮顺序放煤工艺及低位插板式放煤支架。
（4）薄煤层开采掘出的巷道为半煤岩巷，为使岩石不出井，掘巷时可将巷道掘宽些，使掘出的矿石充填到巷道的一侧或两侧。为使充填工作方便，在掘巷时要选择合理的爆破参数，使崩落的矿石块度便于充填工作。
2.2减少井下废气、粉尘污染的措施
经风井排至地面的废气中含有大量的有害气体，其中主要成分是45%。煤
层采掘前预抽45%可以有效地大幅度减少生产中45%涌出量，这不仅是保证安全生产的重要技术措施，也是减轻矿井排放废气的重要途径。对于排入大气中的有害气体量虽然远小于45%，但也不可忽视，应采取相应的措施进行治理。如：采用煤层注水、高压喷雾、声波雾化、巷道风流水幕净水、集尘风机等灭尘措施，防止沼气与煤尘爆炸时产生有害气体；向采空区灌浆、注氮、喷洒阻化剂、及时打密闭等措施防止煤炭自燃产生有害气体；发展使用岩巷与煤巷掘进机和研究制造适合地方小煤矿使用的小型采煤机，防止爆破掘巷和爆破采煤中放炮(每公斤硝铵炸药爆炸时产生40-47L的有害气体；使用柴油动力机械应配置废气净化器，把井下各作业环节产生的有害气体降到最低限度。
2.3井下污水处理技术
目前推广的经济型水泵工艺或区域化水泵工艺所采用的煤泥水处理系统都是按闭路循环设计的。在井下中央硐室采用斜管沉淀仓对采区分级脱水后的煤泥水进一步净化处理，大部分煤泥水净化后在井下供采掘用水循环使用，只有少部分经过浓缩后的高浓度煤泥水用小流量高扬程煤泥泵排至地面入选煤厂或脱水厂处理。对于小型煤矿地面无洗煤厂，所产生的煤泥水都在井下中央硐室处理，中央硐室采用浓缩旋流器和高频震动筛对煤泥水进一步处理，可以做到煤泥水不上井。
2.4减少地表塌陷
对于劣质煤层或结构复杂的煤层，可采用柱式或房柱式采煤法、条带式采煤法回采，以减少采后的地表塌陷量，减轻对地表环境的影响。对特厚煤层利用水砂充填管理采空区顶板是减少地表沉陷的最有效方法。尽管此法增加设备，增加生产系统，使矿井生产系统复杂化，吨煤成本增高，但对地表环境影响是很小的。
对薄及中厚的煤层群，应采用离层带高压注入泥浆技术。地下煤层开采后上覆岩层产生变形和移动，岩层间产生不同程度的离层。在地面向各离层带打钻孔，通过钻孔向离层空隙中高压注入泥浆，以减缓和减少地表沉陷。
3.结论
煤炭地下气化是目前较理想的煤炭清洁开采技术。它是将地下煤炭通过热化学反应在原地将煤炭转化为可燃气体的技术，是对传统采煤方式的根本性变革。不仅极大地减少了井下工程及艰苦作业，而且消除了煤炭开采对环境的污染和煤炭燃烧对生态环境的不利影响和危害。煤层气即沼气，它是煤炭形成过程中的伴生物，并随煤炭赋存于煤层中的易燃易爆气体。在采煤过程中常作为有害气体排至地面，污染了大气环境。据近些年来的研究表明，沼气是一种洁净热效率高的新能源，并且价格低廉。这种能源的开发和利用既消除了采煤隐患，又避免了资源浪费，保护了环境。因此，应大力发展煤层气的开发。
参考文献
[1]王文,桂祥友,王国君. 煤矿井下清洁开采技术[J].辽宁工程技术大学学报, 2002,(04) .
[2]杨正全,梁宏友,桂祥友. 洁净煤开采技术及其环保措施[J].辽宁工程技术大学学报, 2003,(S1) .
[3]王文,桂祥友. 煤矿区环境污染与洁净技术[J].工业安全与环保, 2002,(01) .
