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摘要：随着开采深度的延伸，由于地表和岩层移动的问题相当复杂，随之新的地表沉陷预测和控制问题也出现了。另外，在煤矿深部开采中，关于在河流下、建筑物下和铁路下遇到的问题以及矿压、保护煤柱留设、瓦斯、地热等多种技术难题也日趋渐多，严重影响着煤矿生产和矿井建设的发展。基于此，本文就针对煤矿深度开采中存在的问题进行分析，同时提出相应的解决对策。
关键词：煤矿；深度开采；存在问题；对策分析
1 煤矿按开采深度分类
目前，国际上主要以开采深度作为煤矿分类的主要标准，现有煤矿深度分类主要以俄罗斯、德国及波兰等国标准为主。俄国煤矿分类较为简单，主要有两种:首先是深度在0．7km至1．0km的煤矿，即为深矿井。由于受地形地貌影响，俄国大部分地区煤矿开采地质层较为稳定，因而深矿井开采技术含量要求也相对较低。而深度在1．0km至1．5km矿井，则为大深度矿井，需要在掌握相关开采技术后，方可进行下一步的开采工作。德国煤炭资源较少，但煤矿开采技术相对成熟，通常1．4km深度范围内的矿井即为一级矿井开采标准，1．5km～2．0km矿井，则属于二级矿井开采标准，由此看出，二级矿井开采难度较高，属于高技术矿井开采范围。波兰在矿井开采深度分类方面，将0．8km作为矿井开采的分界点，以便于对矿井种类的划分与整理。当前，国际上尚未有统一的矿井开采深度分类标准，仅将矿井开采技术相对成熟的国家标准，作为矿井开采深度的衡量依据。
我国在矿井深度分类方面，也对相关标准做过研究与探讨，但受地质条件影响，我国矿井开采难度相对较大。以矿井开采深度作为衡量标准难以有效的开展矿井开采工作，因而我国仅将矿井深度作为矿井分类的衡量标准之一，但并不能对矿井的分类起到主要的影响作用。在矿井分类方面，矿层的倾斜度与煤矿资源的储备方式，均是煤矿分类需要考虑的主要因素。通过长期的研究与探讨，我国主要将矿井种类分为五类。但需要在经过对数据的分析与整理后，方可给出详细的煤矿种类分配方式。目前，我国现有标准主要以井型及煤层厚度作为矿井分类的首要考虑依据，从小型矿井开始，至中型、大型及特大型为止，同时需结合煤层厚度，薄、中厚、厚及特厚为主要厚度标准。结合以上两种数据，可对矿井进行基础的分类工作。
2 煤矿深部开采存在的主要技术问题
2.1 煤矿巷道围岩发生形变
随着煤矿开采深度不断增大，地应力及煤矿巷道围岩的应力都明显增大，当浅部一些相对较硬的围岩在到达矿井深部后将成为“工程软岩”，具有较强的扩容性和应变软化的特性，大大降低了巷道内岩体的强度，严重破坏了巷道与支护体，尤其是一些不良的岩层，巷道掘进与支护作业十分困难[2]。随着开采深度不断增加，不仅致使巷道的维护成本及返修率逐渐增高，而且对井下生产系统与运输系统都造成了一系列影响，严重威胁煤矿的生产安全，具体主要体现在以下几个方面：a)煤矿巷道变形速度快且变形量较大。矿井深部岩体长期处在高应力的环境内，储藏着较高的能量，当巷道开挖以后会产生一定的卸荷作用，促使岩体中积聚的能力快速释放出来，加剧了巷道变形的速度。b)巷道岩石特性对巷道掘进的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆煤矿巷道浅部的岩性变化较小，对巷道的掘进施工影响不大，通常情况下，在同一条巷道内不同岩性的情况下，采取相同的支护措施及支护参数都能够确保巷道的稳定性。当在深部开采中，巷道岩性不同区域的围岩变形差异较大，因此在深部开采过程中，岩性对煤矿巷道位置的选择起着主导性的作用，同时在深部开采过程中，同一巷道内不同岩性的区域应采取相应的支护强度，维护巷道的安全稳定性；c)进入深部开采后，巷道岩体表现为持续的流变特性。通常在进行浅部巷道掘进后其影响期一般为3d～5d后便能趋于稳定。而进入深部巷道掘进后，巷道一直处于动态变形，难以稳定。如果支护措施不当，其变形会受动压的影响，扩大影响范围，一直到巷道完全闭合为止。
