放顶煤开采设计安全技术论文

摘要：16煤开采的顶板为12煤开采工作面的采空区，采空区积水对16煤工作面掘进和回采存在严重的水患威胁。通过对采空区积水规律的研究，提出在积水采空区下探放水设计方案。该设计方案能安全疏放12煤的采空区积水，确保了16煤工作面安全回采，对同类型条件下的煤层开采具有较强的指导意义。下面是小编整理的《放顶煤开采设计安全技术论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

放顶煤开采设计安全技术论文 篇1：

浅谈极近距离采空区下煤层开采的问题与对策

摘要：对极近距离采空区下煤层开采的端面冒顶，工作面片帮、漏顶、上层采空区的积水及煤体自燃发火提出了相应的处理措施，从而为工程实践提供了参考。

关键词：近距离 采空区 顶板灾害 三机配套

0 引言

对于极近距离煤层，上下煤层间开采的相互影响较大。受上部煤层开采的影响，下层煤层顶板将受到不同程度的破坏，使顶板结构发生变化。工作面矿山压力显现特征、支架与顶板控制关系，回采巷道支护方式、回采工艺和安全技术措施均具有特殊性。特别是对下层煤采用长壁式采煤法的条件下，下层煤受上层煤开采影响，工作面和巷道顶板产生破坏，极易冒顶、漏顶。当与上层采空区沟通时，造成工作面漏风，严重影响矿井的安全生产。东荣二矿南三16层煤厚2.30m，已采完。17层煤与16层煤层间距约1.5m，17层煤厚3.86m，煤质较好。为提高17层煤回采率，本层煤采用采空区下走向长壁后退式开采方法，现回采将结束。本文针对东荣二矿南三17层煤开采实际情况，回采时对工作面顶板控制，回采巷道顶板管理，工作面支架初撑力的确定，回采工艺，三机配套的选择，上层采空区积水的防治进行阐述，为解决极近距离采空区下开采类似问题提供了参考依据。

1 近距离采空区下煤层开采端面冒顶的问题及对策

端面冒顶的原因：顶板破碎，煤层节理发育，支架工作状态不良使煤壁片帮，实际空顶距离大，支架在前移时，初撑力小，接顶不严，造成顶板离层是造成冒顶事故的主要原因。通过对冒顶原因的分析，采取相应的措施如下：

1.1 选择合适的综采支架及合理的三机配套，选用0.6m小循环（截深）的设计。

1.2 控制合理的空顶距，提高端面帮顶的稳定性。

1.3 采取合理的回采工藝，机组割煤过后及时带压擦顶移架，及时打开支架伸缩梁及护帮板。

1.4 对顶板层、节理发育，难以控制的顶板可采取留顶煤的方法控制顶板。

1.5 加固煤帮、顶煤等措施，对松软的煤壁采用注马丽散的方法加固煤帮。

2 近距离采空区下回采片帮问题及对策

煤壁产生片帮的机理：煤层平行于工作面的节理、裂隙较发育。工作面机采高度大，护帮板打开不及时，支架初撑力偏低，采煤机牵引速度与滚筒转速不相适应，采煤机对前方的煤壁产生较大的挤压作用力，周期来压造成煤壁压力增大，这些因素极易诱发片帮。针对片帮原因，采取相应的措施如下：

2.1 确定合理的采高，采高过大易造成片帮冒顶事故。

2.2 对工作面顶板活动规律进行监测，对周期来压采取相应措施。

2.3 加强检修，保证支架良好的工作状态。

2.4 采煤机割煤时必须割平顶板，并保证支架擦顶带压移架，充分接顶。

2.5 加固煤帮，对松软的煤壁采用注马丽散的方法加固煤帮。

煤壁片帮和端面冒顶在综采工作面是相互作用的，冒顶会进一步使片帮恶化，而片帮又能使冒顶扩大化，所以在近距离煤层采空区下开采时更要注意，防止此类事故发生。

3 采空区中的积水及其处理措施

上部煤层开采后，随着时间的推移，从裂隙带的岩体及上部岩层中渗透的水会在采空区中积聚，形成老塘积水。采空区下近距离煤层开采时，冒落带会扩大至上层采空区，采空区的积水会对下部煤层的开采形成水灾隐患。因此对下部煤层开采时，必须采取有效措施予以处理，防止采空区积水的突出。采取的措施是提前对上部采空区进行打钻放水，把水排到运输巷或设备道中，并根据水量的大小安装排水泵排水。