关键词：计算机；辅助设计；采矿工程；应用
中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2012）08-0-01
近年来，计算机辅助设计(Computer Aided Design，简称CAD)在世界各国得到了广泛使用，它是利用计算机的计算功能和图形处理能力，对产品进行辅助设计、分析、修改与优化，综合了计算机和工程制图知识，并且随着计算机硬件性能和软件功能的不断提高而逐渐完善。
计算机辅助设计是由美国公司开发的通用计算机辅助设计软件包，具有体系结构开放、使用方便、便于掌握等优点，并能够绘制平面与三维图形、渲染图形、标注尺寸以及打印和输出图纸。
从上世纪80年代至今的有关文献资料来看，计算机辅助技术在国内外矿山开采设计中的应用日益广泛。作为一种精确、高速的新型设计工具，已被广大工程技术人员所接受，并对传统的设计方法与手段提出了挑战。目前，它已被矿床开采设计的各个分支和侧面广泛应用，并取得了很好的效果。
一、计算机辅助系统组成及采矿设计理念
计算机辅助系统一般以有着图形功能的交互计算机系统为基础，包括：计算机主机、图形输入板、图形显示终端、扫描仪、绘图仪、磁带机、打印机以及其他各种软件。利用交互系统开展采矿设计，可以边设计，边构思，边画样，边修改，随时可以从终端屏幕看到每一步操作的显示结果。典型的设计包括：(1)设计者接受任务，了解甲方对矿山的功能、经济、制造技术、生产环节等方面的要求。(2)方案设计。一方面来自设计方的要求，另一方面来自工程师的知识、理念，包括功能的满足，技术的可行以及其他需要等。(3)验证、修改、定型。将设计对象表达出来，并根据功能、技术、经济、审美等方面的详细要求和数据，对其进一步修改，适之处予以完善，细节予以补充，最后定型。(4)将设计果制作成技术文件，一般包括三视图、部件图、剖面以及各种说明等。
二、如何使用计算机辅助设计
每个人都知道，矿山开采的目标是要开采出矿石，而矿山工程设计，是工程师、设计人员应用技术手段改变矿山环境。满足政府、企业以及特定人群要求的一种高智能劳动。因此，采矿设计的任务：一是必须开采出高质量的矿石；二是有效地保护工程结构，使其能够承受自然界与人工开采的压力，长期而可持续地发展；三是必须保证以尽可能低的代价和成本，获取最大的经济效益与社会效益，保证工程建设的安全和后续作业的开展。
实践证明，采用CAD进行采矿可以提高采矿设计水平与设计质量，不但能够使常规设计效率得到有效地成千上百倍的提高，还能够在手工设计时代根本无法想象的设计空间展开自由翱翔的翅膀。由于设计工程师思想、理念、习惯、表达方式的不同，在设计环节使用计算机辅助部分与其余部分之间接口的描述方法也难以取得一致。所以，设计工程师在开展设计之前，要对每一个项目进行深入的了解。比如，矿山所处的地质地貌、水文环境、开采方式、巷道走向、设备选型、提升机械甚至矿山复绿等，都要胸有成竹，才能“知己知彼，百战百胜。”在设计过程中，设计工程师要做好一周就以下几个方面的工作：
1.认真做好设计方案。接受设计任务后，首先要运用自己的设计经验和知识进行设计构思。在这个过程中要进行技术决策，确定设计原则，同时对今后设计过程和要完成的设计有个整体认识。包括：一是下大力气广泛收集有关采矿的背景资料与工程信息，认真开展调查研究，了解与掌握地质勘探、技术经济、矿产利用指标、矿床储量、矿山生产力等等信息；二是分析研究已经取得成功并在实践中得到证明的同类设计资料以及相关知识，取人之长，补己之短，学习和参考成功的经验，开展设计工作，进行构思。才能厚积而薄发，最后确定设计方案。
2.对每一个工程结构参数进行分析。其目的是要确定设计方案中有关工程结构的应力载荷、约束条件等，这是采矿设计中很重要的一个方面，不能有半点马虎。
3.掌握设计采矿图的全过程。在实际工作中，具体方案的设计往往与绘制同步进行，因此，必须对设计采矿图的全过程严格掌握，不得有一丝的大意。
4.绘制施工图。这是采矿设计的具体表现，要以详尽体现设计意图为目的。工程师长期的实践采矿设已形成了行业的图样表达习惯和约定，因此对施工图的绘制要能体现这一特点。
5.进行全面的经济分析，这是设计的重中之重，根据设计阶段的不同对概算和预算进行分析。概算是确定项目投资、编制和安排建设计划的依据；预算是施工图设计文件的组成部分，是确定工程造价、考核工程成本和经济性的重要组成因素。
总之，此系统研究的目的是辅助设计者完成工程方案的设计，模拟设计领域专家的思维进行工作。因此，从这一意义上来说，采矿CAD系统是对采矿设计专家的思维模拟。
三、采矿CAD技术特点分析
系统结构是软件开发的基础。系统结构的选择，一要考虑行业特点；二要考虑技术发展水平。尽管21世纪新的技术已经向三维实体、可视化和集成化发展，但对矿山行业而言，还有很长的路要走。所以，系统的定位必须重视企业的特点和现状。一般来讲，CAD技术在国内外矿山的应用有以下特点：
一是提高设计质量，缩短设计周期。主要通过使用CAD系统，使设计过程更加客观、、准确、高效和规范。所以，采矿CAD的设计一定要考虑矿山设计规范和工程师的设计习惯。
二是富有实效与连续性。无论是地质、采矿、测量，还是选矿之间的信息处理、传输更富于时效性和可连续性，更加强调系统的集成化和数据的共享。
三是加强采矿CAD系统的通用性和可移植性。由于行业差异与体差异，以及在生产过程中需处理的瞬息万变的信息差异，使得这种D技术在矿山行业的应用研究中具有较强针对性，可移植性相对较差。所以，必须采用图形处理方法、图形环境以及数据接口技术研究。
四是从实际出发进行研究。由于二维方式下的矿山CAD软件的应用研究有利于与传统设计方式衔接，也符合目前矿山计算机技术水平。所以，要摈弃过分追求“三维实体设计”的思想，从矿山的实际需要出发进行开发和研究。
五是与时俱进，积极研究。目前CAD软件开发正处在一个由二维平面的设计模式向三维空间的设计模式过渡。由于存在技术上的障碍，一时间还难以完成。但是笔者认为，只要我们与时俱进，努力学习，认真研究三维实体构模技术、基于GIS的矿山空间工程数据技术等，就一定能够使矿山设计的水平大大提高。
从目前文献调研和实际应用情况来看，采矿CAD软件的开发和应用还存在着许多问题，比如，基础研究较少，尤其是很少从理论、技术和方法上展开研究。对图形数据的规范化及其表示方法研究不够，没有相应的标准可以遵循，等等，这些都是CAD技术在采矿技术应用中遇到的问题与障碍。
“大江东去浪淘尽，千古风流人物”。时代在发展，科技在进步。综上所述，目前CAD技术正朝着开放、集成、智能和标准化的方向发展。作为CAD系统的支撑环境，开放的操作系统，如：WINDOWS、UNIX将是今后CAD系统的主流；实用性更强的编程与数据库技术将为该系统的发展作出新贡献。我们期待着计算机辅助系统为矿山建设发挥更大的作用。
参考文献：
[1]陈建宏.可视化集成采矿CAD系统研究[D].中南大学博士论文,2002,3.
