2.煤矿千米深井开采技术现状.docVIP

〔全国煤矿千米深井开采技术座谈会资料之二〕 煤矿千米深井开采技术现状 中国煤炭工业协会 （2013年7月25日） 1 国内外深井开采现状 在我国已探明的煤炭资源中，约占50%的煤炭埋深超过千米。随着对能源需求量的增加和开采强度的不断加大，我国煤炭开采逐步转向深部，煤矿开采深度以8～12m/年的速度增加。如何能够安全、高效、低成本地开采深部煤炭资源，将其转换为经济建设有力的能源保障，成为目前我国煤炭行业亟需的重大。20世纪60年代初，原西德埃森北部煤田中的巴尔巴拉矿的开采深度就已经超过1000 m，达到1200m；从1960~1990年，原西德煤矿的平均开采深度从730m 增加到900m 以上，最大开采深度从1200m 增大到1500m，并且以每年约10m 的速度递增。前苏联在解体前的20年中，煤矿的开采深度以每年10~12m左右的速度递增。在俄罗斯，仅顿巴斯矿区就有30个矿井的开采深度达到1200~1350m，波兰的煤矿开采深度已达1200 m，日本和英国的煤矿开采深度曾分别达到1125 m 和1100m。 1.2 国内深井开采现状 近年，我国经济持续高速稳定发展，能源需求旺盛，煤炭产量大幅度增加，2012年生产原煤36.5亿t。矿井开采延深速度加快，一大批矿井快速进入深部开采阶段。东北及中东部地区的多数矿区开采历史长，开采深度相对较大。预计在未来20年，很多煤矿的开采深度将达1000~1500m。如现在新汶矿区平均最大回采深度达到1032m。 图我国千米深井图43个矿区的300多座矿井开采深度超过600m，逐步进入深部开采的范畴，其中开滦、北票、新汶、沈阳、长广、鸡西、抚顺、阜新和徐州等近200处矿井开采深度超过800m，而开采深度超过1000m 的矿井全国有47处。其中山东省就有21处。目前，全国最深的矿井是新汶孙村煤矿，其开采深度已达到1501m。此外，采用斜井开拓的华能核桃峪矿井（位于甘肃华亭），主斜井长度5875m，垂深975m。我国千米深井井深集中在1000~1299m的矿井约占91.48%，平均深度为1086m2000 m 以内煤炭资源总量为5.57万亿t，其中埋深在1000m以深的资源量为2.64万亿t，占到煤炭资源总量的49%。 图 我国煤炭资源分布图 我国千米深井集中分布在华北、华东和东北地区在山东、河南、安徽及江苏等华东地区占全国的80.85%，其中又以山东最多，占44.68%。我国千米矿井的产量为30~0万吨不等，平均产量为205.66万吨。其中产量最大的矿井为安徽省淮南矿业集团顾桥矿，为0万吨。产量集中在100~200万吨的矿井约占44.68%。我国千米深井平均剩余服务年限为33.73年，河北省开滦集团赵各庄煤矿剩余服务年限仅有4年，而安徽省淮南矿业集团顾桥矿剩余服务年限则高达85年，剩余服务年限在40年以下的矿井占63.83%，与国内外煤田赋存特征比较，千米深井集中分布我国东部煤矿区具有新生界覆盖层厚、煤层埋藏深、基底为奥陶系承压含水层的特点，属华北石炭~二叠系含煤区，煤层厚度稳定。其中二迭系山西组、石盒子组为主要含煤地层，煤质优良主要开采煤层含硫量多在1%以下，单层厚度一般为2~6 m，主采煤层的总厚度占可采煤层总厚度的70%左右，由于该时期煤层受到印支运动、燕山运动、喜马拉雅运动及新构造运动的影响，煤层赋存的地质条件极为复杂，煤层倾角变化大0~90°），褶皱断层非常发育，比如淮南矿区开采范围内已探明的落差5m以上断层1900余条，平均每平方千米1.1条。煤层瓦斯含量大，超过半数为高瓦斯矿井，由于大多数矿区瓦斯储层具有低压力、低渗透率、低饱和度及非均质性强的三低一强的特性，抽采极为困难。由于石炭煤田下部煤层底部为奥陶纪灰岩，基底岩层岩溶构造发育，底部煤层常常受到其基底岩溶水的威胁，仅河北、山东、安徽及渭北等地，矿井占用储量384.5亿吨，而受水威胁的煤炭储量高达149.7亿吨，占39。东部地区煤层埋藏较深及构造运动活跃，导致部分地区矿井具有强的冲击地压灾害。我国东部地区煤炭储量近千亿吨，随着开采深度的增加，深井开采遇到的煤与瓦斯突出威胁增加问题、软岩支护问题、采空侧小煤柱地压问题及地温问题日趋严重。深部开采挑战 与浅部开采相比，深部开采不仅大大地提高采矿成本，而且随着深度的增加，采矿环境正在逐步恶化，对深部煤炭资源的安全高效开采造成了巨大威胁，深部五高两扰动的复杂地质力学环境，使得工程灾害事故在程度上加剧，频度上提高。深部开采面临着大问题：高温热害问题、冲击地压问题、煤与瓦斯突出问题、突水问题、软岩大变形问题、煤层自燃问题、生产成本提高问题。 .1 工作面环境温的热害问题 一般情况下，地温随深度增加而呈线性增加，根据实测，新汶矿区矿井地温梯度一般为222~2.70℃/100m。地温决定着