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摘要：文章通过对龙泉矿井实际顺槽巷道掘进现状以及煤层自燃与瓦斯赋存情况的分析，针对长壁综采放顶煤采煤方法与大采高一次采全高长壁综采采煤法的优缺点，得出龙泉矿井适宜采用的采煤方法。
关键词：综采放顶煤；大采高一次采全高；瓦斯；煤层自燃性；顶板；底板
中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）31-0090-03
1 矿井概况
龙泉井田（以下简称井田）位于山西省中部的娄烦县境内，行政区划属娄烦县龙泉乡管辖。井田大致呈四边形，全井田四周均为人为边界，呈不规则的多边形，南北宽约5km、东西长约7km，面积35.2379km2。龙泉矿井的建设规模为5.0Mt/a，
矿井工业资源/储量581.60Mt，设计可采储量338.71Mt。服务年限：48.4a。其中一水平服务年限20.7a。井田内可采煤层共3层，编号为4、7、9号，均发育在太原组，
4号煤层（俗称丈八煤）：位于太原组顶部，厚1.70～8.20m，平均6.47m，是本井田主要可采煤层之一。煤层结构属简单类型，一般含3层夹矸，最多达8层，夹矸一般为泥岩或炭质泥岩，煤层厚度变化总的趋势是：井田的东南部薄，厚度在6m以下，其他地段均在6m以上，仅在西南部的61、252、254号3个孔小于6m，厚度在4.94～5.88m，该层在井田西北部分叉，分叉后主煤层厚度一般在1.52～2.60m之间。属全井田可采的稳定煤层。煤层倾角在8°以下。
4号煤层，煤层瓦斯区间值9.06～12.08m3/t，一般情况下最大值14.50m3/t，本井田属高瓦斯矿井。
井田内235、277号孔做过煤层的煤尘爆炸性测试，补勘采取了4、7、9号煤层煤尘爆炸性测试样，测试结果各煤层均有爆炸危险性。
4号煤层自燃样进行了自燃倾向性检测。检测结果表明，井田4煤层自燃倾向性等级为Ⅱ类，属自燃；4号煤层的顶板为砂质泥岩、粉砂岩，局部为中细粒砂岩，岩性较硬，属中-难冒落；底板为砂质泥岩及中细粒砂岩，稳定程度属稳定，遇水不易膨胀。
由于小断层影响，节理走向与岩煤巷道掘进方向关系重大，据生产矿井调查，平行节理布置巷道，侧片帮冒顶不断发生，巷道维护困难，可见小构造的存在对矿井生产甚为重要。
据龙泉精查地质报告资料，可采4号煤层顶底板力学性质见表1：
在原设计中采煤方法为综采放顶煤顶板全部垮落法。但是矿井现在的实际情况采用此方法既不允许也不现实。通过现场考察，大采高一次采全高长壁综采采煤法比较符合矿井实际。
2 采煤方法
矿井的开拓方式与矿井的采煤方法有着密切的联系。龙泉矿井的开拓方式就是单水平一个采区实现矿井产量。而采煤方法的确定与装备水平、煤层赋存条件、矿井管理水平、工人素质等密不可分。就龙泉矿井而言，4号煤层赋存比较稳定，可采用的采煤方法大致为综采分层开采、长壁综采放顶煤、大采高一次采全高长壁综采三种方法。
2.1 综采分层开采采煤方法
综采开采技术已经普遍使用，技术比较成熟，全国各个矿务局都在使用。但是综采分层开采在龙泉矿井却属于不适用、落后的方法。它万吨掘进率高、成本高、产量低，要求两个采区两个工作面以上同时生产才能满足要求。显然这种方法不可取。
2.2 长壁综采放顶煤采煤方法
