崔家寨矿近距离煤层上行开采的可行性研究
关于煤矿近距离煤层群上行开采可行性的浅谈
建材发展导向2018年第17期541 上行开采判定方法的不足与规则1.1 方法与不足比值判别法。
这个方法是确定煤层的开采高度后，用它除以煤层之间的层间距，根据得到的数值，分析开采是否具有可行性。
且该方法经过实践，会用采动影响系数给出最后的判断。
这个方法虽然便于操作，但也有明显的不足，即分析中未针对特定的煤层条件，设计内容宽泛，以及煤层的层间距为最小值，最大值、解放层的范围不明确。
“三带”判别法：该方法主要适用的工作面是长臂垮落的工作面，以及采集深度与高度是25∶1时，在整个工作面划分出影响区、弯曲带等。
用这个方法判断的目的是，保证上部每层的连续，而若想使用这个方法，需要满足的要求是，冒落带内的岩层是破碎的，岩层不连续，开采中各结构无法保持完整。
它操作中的不足是，冒落带宽度的计算盲目，未贴近煤层的基本情况。
围岩平衡分析法：它的使用，是为保证上层媒体的连续，而根据该方法现有的思路，认为下部煤层靠近关键的岩层，这部分岩层被称作是关键层，满足这个条件后，可以用上行开采的方式开采，但其仍会受到限制。
我国很多煤层开采中，都呈现出了大采高的特征，且大部分采高都在下部煤层内，增加了下部煤层的覆盖面，上部媒体的连续很难保证。
数据统计分析法：这是根据矿区内的综合数据，运用方程计算，求出煤层之间的层间距。
它的不足是，计算机中会借鉴过多的经验，缺少针对性，增加了操作的局限性。
1.2 规则其规则是上行开采判定准则，这个准则的制定，是以保证上部每层的安全开采为前提，减小下部煤层开采对其的影响，保证媒体的连续。
2 可行性分析文章对开采可行性的分析，是以某煤矿为例，结合计算，分辨操作的可行性。
2.1 煤矿基本情况该煤矿共有三层矿层，由上至下的顺序是5-1、5-2、8，在最上的煤层内，存在次要可开采层，它的厚度在0.25到3米之间，为中厚，它的顶板与底板有同有三种岩石类型，包括泥岩、砂质岩、砂岩。
第一层与第二层之间的间距在0.55到7.6米之间，第一层与第三层之间的间距是29.7到62.7米之间。
崔家寨井田周围小煤窑治理方法及措施
田的煤 炭资 源 ，影响采 掘 布置 和矿 井延续 发 展 ，使
企业 经济效 益 受 到严 重 损 失 ，浪 费 国家 煤 炭 资 源 。
周边 小煤窑 越界 开采 与矿 井有 贯通 的情 况 ，影 响矿
［ 稿 日期 ］２ ０ — ９ ０ 收 ０９ ０ —４
［ 作者简介 ］刘志强 （ ９ １ ），男 ，河北保定人 ，助理工程师 ，从事矿井通风技术工作。 １８ 一
３ ２ 实行均 压通 风管 理 ．
煤 尘具 有 爆 炸 性 ，爆 炸 指 数 分 别 为 ：６煤 层 ３ ． ５ ，５ 煤 层 ３ ． ８ ～ ３ ． ０ ， １ 煤 层 ８２ ％ ４４ ％ ５８％
４．０ 。煤层 内在 含 水份 约 １％ 。各 煤 层 均有 自 １１％ ８
然 发火 危 险 ，本 矿 井 各 煤 层 属 于 Ⅱ类 自然 发 火 煤 层 。 自 ２０ ０ ０年开 始 ，按 照 省 煤 炭工 业 局及 关 井 办 精 神 ，定期 对 蔚 县 矿 区 范 围 内 的 小 煤 矿 进 行 了调