4 近距离下部煤层回采巷道压力变化及其对策

极近距离煤层下层煤顶板松软，受采动及周期来压影响，巷道超前段及壁垄处顶板极易冒落，针对现场采取的措施如下：

4.1 回采巷道超前段采取单体挑圆木梁，加强对巷道顶板的支护，确保巷尾的支护质量。

4.2 回采巷道下帮超前注射马丽散，加固煤帮及松软顶板。

4.3 使用大拌和刹杆堵漏，防止漏顶区域扩大。

5 采空区自燃发火问题及其对策

近距离煤层采空区易造成煤体的自燃发火，应根据煤的自燃发火期及其自燃性来确定相应措施，采取措施如下：

5.1 封堵通风通道，使用喷水泥浆封堵密闭。

5.2 注射马丽散封堵密闭周围煤岩裂隙，防止空区漏风。

5.3 空区内注射阻化剂，使空区内的煤体与氧气隔绝，从而达到阻化剂的防火作用。

5.4 加快回采速度，使氧化带在最短时间内转化为窒息带。

6 结论

采空区下极近煤层是可以开采的，但必须对不同问题采取相应的措施。对于端面冒顶，主要是合理的采高、合理选择工作面三机配套、支架架型选择、控制空顶距、循环进度的确定来实现的。东荣二矿南三上17层右一面的成功回采为极近距离采空区下开采提供了参考依据。

放顶煤开采设计安全技术论文 篇2：

煤矿采空区积水探放技术研究与应用

摘要：16煤开采的顶板为12煤开采工作面的采空区，采空区积水对16煤工作面掘进和回采存在严重的水患威胁。通过对采空区积水规律的研究，提出在积水采空区下探放水设计方案。该设计方案能安全疏放12煤的采空区积水，确保了16煤工作面安全回采，对同类型条件下的煤层开采具有较强的指导意义。

关键词：采空区  探放水  钻探设计  应用

1 积水区的形成

积水区由开采12下煤1211等工作面所形成，形成时间为：1996年至2005年。如图1所示，根据泉上煤矿采掘工程图运用AutoCAD软件进行统计得出积水区域面积为S=214753.4167m2。根据岩移观测数据得知地表最大下沉量为W=0.5m;老空区工作面采高M=0.8m，煤层倾角α=4.8°。

充水系数为：K=1-W/M=1-0.5÷0.8=0.375

积水量：Q=KSM/cosα

=0.375×214753.4167×0.8÷cos4.8°

=64652.77138m3

图1  积水区示意图

2 钻孔设计

矿井12下煤与16煤层间距为50m-60m，16煤运输顺槽掘进的前上方为12下煤老空积水区，选择在16煤16111中运巷道掘进了放水硐室，开展放水工作。

2.1 设钻探备 钻机使用MK-4型，BW-200型注浆泵，BW-200型试压泵。

2.2 放水钻孔位置与参数 在16111中运巷道中共布置三个钻场，沿16111中运巷道距运输大巷位置253.65m处布置第一钻场;沿16111中运巷道在距离第一钻场97.56m处布置第二钻场;沿16111中运巷道在距离第二钻场118.8m处布置第三钻场。第一钻场与第二钻场布置二个钻孔，第三钻场布置一个钻孔。16111中运巷道探放水设计如图2，放水孔参数见表1。

