论文部分内容阅读
摘要：攸县煤炭资源丰富，煤炭生产是该县的主导产业。全区瓦斯低，煤层不自燃，水文地质简单。但构造复杂，煤层倾角大，空间形态变化大，局部可采煤层多却找煤难。巷道顶板管理和找煤为攸县煤矿开采过程中的重中之中。
关键词：株洲市攸县，小煤矿，科学支护，探讨
1、攸县小煤矿生产规模
攸县隶属于湖南省株洲市，位于湖南省东南部。区内有黄丰桥、兰村和桃水均三大主要煤田，兰村向斜为储量最丰富的。全县约小煤矿100家，现正逐步整合、关闭等手段减少煤矿数量。90%的煤矿单井生产能力在6万吨/年左右，总生产能力约650万吨/年左右，多为私有股份煤矿。境内煤矿“小”且“多”，井下巷道、老窑复杂，存在越界开采、乱采乱挖现象。开采深度在+100m至-150m之间，多为浅部开采。多为平硐或斜井开拓，开采方法大多沿用非正规采煤法，手镐或爆破落煤，工艺落后且安全风险大。
2、境内煤田地质条件
1）地质特征
境内煤田地质勘探程度不够，达不到施工设计规范对勘探程度的要求。煤层数量多，10多层甚至20多层。无整体可采煤层，局部可采煤层，俗称“鸡窝煤”，局部可采煤矿7-8层，且其空间形态变化大，可采区与不可采区相间出现，煤层沿走向或倾向厚度变化大，倾角在35度左右，为急倾斜煤层。煤层之间无明显标志层。
区内岩性主要为细～中粒砂岩、细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩。构造为向斜构造（如木船形），向斜轴线基本与S315省道一致。矿区各井田矿井均属低瓦斯矿井，区内煤尘无爆炸危险性，煤层均无自然发火倾向性；地温正常，无冲击地压；水文地质类型简单，但因开采历史悠久，老窑水数量多而难于全面查清，严重威胁深部矿井的开采安全。在存局部冒顶现象、巷道不底鼓。
2）井巷围岩地质特征
区内煤矿岩石巷道工程围岩多为砂岩或部分砂质泥岩，稳固性好，尤以砂岩為佳，砂岩抗压强度大，坑道通过砂岩段，两壁完整，无需支护，只是在构造破碎带，其稳定性相对较差，需要支护；局部泥岩稳固性差，抗压强度小，通过泥岩段、煤层的顶板匀容易冒落。
煤矿直接顶板为多为砂岩、粉砂岩或泥岩，中厚层状，平行层理，节理、褶皱、裂隙、断层较发育，一般厚7.5m左右，稳定性较好，顶板容易管理。
3、常用支护方式对比分析
1）喷射混凝土支护
一般设计为喷射C20混凝土50～150mm厚。优点在于施工简便，支护成本低。缺点在于支撑力不强，对围岩稳定性要求极高。施工过程中常见问题：支护后对巷道成型没有大的改观；对喷射机要求高，容易造成卡机；多采用“干”拌料，粉尘大，混凝土强度不够，设计为喷射C20混泥土，往往在施工过程中变为喷砂浆。一般只有围岩稳定或作为临时支护的情况下采用。
2）锚喷复合支护
一般设计为喷射C20混凝土100mm厚+φ18mm螺纹钢长1.8m，间距800*800mm。优点在于施工较简便，支护成本较低，能有效限制围岩变形，支护后对巷道成型有一定的改观。缺点在于对围岩稳定性要求较高，在煤巷、半煤巷或构造带巷道段效果差。施工过程中常见题：注意锚杆不要顺岩层打，不但支护效果差且破坏原围岩稳定性；施工队伍常存在偷工减料现象，导致锚标数量、深度达不到设计要求。施工后也很少去对锚杆进行拉力试验。一般只有围岩稳定性较好的情况下采用。
3）锚喷网复合支护
一般设计为喷射C20混凝土100mm厚+φ18锚杆长1.8m，间距800*800mm+φ6mm钢筋网，网格100x100mm。优点在于对围岩稳定性要求较低，能有效限制围岩变形，支护后对巷道成型有改观较好。缺点在于施工工艺复杂，支护成本高。施工过程中常见问题：锚杆不能顺岩层打，锚标数量、深度达不到设计要求；掘进头当附近金属网容易被崩坏。一般在围岩稳定性较差的情况下采用。
4）U型棚支护