[2]杨义辉.采矿CAD可视化集成系统研究[D].西安科技大学硕士论文,2006,4.
[3]马江平.露天矿地质CAD软件系统的开发[D].辽宁工程技术大学硕士论文,2005,5.
[4]张善心.填采矿法计算机辅助设计技术研究.2010,5.
[5]吴奉亮.集成化采矿法CADd的知识协同性研究.2009,4.
关键词：计算机；辅助设计；采矿工程；应用
近年来，计算机辅助设计(Computer Aided Design，简称CAD)在世界各国得到了广泛使用，它是利用计算机的计算功能和图形处理能力，对产品进行辅助设计、分析、修改与优化，综合了计算机和工程制图知识，并且随着计算机硬件性能和软件功能的不断提高而逐渐完善。
计算机辅助设计是由美国公司开发的通用计算机辅助设计软件包，具有体系结构开放、使用方便、便于掌握等优点，并能够绘制平面与三维图形、渲染图形、标注尺寸以及打印和输出图纸。
从 上世纪80年代至今的有关文献资料来看，计算机辅助技术在国内外矿山开采设计中的应用日益广泛。作为一种精确、高速的新型设计工具，已被广大工程技术人员所接受，并对传统的设计方法与手段提出了挑战。目前，它已被矿床开采设计的各个分支和侧面广泛应用，并取得了很好的效果。
一、 计算机辅助系统组成及采矿设计理念
计算机辅助系统一般以有着图形功能的交互计算机系统为基础，包括：计算机主机、图形输入板、图形显示终端、扫描仪、绘图仪、磁带机、打印机以及其他各种软件。利用交互系统开展采矿设计，可以边设计，边构思，边画样，边修改，随时可以从终端屏幕看到每一步操作的显示结果。典型的设计包括：（1）设计者接受任务，了解甲方对矿山的功能、经济、制造技术、生产环节等方面的要求。（2）方案设计。一
方面来自设计方的要求，另一方面来自工程师的知识、理念，包括功能的满足，技术的可行以及其他需要等。
（3）验证、修改、定型。将设计对象表达出来，并根据功能、技术、经济、审美等方面的详细要求和数据，对其进一步修改，适之处予以完善，细节予以补充，最后定型。（4）将设计果制作成技术文件，一般包括三视图、部件图、剖面以及各种说明等。
二、如何使用计算机辅助设计
每个人都知道，矿山开采的目标是要开采出矿石，而矿山工程设计，是工程师、设计人员应用技术手段改变矿山环境。满足政府、企业以及特定人群要求的一种高智能劳动。因此，采矿设计的任务：一是必须开采出高质量的矿石；二是有效地保护工程结构，使其能够承受自然界与人工开采的压力，长期而可持续地发展；三是必须保证以尽可能低的代价和成本，获取最大的经济效益与社会效益，保证工程建设的安全和后续作业的开展。
实践证明，采用CAD进行采矿可以提高采矿设计水平与设计质量，不但能够使常规设计效率得到有效地成千上百倍的提高，还能够在手工设计时代根本无法想象的设计空间展开自由翱翔的翅膀。由于设计工程师思想、理念、习惯、表达方式的不同，在设计环节使用计算机辅助部分与其余部分之间接口的描述方法也难以取得一致。所以，设计工程师在开展设计之前，要对每一个项目进行深入的了解。比如，矿山所处的地质地貌、水文环境、开采方式、巷道走向、设备选型、提升机械甚至矿山复绿等，都要胸有成竹，才能“知己知彼，百战百胜。”在设计过程中，设计工程师要做好一周就以下几个方面的工作：
1.认真做好设计方案。接受设计任务后，首先要运用自己的设计经验和知识进行设计构思。在这个过程中要进行技术决策，确定设计原则，同时对今后设计过程和要完成的设计有个整体认识。 包括：一是下大力气广泛收集有关采矿的背景资料与工程信息，认真开展调查研究，了解与掌握地质勘探、技术经济、矿产利用指标、矿床储量、矿山生产力等等信息；二是分析研究已经取得成功并在实践中得到证明的同类设计资料以及相关知识，取人之长，补己之短，学习和参考成功的经验，开展设计工作，进行构思。才能厚积而薄发，最后确定设计方案。
2对每一个工程结构参数进行分析。其目的是要确定设计方案中有关工程结构的应力载荷、约束条件等，这是采矿设计中很重要的一个方面，不能有半点马虎。
3、掌握设计采矿图的全过程。在实际工作中，具体方案的设计往往与绘制同步进行，因此，必须对设计采矿图的全过程严格掌握，不得有一丝的大意。
4、绘制施工图。这是采矿设计的具体表现，要以详尽体现设计意图为目的。工程师长期的实践采矿设已形成了行业的图样表达习惯和约定，因此对施工图的绘制要能体现这一特点
5、进行全面的经济分析，这是设计的重中之重，根据设计阶段的不同对概算和预算进行分析。概算是确定项目投资、编制和安排建设计划的依据；预算是施工图设计文件的组成部分，是确定工程造价、考核工程成本和经济性的重要组成因素