图2  16111中运巷道钻场布置示意图

表1  放水孔参数

2.3 探水钻孔布置方式 探放水设计钻孔应成组布置，尽可能地一次性打透积水区的最洼点，由于工程限制不能一次打透时，必须从浅部探起，边探放边掘进，保持足够的超前距，直至威胁解除。沿16111中运巷道共布置三个钻场，第一钻场与第二钻场设计不同方位两个孔，第三钻场设计一个孔，钻孔的开孔层位应选择在完整岩石中，以防漏掉老空水，如图3所示。

图3  16111中运巷道探放水钻孔布置图

钻孔孔径为75mm，但钻孔到达积水区后，可根据水量、水压、排水能力等情况适当进行扩孔。

2.4 钻孔施工工艺设计 ①开孔用φ133mm圆径钻头扩孔钻进至6m，下φ108mm孔口管6m。②清水冲孔后用425#水泥调浆，用注浆泵井口封闭注浆至井口管外返浆，封闭孔口管。③待水泥凝固后（48小时）用φ89mm钻头扫孔6m。④做孔口管水泥封闭固管耐压试验，压力不小于2MPa，试压时间不小于30min，耐压试验合格后方可施工。⑤孔口安装高压水阀。⑥用φ75mm钻头钻至12下煤的采空区，测水压值与涌水量。⑦加高压阀后，用φ75mm钻头扩孔，正常放水并加水流计测量放水量。

2.5 探放水工程质量要求 必须保证钻孔的质量和准确性。开孔的位置、方位必须由测量挂线给定，倾角用罗盘给定，开孔后进行核实，切实把好开孔关。还要做好孔口管耐压试验。在钻孔过程中，可采用导向钻进，以保证钻孔的精度。在穿透积水区前要安装好控水装置，以便出水后能控制放水量。在实际工作中，当单孔最大水量达到1.67m3/min时，必须控制放水量，防止因排水而冲垮巷道。

2.6 封孔 钻孔放水完毕后及时用水泥浆封孔。使用普通硅酸盐水泥425#水泥，水泥浆配比为1：5.5，强度等级为M10。

3 安全技术要求

①打钻地点必须安设专用电话和充分的照明，清理加固巷道，挖好清水池，安装进水管路。②一定要做好16111中运巷道的排水工作，铺设好排水管路。密切关注钻探过程中的涌水量。③每个钻孔放水量控制在60m3/h左右，一般保证2个孔同时工作。放水期间设专人看守放水孔，监视放水全过程，记录并核对放水量。④建立探水情况记录制度，记录内容见表2。记录表一式三份，一份报地质技术员，以便进行水文地质情况分析;一份存档;一份交接给下一班。

表2  探水情况记录表

4 探放水施工效果

本次钻探钻工程在16111中运巷道中共布置三个钻场，第一钻场与第二钻场布置二个钻孔，第三钻场布置一个钻孔，共五个钻孔，根据16111中运巷道施工进度，2011年12月15日开始进行探放水施工，2012年2月28日全部结束，期间放水孔、排水系统和施工巷道均未出现异常，安全掘进巷道640m，疏放12煤采空区积水65000m3，消除了12煤采空区积水对16煤工作面掘进及回采的水患威胁，实现了矿井安全生产。

参考文献：

[1]国家安全生产主监管理总局.煤矿防治水规定[M].北京：煤炭工业出版社，2009.

[2]王宏科.煤矿探放水工程设计优化与实践[J].中国煤炭地质，2012，11（24）.

[3]高有存.积水采空区下近距离巷道探放水掘进施工技术[J].煤矿开采，2009.