我公司在1994年就先后派技术人员赴阳煤、同煤、晋煤等地进行了考察调研，最后确定长沟煤矿进行综放开采。但由于地质条件比原顺槽揭露的、估计的要复杂，煤层软、底板软、顶板硬，即“两软一硬”条件，由于溜子不封底，推移相当困难，严重影响工作面正规循环，克服重重困难，勉强推完一个工作面，最终以失败而结束。针对龙泉矿井4号煤的地质赋存条件，计划采用综放开采，前期调研的结论是技术上可行、经济上合理。但要解决工作面回采率、瓦斯治理、煤尘治理和防灭火等问题。高度重视架间漏煤、架前冒顶和煤壁片帮等问题。龙泉矿井为高瓦斯、煤层为Ⅱ类自燃矿井。瓦斯抽采、抽放系统及防灭火系统的建立，解决了瓦斯与火的问题。但在巷道掘进过程中，设计要求巷道沿底板掘进，为综放开采提供条件，但是在掘进施工中，由于构造影响及煤层与顶板中含水量大增，顶煤留不住、局部巷道地段顶板冒顶，掘进成本大增，预计在回采工作面煤壁片帮、架前冒顶会很严重。因此要想实现综放顶煤开采比较难，技术条件不成熟、不合理，没有实现高产高效的可能，反倒有导致失败的可能。
2.3 大采高一次采全高长壁综采采煤方法
龙泉矿井顺槽掘进基本沿顶掘进，沿底掘进巷道只有三分之一左右。煤层基本为近水平煤层。而大采高一次采全高工作面具备俯采条件。可以使整个沿顶布置的工作面俯采至沿底推进，当然也存在丢两顺槽位置三角煤的问题。随着设备制造水平的不断提升，尤其是20世纪末期以来，具备6m采高支架制造技术的成功，大功率采煤机制造技术的过关，使大采高一次采全高长壁工作面采煤成为可能，成为现实。为龙泉矿井实现高产高效、高回收率、低成本成为可能。这种方法成为龙泉矿井开采的首选方法。
近年来，在我国神华集团的大柳塔矿和补连塔矿及山西晋城煤业集团公司寺河矿井等已有成功实践，为龙泉矿井采煤方法的选定提供了新的选择。
3 大采高一次采全高长壁综采采煤方法技术分析
大采高一次采全高长壁综采采煤方法的优点比较突出，尤其是生产集中化程度高，工作面单产高、工作面人员少、工效高；回采工作面有效通风断面大，利于工作面瓦斯稀释，便于通风和瓦斯管理；回采工作面及采空区产生煤尘量小，对防治煤尘爆炸
有利。
比较明显的缺点有：大采高一次采全高液压支架高度较高，相应要求大巷、顺槽巷道高度较高，巷道断面大，掘进速度较低；工作面支架的稳定性存在一定问题，要求操作、管理水平较高；回采工作面装备投资高。
4 设备配置
4.1 长壁综采放顶煤工作面设备选型
关键词：综采放顶煤；大采高一次采全高；瓦斯；煤层自燃性；顶板；底板
中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）31-0090-03
1 矿井概况
龙泉井田（以下简称井田）位于山西省中部的娄烦县境内，行政区划属娄烦县龙泉乡管辖。井田大致呈四边形，全井田四周均为人为边界，呈不规则的多边形，南北宽约5km、东西长约7km，面积35.2379km2。龙泉矿井的建设规模为5.0Mt/a，
矿井工业资源/储量581.60Mt，设计可采储量338.71Mt。服务年限：48.4a。其中一水平服务年限20.7a。井田内可采煤层共3层，编号为4、7、9号，均发育在太原组，
4号煤层（俗称丈八煤）：位于太原组顶部，厚1.70～8.20m，平均6.47m，是本井田主要可采煤层之一。煤层结构属简单类型，一般含3层夹矸，最多达8层，夹矸一般为泥岩或炭质泥岩，煤层厚度变化总的趋势是：井田的东南部薄，厚度在6m以下，其他地段均在6m以上，仅在西南部的61、252、254号3个孔小于6m，厚度在4.94～5.88m，该层在井田西北部分叉，分叉后主煤层厚度一般在1.52～2.60m之间。属全井田可采的稳定煤层。煤层倾角在8°以下。
4号煤层，煤层瓦斯区间值9.06～12.08m3/t，一般情况下最大值14.50m3/t，本井田属高瓦斯矿井。
井田内235、277号孔做过煤层的煤尘爆炸性测试，补勘采取了4、7、9号煤层煤尘爆炸性测试样，测试结果各煤层均有爆炸危险性。