总之，此系统研究的目的是辅助设计者完成工程方案的设计，模拟设计领域专家的思维进行工作。因此，从这一意义上来说，采矿 CAD系统是对采矿设计专家的思维模拟。
三、采矿CAD 技术特点分析
系统结构是软件开发的基础。系统结构的选择，一要考虑行业特点，二要考虑技术发展水平。尽管21世纪新的 技术已经向三维实体、可视化和集成化发展，但对矿山行业而言，还有很长的路要走。所以，系统的定位必须重视企业的特点和现状。一般来讲，CAD技术在国内外矿山的应用有以特点：
一是提高设计质量，缩短设计周期。主要通过使用 CAD 系统，使设计过程更加客观、、准确、高效和规范。所以，采矿 CAD 的设计一定要考虑矿山设计规范和工程师的设计习。
二是富有实效与连续性。无论是地质、采矿、测量，还是选矿之间的信息处理、传输更富于时效性和可连续性，更加强调 系统的集成化和数据的共享。
三是加强采矿 CAD 系统的通用性和可移植性。由于行业差异与体差异，以及在生产过程中需处理的瞬息万变的信息差异，使得这种D技术在矿山行业的应用研究中具有较强针对性，可移植性相对较差。所以，必须图形处理方法、图形环境以及数据接口技术研究。 四是从实际出发进行研究。 由于二维方式下的矿山 CAD 软件的应用研究有利于与传统设计方式衔接，也符合目前矿山计算机技术水平。所以，要摈弃过分追求“三维实体设计”的思想，从矿山的实际需要出发进行开发和研究。
五是与时俱进，积极研究。目前 CAD 软件开发正处在一个由二维平面的设计模式向三维空间的设计模式过渡。由于存在技术上的障碍，一时 间还难以完成。但是笔者认为，只要我们与时俱进，努力学习，认真研究三维实体构模技术、基于 GIS 的矿山空间工程数据技术等，就一定能够使矿山设计的水平大大提高。
从目前文献调研和实际应用情况来看，采矿 CAD 软件的开发和应用还存在着许多问题，比如，基础研究较少，尤其是很少从理论、技术和方法上展开研究。对图形数据的规范化及其表示方法研究不够，没有相应的标准可以遵循，等等。这些都是CAD技术在采矿技术应用中遇到的问题与障碍。
“大江东去浪淘尽，千古风流人物”。时代在发展，科技在进步。综上所述，目前CAD 技术正朝着开放、集成、智能和标准化的方向发展。作为 CAD系统的支撑环境，开放的操作系统，如：WINDOWS、UNIX 将是今后 CAD系统的主流；实用性更强的编程与数据库技术将为该系统的发展作出新贡献。我们期待着计算机辅助系统为矿山建设发挥更大的作用。
参考文献：
[1]陈建宏。可视化集成采矿CAD系统研究。中南大学博士论文，2002.3
[2]杨义辉。采矿CAD可视化集成系统研究。西安科技大学硕士论文，2006.4
[3] 马江平。露天矿地质CAD软件系统的开发。辽宁工程技术大学硕士论文，2005.5
{4.张善心。填采矿法计算机辅助设计技术研究。2010.5
5.吴奉亮。集成化采矿法CADd的知识协同性研究，2009.4
[关键词]可采煤层 煤炭开采
[中图分类号] F407.21 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-8-16-1
可采每层分布情况需要通过多方面工作进行确定，并且在开采之前需要对煤层进行全方位勘察与检测，确保煤层的可开采性以及开采安全性。本文将通过分析准南煤田煤层所在地质以及煤层开采技术，对可采煤层的开采方式进行简要分析。
1准南煤田可开采煤层对比
1.1组合对比
在西山窑组含煤段中部稳定的存在一层砂岩层，一般为粗砂岩，局部含砾或夹泥岩，其厚度一般大于20米，是含煤段内厚度最大的一层（段），依此为界，以下多为厚～特厚煤层，以上则为薄～中厚煤层，所以，该砂岩层作为分界，可以清晰地将矿区西山窑组含煤段划分为两个煤层组合：下部5层为第一组合，上部3层为第二组合。分组对比可靠。
1.2煤层对比
1.2.1B1煤层
B1煤层位于西山窑组下段（J2x1）的底部，是西山窑组最下部的一层可采煤层。在各钻孔测井曲线上有一些共同的特征：在煤层底板自然伽玛曲线显示为一个特别明显的尖峰形态，视电阻率曲线在该处则是先降低后增高的负峰形态。该煤层以其厚度较大、层位稳定且与B2煤层间夹有一层巨厚度的粗砂岩为主要特征，根据层位极易与其他煤层区别。对比较可靠。
1.2.2B12煤层
B12煤层位于西山窑组下段（J2x1）第一煤层组合中下部，在B1煤层之上。该煤层与之下的B1煤层和之上的B2煤层间均夹有一层巨厚且较稳定的粗砂岩为主要特征，根据层位容易与下部B1和上部的B2煤层对比并且区分。对比较可靠。
1.3B4煤层