作者简介：吴磊（1980-），男，山东济宁人，讲师，2006年山东科技大学采矿工程硕士研究生毕业，主要从事煤矿开采技术相关的教学和科研工作。

作者：吴磊 赵则龙

放顶煤开采设计安全技术论文 篇3：

浅谈井下采煤技术和工艺选择

摘要：我国井下采煤技术伴随着煤炭工业的迅速发展也有了质的飞跃，目前我国井下采煤工艺已经涌现了多种采煤技术，这些技术都有其本身独有的特征，在采煤技术中要严格按照正确的采煤工艺进行采煤操作，这样不仅能够确保煤炭资源的质量，同时还能保证采煤人员的生命安全。

关键词：井下采煤；采煤技术；煤炭资源

随着我国煤炭工业水平的逐步提高，我国各煤矿企业对自身采煤技术及采煤工艺要求也随之提高，煤矿井下开采具有一定的危险性与复杂性，需要根据煤层赋存状况选择与之相符的采煤技术及采煤工艺。煤矿企业要想在现今激烈的市场竞争中占据重要地位，就要注重采煤技术与采煤工艺的科学应用，它们在一定意义上直接决定了煤炭资源的开采与安全，对提高煤矿资源的回收率，扩大企业生产规模具有一定的积极意义。

1 井下采煤方式的技术研究

就目前各国煤炭资源所占比例来看，我国是煤炭资源十分丰富的国家之一，且煤炭种类较为齐全，正是这些有利因素加快了我国煤炭工业发展的步伐。自改革开放以来，我国科学技术有了很大的进步，而煤矿开采技术也随之更加多样化。现今应用于我国井下采煤的技术有很多，比如硬厚顶煤的控制技术、硬顶板的控制技术等等，根据不同硬度条件，可分为多种采煤技术，以下是对目前常用的三种采煤技术的总结：

1.1 硬厚顶煤的控制技术

硬厚顶煤的控制技术主要应用于开发埋深浅、支撑压力小的硬厚顶煤生产环境，原因在于这种控制技术处理速度比较快，能够及时解决该环境中影响采煤的因素。该技术可以说是顶煤深孔预先爆破技术与高压注水裂缝技术两者的结合体，在硬厚顶煤生产环境应用该技术能够随采随冒，提高了煤矿资源的回收率，对采煤企业具有一定的积极作用。

1.2 硬顶板的控制技术

硬顶板的控制技术在地压较小的生产环境中应用较为广泛，它是一种利用岩石倾斜深孔爆破及压裂等方式对硬顶板进行妥善处理，该技术与硬厚顶煤的控制技术具有一定的相似性，利用这两种技术都可以达到随采随冒的目的。硬顶板的控制技术通过步距垮落能够实现煤矿资源的回收利用，并且在采煤实际操作中，一定程度上能够保证地面其他相关设施的安全，基于硬顶板的控制技术的多重功能性，促使其成为井下采煤工作中应用最为广泛的采煤技术之一。

1.3 放顶煤开采技术

放顶煤开采属于回采工艺中的一种，它在煤矿井下开采中起辅助作用，可以对煤矿井下开采工作的进度有一个良好的定位，并且合理利用该技术还能够优化煤矿井下开采施工工序，大大提高了煤矿开采速度及质量，是煤矿井下开采的重要技术之一。但存在如煤层平均厚度小于4m、采放比大于1∶3、采区或工作面回采率达不到矿井设计规范规定、煤层有煤（岩）和瓦斯（二氧化碳）突出危险、矿井水文地质条件复杂，采放后有可能与地表水、老窑积水和强含水层导通等因素时，严禁采用放顶煤开采。

2 井下采煤工艺的选择问题研究

井下采煤工艺中不仅有诸多技术可以选择，还有许多工艺，这些工艺的使用状况直接关系着煤矿井下的生产与安全，在井下采煤工艺操作中应选择合适的工艺，从而确保煤矿的生产与安全。煤矿井下开采并非一次就能够完成的，要对煤矿井下资源进行多层次开采，不同煤矿开采阶段应选择与之相符的煤矿开采工艺，以下是对井下采煤工艺的选择中需要注意的问题研究：

2.1 普通采煤工艺选择

普通采煤工艺与其他采煤工艺相比，最大的优势就是普通采煤工艺在井下采煤操作中所投入的成本较低，对于煤矿企业而言具有一定的经济性。普通采煤工艺在井下采煤中的实用性能较强，不仅如此，普通采煤工艺对煤矿地质的适应能力也很强，这种开采工艺主要适用于地质结构较为复杂，且推进距离较短的煤矿井下工作面开采中。这种采煤工艺操作方法十分简易，不需要花大量资金进行工艺培训。该技术在我国中小型煤矿企业中应用较多，因为它符合中小型煤矿企业特点及要求。