一般设计为29U钢拱棚，间距800mm。优点在于施工较简便，对围岩稳定性要求较低，能有效限制围岩变形，支护后对巷道成型有改观较好，能回收支架。缺点在于支护成本高。施工过程中常见问题：不能接顶背帮严实；掘进当头支架容易崩歪；在使用年限较长的巷道还需喷射混凝土支护，将钢棚掩盖。一般在围岩稳定性极差的情况下采用。
4、结论与建议
考虑到安全隐患、去产能等多重因素，湖南省政府也正逐步关闭攸县小煤矿。对于还在生产的攸县小煤矿，笔者根据这几年在当地的工作经验及煤层地质条件谈谈个人的建解：
1、攸县煤矿巷道围岩稳定性好，建议巷道支护方式采用裸喷方式支护，不但成本低且施工简便。局部破碎段可采用U型金属棚支护，支护效果好且可回收支架，但施工工艺复杂，费用较高。
2、建议成立独立的地质测量机构，配备足够的地测技术人员“找煤”和施工前查明周边煤矿的采空区、积水调查，为安全施工创造条件。
3、建议改善煤矿生产、生活条件，薪酬待遇。目前，湖南小煤矿煤炭行业从业人员已严重老龄化，如不采取措施吸引青年人员从业将出现从业人员断层情况。
4、攸县煤层多为局部可采，且煤层倾角大，构造复杂。当前爆破、风镐落煤人工作业量大，建议可采用灵活性好、体积小的刨煤机，实现机械化采煤。
5、建议在矿界附近留设保安煤柱，采掘作业时，增加探水措施。
6、加强测量、地质素描和预测预报工作，避免因资料不准造成的设计失误和工程损失。
7、在构造复杂、煤层不连续的情况下，可采用房柱式开采，管理采空区顶板。
参考文献：
[1]湖南省攸县黄兰矿区煤岩层综合对比研究，朱文卿，《中国矿业》，2017（10）：151-155。
[2]湖南省煤田地质特点与找煤方向，肖金成，《中国煤炭地质》，2013，25（3）：3-9
[3]煤矿巷道支护，靳瑞，《科学技术创新》，2012（33）：66-66
[4]煤矿巷道支护技术的研究与应用，康红普，《煤炭学报》，2010 （11）：1809-1814
作者简介：张坤（1988-），男，民族：汉，籍贯：湖南省怀化市，当前职务：矿长助理，当前职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：煤矿技术开采。
关键词：株洲市攸县，小煤矿，科学支护，探讨
1、攸县小煤矿生产规模
攸县隶属于湖南省株洲市，位于湖南省东南部。区内有黄丰桥、兰村和桃水均三大主要煤田，兰村向斜为储量最丰富的。全县约小煤矿100家，现正逐步整合、关闭等手段减少煤矿数量。90%的煤矿单井生产能力在6万吨/年左右，总生产能力约650万吨/年左右，多为私有股份煤矿。境内煤矿“小”且“多”，井下巷道、老窑复杂，存在越界开采、乱采乱挖现象。开采深度在+100m至-150m之间，多为浅部开采。多为平硐或斜井开拓，开采方法大多沿用非正规采煤法，手镐或爆破落煤，工艺落后且安全风险大。
2、境内煤田地质条件
1）地质特征
境内煤田地质勘探程度不够，达不到施工设计规范对勘探程度的要求。煤层数量多，10多层甚至20多层。无整体可采煤层，局部可采煤层，俗称“鸡窝煤”，局部可采煤矿7-8层，且其空间形态变化大，可采区与不可采区相间出现，煤层沿走向或倾向厚度变化大，倾角在35度左右，为急倾斜煤层。煤层之间无明显标志层。
区内岩性主要为细～中粒砂岩、细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩。构造为向斜构造（如木船形），向斜轴线基本与S315省道一致。矿区各井田矿井均属低瓦斯矿井，区内煤尘无爆炸危险性，煤层均无自然发火倾向性；地温正常，无冲击地压；水文地质类型简单，但因开采历史悠久，老窑水数量多而难于全面查清，严重威胁深部矿井的开采安全。在存局部冒顶现象、巷道不底鼓。
2）井巷围岩地质特征
区内煤矿岩石巷道工程围岩多为砂岩或部分砂质泥岩，稳固性好，尤以砂岩為佳，砂岩抗压强度大，坑道通过砂岩段，两壁完整，无需支护，只是在构造破碎带，其稳定性相对较差，需要支护；局部泥岩稳固性差，抗压强度小，通过泥岩段、煤层的顶板匀容易冒落。