B4煤层位于西山窑组下段（J2x1）第一煤层组合顶部，B3层之上，是矿区内煤层厚度最大、并且最稳定的煤层。煤层结构较简单，局部控制点含1―3层夹矸。自然伽玛曲线、密度曲线和视电阻率曲线上显示有一个明显的箱状异常形态。该煤层为区内唯一的巨厚煤层，以其巨大的厚度明显区别于下部的B3煤层和其它煤层，本身就是岩层对比的标志而且是全区煤层对比的重要标志。B4煤层顶板为厚层状粗砂岩，是西山窑组中段（J2x2）底部中粗砂岩，为西山窑组中段（J2x2）和西山窑组下段（J2x1）的分界标志层。B4煤层在外地表强烈火烧，为褐红色与其它煤层易于区分。故B4煤层在煤层厚度、层位和火烧形成烧变岩的特征与其它煤层进行对比，并易区分开。B4煤层是区内重要的标志，对整个煤层对比有重要的意义，对比可靠。
2可采煤层
区域内可采煤层比较多，笔者从所有区域中挑选出两块最具代表性的区域进行分析。
2.1大面积可开采区域
矿区范围内共含可采煤层8层，累计全层厚度21.63―47.71米，平均39.18米。累计可采厚度19.26―44.86米，平均31.61米。区内有42个工程点控制了该煤层，可采点24个，控制煤层可采厚度0.77―4.95米，平均2.85米，煤层结构简单，不含夹矸。矿区范围内可采面积占三分之二左右，属于大部可采煤层。可采范围在呼图壁河以西。顶板为中砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、炭质泥岩；底板为泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩、泥岩，与其上的B12煤层间距5.65―44.23米，一般10―20米。属于厚度变化中等、大部可采、较稳定的薄～特厚煤层。
2.2全部可开采区域
区内有94个工程点控制该煤层，见煤点数为94个，仅在小西沟井田有一个控制点不可采，可采性指数99%。属于矿区范围内2层全区可采煤层之一。控制煤层可采厚度0.42―29.15米，平均10.89米，呼图壁河以西厚度都在9米以上，属于巨厚煤层，呼图壁河以东厚度在5～9米之间。倾向上由地表向深部有变厚趋势。煤层结构较简单，铁列克井田东部和宽沟井田以东未见夹矸，其它地段一般含1或2层夹矸，夹矸厚0.10―7.50米，夹矸岩性为泥质粉砂岩、泥岩、炭质泥岩。顶板为粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩、粗砂岩、泥岩，底板为粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩、粗砂岩、泥岩、中砂岩。该煤层属于厚度稳定的全区可采的特厚～巨厚煤层，是矿区重要的可采煤层。
3开采特殊性
开采之前必须要科学合理的布置工作面。通过设计方案之后进行开采的方式，可以减少顶板压力对于巷道的破坏，从而减少施工材料投入数量与巷道维护的工作量，并且可以最大程度的提升高单产的近水平，提升施工整体安全程度。
因为煤层顶板厚度壁较薄，岩性较软，并且自称能力较差，在其余岩层中岩石的压力作用之下，容易发生破碎、冒落的情况。所以挖掘巷道支护工作不应当使用锚杆支护。在开采过程中需要加强顶板的管理，从根本上杜绝冒顶事故的发生。工作面需要选择工作阻力高并且稳定性较好的液压支架。乳化液浓度方面可以按照规定进行3%-5%进行配置，让泵站的出口位置压力达到30MPa。让顶板接收到组的够多的初撑力，可以起到防止顶板下沉的效果，从而保证顶板的相对完整性。经笔者现场试验、检查发现，实际施工中部分支架在工作的时候初撑力方面往往达不到规定要求。主要是因为在操作的时候给升架注液的时间比较短，并且支架存有漏液现象，导致支架卸载。所以在进行回采工作时必须拒绝支架以及液压管的漏液现象，按照相关规定操作液压支架，从而满足初撑力的需要。
两巷一般情况下要超过前面工作面壁20m左右，并且在原支护基础上使用超前支护。在巷道棚子间使用单体蜘蛛的棚子进行支护，笔者通过观察准南煤田该方面的工作发现，实际工作中常常会超前工作面煤壁50m左右，导致顶压明显增大，部分工程出现弯棚梁的现象。所以必须根据实际施工铅矿进行支护，防止顶板变形和下沉。当有底煤的时候，需要使用穿鞋设计，防止支柱钻底的情况发生，从而满足规定的支护强度。
4结束语
煤层开采方式在整体煤炭开采工业中起着至关重要的作用，只有不断完善煤层开采技术才能从根本上提升煤层开采效率与煤层开采安全性。笔者通过分析淮南煤田煤层开采方式，结合当前国内先进经验，对可采煤层的开采方式进行了简要分析。
参考文献
[1]李永红. 西铭矿 9#煤层开采方式与顶板管理综述[J].山西焦煤科技，2012（32）.
