论深矿井开采出现的问题及防治措施

　　摘要：在我国深矿井开采就是指埋藏在距地表一定深度的煤炭，一般大于800米。近年来我国煤矿资源随着开采深度的越来越大，给煤矿开采带来了一系列困难，例如地热高、矿山压力显现剧烈及冲击地压、煤与瓦斯突出等。本文就煤矿深部开采条件下，结合深部开采环境的特点，针对地质灾害问题，把深部开采出现的主要问题做了分析，并针对这些问题采取了相应的技术措施。
　　关键词：深部开采地热矿山压力显现剧烈及冲击地压煤与瓦斯突出
　　1深矿井开采具有如下三个主要特征
　　1.1矿山压力显现剧烈
　　矿山压力显现剧烈的特点，一是围岩移动量大，移动速度快；二是冲击地压发生频度高，冲击能量大。矿压是矿压显现的原因，矿压显现是矿压作用的结果。矿压存在是绝对的，不可控制的，矿压显现是相对的，有条件的，可以控制的。矿压显现既会给地下开采造成不同程度的困难，也会带来一定的便利条件。在开采过程中必须采取各种生产技术措施对矿压显现的危害加以控制，同时要利用矿压的作用，为生产服务。例如，采掘空间必须维护，以防顶板事故的发生，利用顶板压力可以进行放顶煤开采，在顶板压力作用下工作面煤壁有不同程度的压酥区，这就为采煤机割煤提供了便利条件。
　　1.2矿井瓦斯大，煤与瓦斯突出
　　具体表现为：①矿井瓦斯涌出量随着开采深度增加而逐渐增大。②煤与瓦斯突出频度大，突出物量大。这是由煤体构造、地应力和高压瓦斯共同作用的结果。一般情况下，瓦斯突出的频度和突出物量也随采深增加而增大，我国近年来，随着开采深度增加，瓦斯突出的频度也明显增大。但当开采达到一定深度时，瓦斯突出的频度又会减小。
　　1.3地温高，作业环境恶化
　　地温通常随深度增加呈线性增加，其增高率用温度梯度（℃/hm。hm=100m）表示，在不同地质条件（不同地区，不同矿井）下，地温梯度不同。据各国统计，地温梯度在4℃/hm左右，因此在深矿开采中地温一般都比较高。如西德煤矿平均采深为900米时，平均地温41℃，最大采深为1530米时，地温高达60℃，波兰煤矿平均采深为575米时，平均地温为30—43.5℃，我国平顶山煤矿平均采深为550米时，平均地温为33.2—36.6℃，地温决定着井下采掘工作面的环境温度，即矿井湿度。在深矿井开采中，由于地温高，会影响工人身体健康，所以为确保深矿井开采施工正常开展，提高井下作业的安全系数，需要对井下环境进行降温。
　　2深矿井开采出现的问题防治措施
　　2.1矿山压力显现剧烈及冲击地压防治措施
　　2.1.1在矿压显现危害方面要掌握深矿井地压规律，合理布置，支护和维护巷道，具体措施是：巷道布置方面，①开拓和准备巷道的布置位置宜选在岩石力学性能优良的煤岩体中。②巷道布设的位置应避免采动影响，如在采空区下方掘巷。在采空区冒落矸石中成巷，加大大巷或上山距煤层底板的垂直距离，跨巷道（大巷或上山）采煤，沿空掘巷，沿空留巷。③缩短航道的服务年限，如前进式开采，减小工作面推进长度。
　　巷道支护：深矿井的巷道掘进必须注意两点：①支护强度大，抗高地压性能强；②可缩性能能够适应围岩大变形。③封闭性好，避免底鼓现象产生。实践证明锚喷和拱型可缩支架具有良好的可缩性，只要增加自身的支护强度或与其他支护结构相结合能够满足高地压、大变形巷道的支护要求。
　　巷道维护方面：卸压法即①超前采硐，就是在大断面巷道中先开一个小断面导硐，然后扩大导硐达到设计断面。②爆破卸压，就是用爆破松动围岩，实现卸压，最常见的就是底板卸压，即在巷道掘进工作面后方一定距离，由底板向下打一组钻孔，至少3个，装入炸药爆破，在孔底形成爆破松动区，各孔松动区相连在底版中形成松动带，松动带岩石吸收和减缓了外部压力对底板的作用，从而减小了巷道底鼓量。③钻孔卸压，就是在围岩中打钻孔，通过钻孔变形实现卸压。钻孔直径300毫米，孔间煤体宽150-300毫米。④宽巷卸压，就是在巷道底脚向两帮掏槽。
　　2.1.2控制冲击地压的卸压措施有：①开采保护层。如果煤层为危险层，先从危险性最小的煤层开采。如果危险层的顶底板有保护层，应先开采顶板保护层。
　　②开采程序。当遇有断层或采空区时，应尽量采用由断层或采空区开始回采的开采顺序。此外，回采时准确把控回采线路和掘进进度，尽量保持正常推进，直线回采，防止相向回采现象发生。
　　③巷道布置原则：一般来说，底板岩层中可布设硐室及主要巷道。巷道回采宜采用大断面掘进。
　　④避免形成孤立煤柱：井田和采区的划分首先要考虑回采工程的计划性，避免形成应力集中的孤立煤柱和不规则的井巷几何形状。
　　⑤顶班管理方法，开采有冲击危险的煤层时，应尽量使用长壁式开采及全部垮落法管理顶板。
　　⑥煤层预注水，其目的是降低煤体弹性性质和煤体的强度。注水通常是以小流量和尽可能低的压力向煤体长时间的注水。注水可在预先掘好的巷道内进行，注水超前距离应当超过相当于10天的进度。
　　⑦顶板预注水。顶板注水后，煤体支撑压力的峰值位置向煤体前方转移。