4号煤层自燃样进行了自燃倾向性检测。检测结果表明，井田4煤层自燃倾向性等级为Ⅱ类，属自燃；4号煤层的顶板为砂质泥岩、粉砂岩，局部为中细粒砂岩，岩性较硬，属中-难冒落；底板为砂质泥岩及中细粒砂岩，稳定程度属稳定，遇水不易膨胀。
由于小断层影响，节理走向与岩煤巷道掘进方向关系重大，据生产矿井调查，平行节理布置巷道，侧片帮冒顶不断发生，巷道维护困难，可见小构造的存在对矿井生产甚为重要。
据龙泉精查地质报告资料，可采4号煤层顶底板力学性质见表1：
在原设计中采煤方法为综采放顶煤顶板全部垮落法。但是矿井现在的实际情况采用此方法既不允许也不现实。通过现场考察，大采高一次采全高长壁综采采煤法比较符合矿井实际。
2 采煤方法
矿井的开拓方式与矿井的采煤方法有着密切的联系。龙泉矿井的开拓方式就是单水平一个采区实现矿井产量。而采煤方法的确定与装备水平、煤层赋存条件、矿井管理水平、工人素质等密不可分。就龙泉矿井而言，4号煤层赋存比较稳定，可采用的采煤方法大致为综采分层开采、长壁综采放顶煤、大采高一次采全高长壁综采三种方法。
2.1 综采分层开采采煤方法
综采开采技术已经普遍使用，技术比较成熟，全国各个矿务局都在使用。但是综采分层开采在龙泉矿井却属于不适用、落后的方法。它万吨掘进率高、成本高、产量低，要求两个采区两个工作面以上同时生产才能满足要求。显然这种方法不可取。
2.2 长壁综采放顶煤采煤方法
我公司在1994年就先后派技术人员赴阳煤、同煤、晋煤等地进行了考察调研，最后确定长沟煤矿进行综放开采。但由于地质条件比原顺槽揭露的、估计的要复杂，煤层软、底板软、顶板硬，即“两软一硬”条件，由于溜子不封底，推移相当困难，严重影响工作面正规循环，克服重重困难，勉强推完一个工作面，最终以失败而结束。针对龙泉矿井4号煤的地质赋存条件，计划采用综放开采，前期调研的结论是技术上可行、经济上合理。但要解决工作面回采率、瓦斯治理、煤尘治理和防灭火等问题。高度重视架间漏煤、架前冒顶和煤壁片帮等问题。龙泉矿井为高瓦斯、煤层为Ⅱ类自燃矿井。瓦斯抽采、抽放系统及防灭火系统的建立，解决了瓦斯与火的问题。但在巷道掘进过程中，设计要求巷道沿底板掘进，为综放开采提供条件，但是在掘进施工中，由于构造影响及煤层与顶板中含水量大增，顶煤留不住、局部巷道地段顶板冒顶，掘进成本大增，预计在回采工作面煤壁片帮、架前冒顶会很严重。因此要想实现综放顶煤开采比较难，技术条件不成熟、不合理，没有实现高产高效的可能，反倒有导致失败的可能。
2.3 大采高一次采全高长壁综采采煤方法
龙泉矿井顺槽掘进基本沿顶掘进，沿底掘进巷道只有三分之一左右。煤层基本为近水平煤层。而大采高一次采全高工作面具备俯采条件。可以使整个沿顶布置的工作面俯采至沿底推进，当然也存在丢两顺槽位置三角煤的问题。随着设备制造水平的不断提升，尤其是20世纪末期以来，具备6m采高支架制造技术的成功，大功率采煤机制造技术的过关，使大采高一次采全高长壁工作面采煤成为可能，成为现实。为龙泉矿井实现高产高效、高回收率、低成本成为可能。这种方法成为龙泉矿井开采的首选方法。
近年来，在我国神华集团的大柳塔矿和补连塔矿及山西晋城煤业集团公司寺河矿井等已有成功实践，为龙泉矿井采煤方法的选定提供了新的选择。
3 大采高一次采全高长壁综采采煤方法技术分析
大采高一次采全高长壁综采采煤方法的优点比较突出，尤其是生产集中化程度高，工作面单产高、工作面人员少、工效高；回采工作面有效通风断面大，利于工作面瓦斯稀释，便于通风和瓦斯管理；回采工作面及采空区产生煤尘量小，对防治煤尘爆炸
有利。
比较明显的缺点有：大采高一次采全高液压支架高度较高，相应要求大巷、顺槽巷道高度较高，巷道断面大，掘进速度较低；工作面支架的稳定性存在一定问题，要求操作、管理水平较高；回采工作面装备投资高。
4 设备配置
4.1 长壁综采放顶煤工作面设备选型