关键词：煤矿；掘进技术；巷道；过断层
中图分类号：TD792 文献标识码：A
煤矿掘进行业中，在矿藏区域遇到断层结构是非常常见的。由于断层区域在矿藏的分布上存在着复杂性，也会因此导致安全事故的。近年来的露天煤炭资源开采工作中，开采作业量增加，但是，资源量逐渐减少。为了增加开采量，就需要实施深度开采，煤矿开采环境区域复杂。当遇到断层结构的时候，就必然会在开采作业中存在诸多的安全隐患。这就需要采用合适的掘进技术通过断层区，不仅可以提高开采效率，避免矿藏资源浪费，而且还要提高巷道掘进的安全系数，对促进中国企业的发展意义重大。
一、产生断层的原因
在地层中产生断层是较为常见的。不同的地质环境，地层的结构是有所不同的。当地壳变动中，土层结构就会相应地发生变化，断层也是一种土层结构。在地质环境中，煤炭层是其中的一个重要组成部分，当然也会存在断层的问题。在地质结构变动的过程中，土层经过挤压运动之后看煤炭层就会产生断裂的现象。断层的煤矿包括有两种，即地上断层和地下断层。露天煤矿即为地上断层，地下的煤矿层是本论文重点讨论的问题。
二、产生断层的征兆
在开采煤矿的过程中，掘进作业得到很深之处，能够遇到断层是较为常见的。任何事物都有其产生的规律，断层的产生亦是如此，必然会存在产生的征兆。
其一，当有断层产生的时候，在巷顶板底板就会存在节理化的现象，而且非常明显。这种现象越是显著，就越可以证明距离断层已经非常近了。
其二，通过观察煤层顶板的变化和煤层底板的变化也可以对断层进行断定。如果顶板和底板的标高有很大的变化的时候，就意味着煤层有断层产生。
其三，如果煤体逐渐柔软而且有破碎的现象，伴随有滑面，就说明距离断层已经很近了。
其四，通常煤矿出现断层的时候，在其附近的底踊嵊旭拗濉O锏谰蚪工作人员如果发现这种现象，就要注意距离断层已经非常近了。
三、通过断层的技术
（一）通过小型的断层结构的技术
巷道掘进作业中所遇到的断层结构，如果超过35m则属于是大型的断层结构，没有超过35m则属于是小型的断层结构。对于小型的断层结构，如果采用断层作业方法就会消耗大量的资金，得不偿失。如果不采用断层作业技术，就会使煤矿掘进无法通过。对于小型的断层结构，要通过可以采用后退挑定法和后退卧底法。
所谓的“后退挑定法”，是将开采的煤层向上移动，后退一段距离之后将顶板挑到断层的顶面，是断层的顶板处于巷道的底部，以使支护结构保持稳定。之后就可以继续掘进了。
所谓的“后退卧底法”，就是当掘进挖掘到断层之下的时候，需要向下延伸巷道，使底板延伸到煤层的上层，对巷道进行稳固处理，之后就可以继续掘进了。
（二）通过大型的断层结构的技术
煤矿掘进中，如果巷道掘进已经超过了35m，即为大型的断层结构。要顺利地通过大型的断层结构，就需要采取相应的技术处理措施，即先导硐，之后进行注浆处理。对于断面的轮廓线进行设计，可以参考巷道成型之后的1.5m距离进行设计。采用这种设计方式，可以使得巷道内的距离超过2m。当所有的这些工作完成之后，就可以采用钻孔注浆技术进行加固处理。
当施工完成之后，就可以进行混凝土止浆垫安装了。通常混凝土止浆垫需要安装在距离断层大约10m的位置。在巷道内还要在10m以内采用喷浆技术做好封闭工作。当所有的这些工作完成后，就要进行打孔注浆作业，对于喷浆的密度以及深度都需要根据断层结构的坚固程度精心处理。
四、煤矿巷道掘进的过程中通过过断层所采用的技术
（一）做好前期准备工作
其一，做好作业现场的勘察工作，将工作方案制定出来。对于专业技术人员和作业人员合理安排，专业技术人员针对勘察中所获得的信息将具体的作业方案制定出来，交由审核部门，经过审核确认之后，就可以组织施工，并做好施工监督工作。
其二，当巷道掘进作业的位置距离断层大约20m的时候，掘进的速度就要降低，并在掘进的过程中还要对作业环境进行勘察，根据勘察所获得的结果对作业的技术细节进行调节，还要将所获得的数据信息传输给有关部门，使部门的工作人员对断层的情况做出分析，以调整作业方案，对施工进度做出新的要求，保证作业安全。
其三，掘进作业中，要对断层的厚度予以关注。如果发现断层的厚度存在异常，要立即停止掘进作业，对作业现场进行勘察，特别要考察瓦斯情况以及地下水的情况，根据考察所获得的结果将解决方案制定出来。
其四，掘进巷道之前要开展探孔和卸压孔工作，由经验丰富的专业技术人员对整个的工作过程都要进行检查并详细记录检查中所获得的数据信息，特别要对巷道的变化详细记录。对于矿石层所具备的特性以及煤层的特性都要上报给有关部门，同时还要做好通风工作，防治突发性事件发生。进行钻孔挖掘中，要严格按照技术要求执行，以防止由于质量问题导致风险。钻孔作业中如果有水产生，就要记录好出水的部位，将详细的信息向有关部门报告，以采取有效的技术措施。