查 。从 最近 掌握 情况看 ，崔家寨 井 田内共 有 小煤 矿 约３ Ｏ处 ，大 部分 均 已越界 。 ２ 小 煤窑对 矿 井产 生的 危害 由于小 煤窑 超层越 界 开采 ，严 重破 坏崔 家寨 井
在 工作 面或 整个采 区遇到小 煤窑 时 ，采用均 压
管 理效 果 比较 好 。在 ２ ０ ０ ７年 ，崔 家 寨 矿 在 准 备 东 三采 区时 ，遇 到周 围小 煤 窑 ，采 空 区发生 自燃 ，由
刘 志 强
（ 滦 （ 团 ） 蔚 州 矿 业 有 限 公 司 槎 家 寨 矿 ，河 北 蔚 县 ０ ５ ０ ） 歼 集 ７ ７ ０
［ 摘
要］
5煤层上行开采可行性研究
5 煤层上行开采可行性研究摘要：范各庄矿3X51S工作面，根据工作面附近揭露地质构造情况、与下部7煤层间距、周边开采情况复杂，且存在正在开采工作面的动压影响。
通过对设计区域开采状况、基岩裂隙发育规律、岩层移动特征、开采损害分布等进行了科学分析，在保证该工作面的安全开采前提下，提出了3X51S工作面的开采可行性及设计参数，此项工作对矿井安全生产和长远规划具有重要的意义。
关键词：采煤沉陷；上行开采；可行性；发育规律0引言矿井采用立井、水平集中运输大巷、集中上山、阶段石门开拓方式。
井田划分为三个开采水平，井田范围内共施工七个立井。
各石门配轨道上山、皮带运输上山及通风上山。
目前煤炭工业发展面临的内外部环境更加错综复杂，国内经济在深度调整中曲折复杂，增长乏力，能源结构调整步伐加快，清洁化，低碳化趋势明显，煤炭生产向集约高效方向发展。
范矿公司作为稳产型矿井，原煤产量仍将保持高位运转，同时也面临着资源枯竭的瓶颈，必须加快创新步伐，积极探索实践走内涵发展之路，做好资源挖潜和利用工作，保证生产的衔接，煤炭产量的持续稳定，保障矿井资源的安全、有序和更长寿命开采。
作为矿井重点工作持续进行呆滞储量挖潜，不断拓宽挖潜范围，对一些呆滞煤层探索上行开采可行性，采用上行开采挖潜非常必要。
5煤层煤种优良，精煤回收率高，将其投入开采能够优化产品结构，产生巨大的经济效益；同时对延长矿井寿命，保证矿井持续健康发展具有重要意义。
三水平下山采区煤层赋存有5、7、8、9、12煤层，煤层开采顺序沿用自上而下为下行开采模式。
受区域衔接与煤炭产品合理搭配需要，被迫将三水平下山采区7煤层提前开采，于2015年至2019年回采了3X71S、3X73S工作面，将5煤层暂时呆滞。
2020年根据矿井精煤产量与质量安排，有计划调整精煤产品质量，准备将该区域5煤层纳入生产衔接，采用上行开采模式进行开采。
1.区域开采现状3X51S设计工作面，位于三水平下山采区，设计区域涉及5、7两个煤层。
采空区上方近距离煤层的开采试验
采空区上方近距离煤层的开采试验
靖晓颖;常荣俊;刘汉廷;霍广智
【期刊名称】《煤炭科学技术》
【年(卷),期】2003(031)F08
【摘要】通过对采空区上方近距离煤层开采设计的论证，分析了对采空区上方近距离煤层开采方案在技术上是可行的，通过掘进及回采试验，说明开采方案是成功的，取得了较大的经济效益，并准备在其他区域进行推广应用。
【总页数】2页(P57-58)
【作者】靖晓颖;常荣俊;刘汉廷;霍广智
【作者单位】开滦集团有限责任公司钱家营矿业分公司，河北唐山063301
【正文语种】中文
【中图分类】TD821
【相关文献】