2.2 深部矿井瓦斯突出与冲击地压
伴随着矿井开采深度的不断增加，煤层瓦斯的压力也逐渐升高，很多浅部非突出的矿井已转化为突出矿井，而且突出强度随着矿井开采深度也越来越大。目前在中国中东地区，约有一半以上的矿井为高瓦斯突出矿井，因此，瓦斯突出问题亟待解决。
中国矿井地质条件十分复杂，进入深部开采后，发生冲击地压灾害的矿井数量明显增加，其危害程度较高，云冈矿一采区开采深度为-808m，其地质条件十分复杂，在开采以来多次因冲击地压而发生冒顶事故，致使巷道严重变形，严重威胁煤矿的安全生产。
3 进行深部开采的一些对策
3.1 对矿井深部开采工程动力的探讨
在进行深部开采时，岩层和地表控制预测的重要因素是保持工程岩体的动力平稳性。一般来讲，工程岩体的动力平稳性指的是煤柱、上覆或下伏岩层力学这些系统受到外力作用，随着时间的推移本来的平衡或运动状态和内部结构功能是否能保持一致。对工程动力稳定性的探讨主要应该研究对煤柱动力稳定性的相关影响原因。根据物理力学的原理，主要研究深部开采工程岩体动力学的模型，找出深部开采煤柱变形、滑动和破坏等平稳性模型以及如何判定稳定性的标准，并进行分析。要解决地表与岩体预测和控制问题，就要研究出岩体动力平稳性的规律。
3.2 对深井巷道矿压基础进行研究
矿压问题是直接影响煤矿生产和安全问题的重要因素，对它的基础理论进行研究是解决巷道工程的基本依据。只有对深部巷道围岩的变形规律有较深的认识，才能让巷道围岩的控制问题具有科学性质。
3.3 对深井巷道的安排和底鼓预防的研究
巷道的稳定性是设计的关键问题，因为它直接影响着生产安全。针对巷道的特性，对原来浅部巷道的安排方式要进行改进，要尽量躲开应力的高峰期，对开采的程序进行优化，把动压对巷道的影响程度降到最低。底鼓是引起深井巷道失去平衡的主要原因，因此，对底鼓的防治是深井巷道进行维护的主要内容。当前我国对底鼓都没有采取相应对策，因此，有必要和卸压加固技术相结合，从而研究出一套可以防治底鼓的相应措施。
3.4 深部开采发生灾害机理研究
在进行深部开采过程中，深部岩体的基本特性和组织结构都会发生变化，从而造成深部开采事故的经常发生。因此，对于深部开采发生灾害的机理进行研究是非常必要的。要对引起事故发生的因素进行探讨，分析它们之间的联系和规律，总结出一套预测方法和预防措施。
4 我国煤矿开采深度发展趋势
今后总的发展趋势是浅矿井的数目将大为减少，中深矿井的数目明显增加，深矿井的数目将成倍增加，并将出现更多的特深矿井，矿井的平均开采深度也将进一步增大至0．6km左右。显然这种情况会对我国煤矿目前和今后的开拓和开采工作带来深远的影响。因此，从现在起就应对深矿井开拓和开采的技术问题给予充分重视，认真加强这个领域中的研究工作。
5 结语
随着开采深度的延伸,由于地表和岩层移动的问题相当复杂,随之新的地表沉陷预测和控制问题也出现了。另外,在煤矿深部开采中,关于在河流下、建筑物下和铁路下遇到的问题以及矿压、保护煤柱留设、瓦斯、地热等多种技术难题也日趋渐多,严重影响着煤矿生产和矿井建设的发展。
参考文献
[1]王金帅.新义煤矿大采深煤层开采地表移动规律研究[D].河南理工大学,2016.
[2]王素娟.煤矿安全管理存在的主要问题及对策[J].学园,2015(36):118 -119.
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[4]陈俊杰,邹友峰.煤矿安全开采深度的预计与判定研究[J].矿业安全与环保,2005(06):4-5+9+89.
[5]东风,刘听成.煤矿开采深度现状及发展趋势[J].煤,1997(06):37-40.
论文作者:李向阳
论文发表刊物:《防护工程》2018年第7期
论文发表时间:2018/8/13
标签：矿井论文; 巷道论文; 煤矿论文; 深度论文; 深部论文; 围岩论文; 标准论文; 《防护工程》2018年第7期论文;