（二）掘进作业中需要采取的技术措施
其一，在断层面进行巷道掘进作业中，要做到一边施工，以便勘探。在钻井勘探的过程只能过，所探测的部位为作业面前面的2m以外。如果所探测到的煤层的厚度已经超过2m，就要将掘进作业停止，采用钻孔的方式卸压。如果在作业所在位置与断层之间的距离不超过5m，钻孔作业就要立即停止，采用通过断层的技术措施。
其二，对于超过煤层厚度一半的断层，而没有达到断层的一倍厚度，需要进行卸压钻孔。钻孔的方法是在煤层顶板的0.5m之处向另一个煤层钻孔。钻孔的深度为20m，钻孔的数量为8个，还要从断层处煤的厚度挖钻孔，保证断层面后的8m左右的煤岩层得到控制。钻孔之间的距离为2.5m，平均每一排钻孔为3个。
其三，如果断层的落差非常大，已经达到煤层厚度的一倍，就要在钻孔卸压的过程中改变作业的倾斜角。卸压钻孔的位置要与断层面的距离超过3m以上，当然还要根据钻孔的实际对其数量加以确定。
结语
综上所述，煤矿企业要增加煤炭资源的供应量，以满足各方面需求，就要进行深入开采。这不仅对掘进技术水平的要求很高，而且开采的速度也要增加，作业的危险系数也会相应地增加。特别是在煤矿掘进过程中遇到断层的时候，就更需要采用科学的方法通过断层，不仅可以提高煤炭资源的开采量，还可以确保作业安全。
参考文献
[1]申家志.巷道掘进过断层方法及技术措施研究[J].内蒙古煤炭经济，2014（9）：129-130.
[2]胡永，童辉.实现煤矿巷道快速掘进技术措施分析[J].科技创新与应用，2015（27）：12.
[3]杨琳，李跃平.快速掘进技术在煤矿施工中的应用研究[J].河南科技，2014（7）：47-47.
【Abstract】In the coal mining activities， fully mechanized mining is very important. The recovery rate and coal quality of fully mechanized mining need to be improved， the personal safety of staff is the most important. Therefore， the coal mining industry need to carry out the technical research on related work.
【关键词】综采；初次放顶；控制技术；冒顶
【Keywords】fully mechanized mining； first roof caving； control technology； roof fall
【中图分类号】TD721 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）04-0185-02
1 引言
随着科技的进步，采矿行业的技术也在不断更新。现在的煤炭开采企业已大规模机械化，目的在于降低成本，提高效率。在机械化采煤活动中，初次放顶需要弄清楚初次来压并掌握初次放顶的控制原理，进行安全控制。在实际的生产工作中，经常会发生由于顶板高度、顶板类型采集不准确和老顶断裂等原因导致的安全事故，使初次放顶效率低下，回采率不足80%。为此，论文根据初次放顶的需要，对放顶的距离、高度等参数进行合理设计，通过把相关技术措施进行规范，提高煤炭的回采率以及在井下的安全系数，期望能够在满足经济效益需求的同时，满足安全效益的需求。
2 结合营盘壕煤矿探究初次放顶工作对顶板控制的需求
2.1 初次放顶工作对顶板控制的需求
初次放顶根据顶板的类型，一般分为两类：一是开采到一定距离后，冒落的高度达到标准并能自行冒落；二是开采了一定的距离后，顶板没有冒落的现象，以及冒落高度没有达标准需要采用人工的方法进行放顶。充分跨落的直接顶，一般是复合顶板或其他稳定型的顶板。在该种情况下，由于顶板的整体性较差，在开采中可以自行跨落，不需要采用人工挑顶等方法。在这种情况下，实际的施工工作要特别注意，以防止垮顶、漏顶等事故的发生。由于煤层各层的成分、压力、硬度存在差异，根据不同的煤层要进行不同的处理，如图1所示。
2.2 营盘壕煤矿首采工作面地质概况
营盘壕煤矿工作面地质条件简单，煤层走向变化不大，整体呈现为南高、北低，倾角0～7°，平均3°。断层不甚发育，但小型褶曲较发育，小型褶曲对工作面运输及排水有一定的影响，工作面内无r浆岩体、陷落柱等地质构造。基本顶为粉砂岩、细砂岩，平均厚度为16.9m，直接顶为砂质泥岩，平均厚度为6.88m。
3 初次放顶时顶板控制流程
3.1 参数设计