2.2 爆破采煤工艺选择

爆破采煤工艺具有实用性强、技术成本低及生产管理简单等特点，但同时它也存在一定的局限性。其局限性主要表现在爆破采煤工艺劳动条件较差，并且其单产效率较低。这种采煤工艺常用于机械设备无法开采的煤层当中，一般这种煤矿的地质构造都极为复杂，具有一定的开采

难度。

2.3 综合采煤工艺选择

综合采煤工艺相对于普通采煤工艺而言应用率较低，原因在于综合开采工艺仅适用于生产能力大，煤炭资源储量丰富，且煤层赋存状况稳定的煤矿企业，由于综采机械设备价格十分昂贵，许多中小型煤矿企业地质资源储量有限，不需大量资金投入。这种采煤工艺在大型煤矿企业中应用较多，因为该采煤工艺具备高效、安全、低耗及高产等特点，并且在煤矿开采过程中能够大大降低劳动强度，改善劳动条件，从而为大型煤矿企业创造更多的经济效益与社会效益。综合采煤工艺一般情况下都是应用在缓倾斜煤层中，含煤量较高，煤层地质构造较为简单的煤矿中，正确运行该种工艺，能够有效完善煤矿内部的整个生产系统，有利于煤矿开采操作的统一管理，具有一定的安全性与经济性。

2.4 连续采煤工艺选择

连续采煤工艺对井下煤层的构造要求十分严格，要合理使用连续采煤工艺，那么煤层的倾斜角应不大于15°，煤质应在硬或中硬之间，不宜过软。它在煤矿井下开采中的广泛应用是由其本身的功能性决定的，连续采煤工艺技术具有投入成本低、开采安全性高等特点，而这些正是实施煤矿井下开采工作的关键。然而事物往往都存在两面性，连续采煤工艺也是如此，虽然它给煤矿井下开采带来了一定的利益，但同时也伴随着弊端。利用该工艺所开采的煤矿资源回收率偏低，并且通风条件困难、安全性差，不利于煤矿的安全管理。

总而言之，每种采煤工艺都有其本身的独特性，在煤矿井下开采工作之前首先应全面了解所要开采的煤矿属于何种类型的煤层及煤层的实际情况等因素，只有这样才能够合理选择采煤工艺，确保其方法的正确性与科学性。

3 结语

井下采煤技术与采煤工艺是煤矿开采的两大法宝，直接影响着煤炭质量及煤矿开采的安全性，对煤矿企业生产发展具有重要影响及意义，可以说它们是煤矿企业生产高效、安全的必要条件。由此可见，井下采煤技术的应用与采煤工艺的合理选择十分重要。在煤矿井下开采之前应全面考察井下煤层的实际状况及开采条件，在此基础上选择合理的采煤技术与采煤工艺，由此才能够保证煤炭开采质量，从而推动煤矿企业的合理化发展进程。

参考文献

[1] 王金立.浅议煤矿开采中井下采煤技术及采煤工艺选

择[J].科技创业家，2012，8（25）：203.

[2] 董凯.基于井下采煤方式的技术和工艺选择问题的研

究[J].能源环境，2012，3（24）：180-181.

[3] 尹春恒，廖为康.浅议煤矿开采技术与工艺发展[J].

中国高新技术产业，2010，7（22）：49-50.

[4] 宫炫耀.浅谈采煤技术与采煤方法的选择[J].科技信

息（科学教研），2009，11（24）：23-24.

[5] 马向辉.井下采煤技术及采煤工艺的选择[J].民营科

技，2010，8（16）：229-230.

作者简介：林斌（1966—），男，中鼎国际建设集团有限责任公司—江西省煤炭综合利用设计院工程师，研究方向：煤矿安全技术管理、矿建设计。

作者：林斌