煤矿直接顶板为多为砂岩、粉砂岩或泥岩，中厚层状，平行层理，节理、褶皱、裂隙、断层较发育，一般厚7.5m左右，稳定性较好，顶板容易管理。
3、常用支护方式对比分析
1）喷射混凝土支护
一般设计为喷射C20混凝土50～150mm厚。优点在于施工简便，支护成本低。缺点在于支撑力不强，对围岩稳定性要求极高。施工过程中常见问题：支护后对巷道成型没有大的改观；对喷射机要求高，容易造成卡机；多采用“干”拌料，粉尘大，混凝土强度不够，设计为喷射C20混泥土，往往在施工过程中变为喷砂浆。一般只有围岩稳定或作为临时支护的情况下采用。
2）锚喷复合支护
一般设计为喷射C20混凝土100mm厚+φ18mm螺纹钢长1.8m，间距800*800mm。优点在于施工较简便，支护成本较低，能有效限制围岩变形，支护后对巷道成型有一定的改观。缺点在于对围岩稳定性要求较高，在煤巷、半煤巷或构造带巷道段效果差。施工过程中常见题：注意锚杆不要顺岩层打，不但支护效果差且破坏原围岩稳定性；施工队伍常存在偷工减料现象，导致锚标数量、深度达不到设计要求。施工后也很少去对锚杆进行拉力试验。一般只有围岩稳定性较好的情况下采用。
3）锚喷网复合支护
一般设计为喷射C20混凝土100mm厚+φ18锚杆长1.8m，间距800*800mm+φ6mm钢筋网，网格100x100mm。优点在于对围岩稳定性要求较低，能有效限制围岩变形，支护后对巷道成型有改观较好。缺点在于施工工艺复杂，支护成本高。施工过程中常见问题：锚杆不能顺岩层打，锚标数量、深度达不到设计要求；掘进头当附近金属网容易被崩坏。一般在围岩稳定性较差的情况下采用。
4）U型棚支护
一般设计为29U钢拱棚，间距800mm。优点在于施工较简便，对围岩稳定性要求较低，能有效限制围岩变形，支护后对巷道成型有改观较好，能回收支架。缺点在于支护成本高。施工过程中常见问题：不能接顶背帮严实；掘进当头支架容易崩歪；在使用年限较长的巷道还需喷射混凝土支护，将钢棚掩盖。一般在围岩稳定性极差的情况下采用。
4、结论与建议
考虑到安全隐患、去产能等多重因素，湖南省政府也正逐步关闭攸县小煤矿。对于还在生产的攸县小煤矿，笔者根据这几年在当地的工作经验及煤层地质条件谈谈个人的建解：
1、攸县煤矿巷道围岩稳定性好，建议巷道支护方式采用裸喷方式支护，不但成本低且施工简便。局部破碎段可采用U型金属棚支护，支护效果好且可回收支架，但施工工艺复杂，费用较高。
2、建议成立独立的地质测量机构，配备足够的地测技术人员“找煤”和施工前查明周边煤矿的采空区、积水调查，为安全施工创造条件。
3、建议改善煤矿生产、生活条件，薪酬待遇。目前，湖南小煤矿煤炭行业从业人员已严重老龄化，如不采取措施吸引青年人员从业将出现从业人员断层情况。
4、攸县煤层多为局部可采，且煤层倾角大，构造复杂。当前爆破、风镐落煤人工作业量大，建议可采用灵活性好、体积小的刨煤机，实现机械化采煤。
5、建议在矿界附近留设保安煤柱，采掘作业时，增加探水措施。
6、加强测量、地质素描和预测预报工作，避免因资料不准造成的设计失误和工程损失。
7、在构造复杂、煤层不连续的情况下，可采用房柱式开采，管理采空区顶板。
参考文献：
[1]湖南省攸县黄兰矿区煤岩层综合对比研究，朱文卿，《中国矿业》，2017（10）：151-155。
[2]湖南省煤田地质特点与找煤方向，肖金成，《中国煤炭地质》，2013，25（3）：3-9
[3]煤矿巷道支护，靳瑞，《科学技术创新》，2012（33）：66-66
[4]煤矿巷道支护技术的研究与应用，康红普，《煤炭学报》，2010 （11）：1809-1814
作者简介：张坤（1988-），男，民族：汉，籍贯：湖南省怀化市，当前职务：矿长助理，当前职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：煤矿技术开采。