有些顶板分层的厚度大，结构有很强的致命性对此要进行强制的人工挑顶，并需提前将挑顶的时间、高度、放顶的步距和方式等确定。部分顶板材质过硬，开采时顶板没有充分冒落，形成悬顶，不对其进行有效处理会使开采工作存在巨大安全隐患。这时就要通过初次放顶的人工方式予以处理。通过矿压观测和以往的开采经验可以得知，开采的切眼推进后，顶板处将会形成简支梁，简支梁上荷载均匀，支点一般在采面的煤壁上和切眼的煤壁上，如果简支梁跨度过大，正应力上升到破坏值，顶板就会受到破坏，进而垮落，这就是常说的初次来压。上层顶板的下沉量如果小于下层顶板，我们可以认为它们不会相互影响，反之我们就需要强化挑顶力度，强制放顶。人工放顶的方法时是以爆破的方法强行切断顶板，使其完全冒落，成为垫层，再逐步削弱产生的顶板压力和冲击荷载。一般情况下，在采空区填充的矸石，只要达到采空和放顶高度总和的2/3，就会能够产生预期的效果。实际工作时，通过将相关数据进行经计算，就可以得出合适的打眼深度。
3.2 矿压观测
在采面从切眼向外部推进的时候，顶板悬漏的面积跨度增加到一定程度时，会产生挠曲和下沉等现象。煤壁前方增加了支撑压力，顶板的下沉速度变快。一般处在煤壁前方最先出现顶板断裂，使支撑压力往煤壁侧进行收缩，平巷顶板速度加快，片帮增加，断面缩小。回采工作面中，在上道下帮按15m的间距对测线进行设置，对矿压进行实时观测。如果顶板断裂，初排迅速下沉，表示顶板将要来压。之后末排顶板的下沉速度比初排大时，说明顶板来压已经出现。开采顶板煤层的时候，岩石较为规则。通过观测矿压的实时数据，根据岩梁的活动规律，进行分析，找到顶梁的断裂位置，从而对放顶结果进行准确的预测[1]。
3.3 初次放顶的顶板控制
初次放顶的过程中，对直接顶要进行“限定变形”控制，保证直接顶和老顶之间不出现大范围的分离层，并保证直接顶在顶的控制区中的完整性[2]。采用这种操作方式的原因，首先，避免在直接顶破碎时发生回柱和顶板漏冒造成人员受伤的现象；其次，避免来压时老顶发生切顶垮面。因此，要在切眼推进的环节就对液压支架的初排支撑力进行严格监测，每一次放顶之前都要提高支撑能力，对液压支架给压。除了对直接顶进行控制，在初次放顶的时候，也要严格监控老顶的冒落情况，确保老顶在综采工作中跟随采面一同推进。老顶跨度过大会出现下沉和挠曲现象，直接顶也会随着之下沉。
4 初次放顶时顶板的控制技术
4.1 采面端头控制技术
大梁使用4.2m的π型钢制梁配合液压支架，大梁的组数要依据采面端头到临近架的距上巷上帮与距下巷下帮实际距离而定；两梁一组，大梁组的间距是0.8m，组内距是0.2m，大梁和临近支架之间的距离不能超过500mm，和巷帮的距离不能超过500mm，同一大梁的支柱间距是0.8m，相邻大梁之间的距离不超过500mm。在上、下端头的顶板破碎时，大梁之间要用厚度不低于150mm的半圆木背顶。大梁跟着采面的推进向前移动，每次前移1.2m，并要设置好戗棚，每组大梁都要支设戗柱。单体液体柱的初撑力不能低于90kN，要经常二次注液，确保单体柱的初撑力达到90kN以上。
4.2 端头尾巷的控制技术
处在切顶线的尾巷密集柱，一定要打牢、打齐，进行连锁；密集柱的间距是400mm，单体柱的初撑力不能低于90kN，要经常二次注液，保证初撑力强度符合标准。若果上下端头的压力过大，可以通过增设木垛数量加强支护。上巷与下巷的切顶线到采空区之间的钢带、锚杆螺帽和锚盘一定要回收。将密集支柱打好，使用编织袋制作挡墙，减少漏风，将瓦斯浓度降低。
4.3 综采面顶板的控制技术
在采面的工作过程中，必须严格执行标准，泵站压力不能低于31.5MPa、支架的初撑力不能低于16128kN、工作的阻力不得低于设计要求。安全阀保证可靠有效压力表要保证数据显示正确。支架接顶要保证严密，工作面要确保采直割平，采高达标，底煤不丢弃，顶板不切割。将支架拉成不倒、不歪且不背架的直线，接顶要严密。要由班组长对排尾拉架的工作现场指挥，先将空顶处进行支护，准备好再进行，保证拉架的过程中，顶梁要与顶板存在超过100mm的距离。在综采工作初次放顶之前，要在回风巷和运输巷设置矿压初测牌，以对初次来压和老顶来压的步距进行确定。
5 结论
在机械化采煤的过程中，综采工作面里的初次放顶工作非常重要，对采煤的质量、回采率和安全性有重大的影响。论文对综采工作面中，初次放顶的技术进行分析和探究。通过对顶板压力的监测，提升对初次来压预报的准确度，再根据不同采场的特点，采用不同的控制技术，保障综采初放的安全性，对于实际应用综采初次放顶技术具有现实意义。
【参考文献】
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