煤矿开采顺序设计研究

煤矿开采顺序设计研究

杜玉光

杜玉光（七煤集团向阳煤矿，黑龙江七台河154600）

摘要：沿煤层走向的开采顺序包括阶段内各采区间的开采顺序和采区内采煤工作面的推进方向。

关键词：开采顺序；设计研究；煤矿

1采区开采顺序

采区间沿走向的开采顺序有两种：一种是先采靠近井筒的采区，自井筒向井田边界方向逐次开采其余各采区，称为采区前进式开采顺序；一种是首先开采井田边界的采区，而后向井筒方向逐次开采各采区，称为采区后退式开采顺序。

1.1采区前进式开采顺序。如图1（a）所示。采用这种开采顺序可使矿井建井期短、投产快、初期工程量和基建投资少。采用采区前进式开采顺序，大巷一般布置在煤层底板岩层中，大巷维护、矿井通风及采区防火密闭效果较好。因此，大部分矿井采用这种开采顺序。

图1采区开采顺序示意图1，2——各采区的开采顺序

1.2采区后退式开采顺序。如图1（b）所示。先把主要运输大巷掘至靠近井田边界的采区，再开采离井筒最远的采区，然后向井筒方向逐次开采其余各采区。这种开采顺序可通过掘进大巷进一步了解煤层埋藏情况和地质构造；采掘之间互相干扰少；大巷两侧为实体煤层，巷道维护条件好，不易向采空区漏风，易于密闭采空区的火区，但这种方式需要预先开掘很长的运输大巷，开拓与准备时间较长，矿井投产晚，初期建井工程量及初期投资都较大。矿井井型大、井田走向长度大时，采用后退式开采顺序的缺点就比较突出。因此，只有少数矿井采用采区后退式开采顺序。

在缓斜煤层，如采用上、下山开采时，可先采用前进式开采上山采区，然后用后退式依次开采下山各采区。当然，上、下山采区也可同时采用前进式开采顺序，不过为了利用已开采的上山采区巷道为对应的下山采区服务，上山采区要先于下山采区开采，在时间上彼此错开，尽量避免上、下山采区同时开采时采区运输及通风的相互干扰。

2采区内采煤工作面的推进方向

采煤工作面的推进方向也分为前进式与后退式两种。

2.1前进式。采煤工作面自采区上山向采区边界推进，称为前进式，如图2（b）所示。采煤工作面前进式开采，能使工作面提早投产，减少工作面的准备时间。但存在以下明显的缺点：在采煤工作面生产的同时，必须超前一定距离掘进区段运输平巷和回风平巷，采掘之间互相干扰比较严重；区段平巷要沿空留设巷道，巷道受动压影响严重，维护困难。如巷道封闭不严，沿采空区漏风严重，可能造成工作面风量不足。自燃危险较大的煤层，易发生自燃火灾，当采空区发生自燃火灾时，必将危及工作面正常生产。

2.2后退式。采煤工作面由采区边界向采区上山方向推进，称为后退式。如图2（a）所示。采煤工作面采用后退式推进开采时，能够有效避免上述前进式开采存在的问题。因此，在我国煤矿绝大部分采煤工作面都是采用后退式开采顺序。

3沿煤层倾斜方向的开采顺序

沿煤层倾斜方向的开采顺序包括阶段间的开采顺序和采区内各区段的开采顺序。井田内沿煤层倾斜方向一般采用下行顺序开采各阶段，即开采工作先从煤层浅部开始，然后沿煤层倾斜自上而下依次开采各个阶段。这种顺序开采的优点是建井期短，初期开掘工程量小，初期投资少，在开采技术上也比较简单。但对近水平煤层来说，倾斜方向区分不明显，上山部分与下山部分可同时开采。

采区内各区段间的开采顺序有两种，开采上山采区时有：

3.1下行式。先将采区上山掘至采区上部边界，形成采区生产系统，然后由采区上部边界向大巷方向自上而下依次各区段布置工作面进行开采。

图2采煤工作面推进方向

1、采区输送机目山；2、采区轨道上山；3、区段运输平巷；

4、区段回风平巷；5、采煤工作面；6、采区边界线

3.2上行式。采区上山掘至采区上部边界，形成采区生产系统后，先从靠近运输大巷的区段布置工作面进行回采，然后向采区上部边界自下而上依次开采各个区段。这种开采顺序存在的突出问题是后期开采采区的上部，采区上山两侧是采空区，上山巷道维护困难。只有在近水平煤层为了使采区早投产，或为了满足特殊需要，如围岩涌水量较大时，为了疏干上部区段围岩涌水量时，才采用上行式开采。

开采下山采区时，各区段间开采顺序也有上行式、下行式两种开采顺序。如从运输大巷将采区下山掘至采区下部边界，然后自下而上逐次开采各区段，称为上行式开采；其优缺点与上山采区的下行开采顺序基本相同。如先掘一段采区下山的巷道，即布置工作面进行开采，依次从运输大巷自上而下逐次开采各个区段，其特点是一边开采，一边掘进下山（俗称剃头下山）。其突出问题是除有上山采区上行开采顺序的缺点外，两条下山间的漏风较严重。目前已严格限制采用这种开采方式。上、下山采区必须形成完整的生产系统后，才能布置采煤工作面进行生产。

4煤组及煤层间的开采顺序

煤组或煤层之间的开采顺序一般采用先上后下逐次开采的下行开采顺序。如图3所示，煤组之间按I、Ⅱ顺序开采；煤层之间按1、2、3顺序分别进行开采。

在联合开采的采区内，上下煤层或厚煤层开采的各分层间，可保持一定的错距同时开采。在某些特殊情况下，煤层或煤组之间也可采用由下而上的上行开采顺序。例如，上部煤层有煤及瓦斯突出危险或冲击地压时，可先采下部煤层，使上覆煤层的瓦斯得到疏散和卸压，减少上煤层开采的危险性。

采用上行开采的基本条件是保证煤层之间较大层间距，下部煤层或煤组开采不致影响和破坏上层煤或上煤组的正常开采。是否可用上行开采主要取决于两层煤间距与下层煤采厚之比。根据国内采用全部垮落法进行开采的实践经验，在受一个煤层采动影响时，只要煤层间距与下部煤层的采厚比达7.5以上，一般在上层煤中可以正常进行掘进和采煤工作。受多个煤层采动影响的上行开采，只要综合层间距与采厚比达到6.3以上，一般不影响在上部煤层中正常进行掘进和采煤。

开采急斜煤层时，不仅顶板岩石发生冒落，底板岩石也会沿底板发生滑移，造成底板岩层移动。如果两个急斜煤层较近，上煤层开采造成的煤层底板岩层发生移动，将使下煤层的巷道维护困难，甚至使煤层遭到破坏，影响正常开采。为此，在开采急斜煤层时，必须合理安排协调上、下煤层上下区段顺序和分段高度，以免上、下煤层开采时影响邻近煤层的正常开采。