1.采空区上方近距离煤层蹬空采煤法在崔家寨矿的应用 [J], 臧宝军
2.基于关键层的采空区上方近距离煤层安全开采 [J], 刘立国;翟智强;何杰
3.近距离煤层开采上覆煤层采空区气体分布规律 [J], 李强;邬剑明;吴玉国;金瑾
4.近距离煤层群开采过程中上覆煤层采空区气体变化规律 [J], 李鲜兰;王俊峰
5.平朔二号井特厚煤层采空区下极近距离煤层\r开采相似模拟研究 [J], 张春霆;杨恒;梁胜银;王怀金
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近距离煤层上行开采可行性分析及技术措施
１ 工作 面概 况
平煤 四矿三水平己三采区为双翼下山采区，可 采煤层 ２层 ，分别为上部的己 ｌ ５煤层和下部的己 １１ 煤层 ，煤层仰角 ９一 ５ ，己 ｌ ６７ ｌ。 ５煤层厚 １０一 ． １６ ．ｍ，平均 在 １５ ｍ，己 １ １ 层厚 ３４— ．ｍ， ．５ ６７煤 ． ４２
煤 层 间距 ｌ ３—１ｍ，平 均 为 １ｍ，为 灰 色 砂 质 泥 ５ ４
岩，含铁质结核 ，植物化石 ，顶部为较软的泥岩。 由于 己 ｌ ５煤平 均厚 １５ ｍ左 右 ，直接底 为 ２ ．５ ｍ 厚的泥岩 ，较软 ，遇水膨胀性强 ，先期对此层煤用 高档普采回采时支护难度较大 ，没有进行 回采 ，而
先行 开采 了下 部 的 １１ 层 。 随着低 综 技 术 的成 ６７煤
根据实际情况代入运算得 ：
（０ １０×２ ８ （ ． ． ／ ６ ２×２ ８＋３ ） ±１ ５＝７ ２ ． ２） ． ． （ ｍ）（ 取大值 ） 。
（ ）裂缝带高度 Ｈ ． ２
素之一 ， 间距一定的条件下可以采用如下的两种 层 方 法 判别上 行开 采 的可行性 。
１“ 三带” 判 别 法
【 收稿 日 】２ ０ — ９ ｌ 期 ０６ ０ 一 ８ ． 【 作者筒介 】刘 伟 （ ９６一 ， ， １６ ） 男 河南方城县人 ，高级工程师 ， 现任平顶山四矿副总工程师。
３ ３
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总第 ７ ４期
煤
矿
开
采
２０ ０ ７年第 １ 期
２ ２ 围岩平 衡 法 ．
上行 开 采破 坏 上 覆岩 层 的原始 应 力 平衡 状 态 ， 必然 引起上 覆岩 层 的横 向和纵 向破坏 ，上 覆岩层 的 横 向及纵 向变 形 产 生 大 量 采 动 裂 隙 ，破 坏煤 层 结
蔚州矿区近距离煤层上行开采技术应用
下煤层 开采后 ，层间岩层 必然会经历 一个从移 动到 稳定 的发展过程 。根据实测 数据 和经验 ，这个 时 间一般 为 １ ４个 月 。 因此 ，上煤 层要 在下 煤层 ～ 开采后 间隔足够 长 的时间再 开采 。
候 可以起 到合 理配采 、提 高煤 质 的 目的 ；在生产衔 接 紧张时 ，能够在一定 程度上 解决生 产衔 接问题 。
２ １ 年第 １ ０１ 期
ห้องสมุดไป่ตู้
河 北 煤 炭
／ ＞ １１ ／ － ．４ ５＋ ４．４ ＋ ６ ２ ． ｍ １ ＝ ３６
３ １
破 坏 ，采取一 定安 全措 施后 可 以进行 上行 开采 ；当
层 间距大 于下 煤层 裂隙 带高度 时 ，即上煤层 位 于弯
式 中
．
一 ５煤 层采 高 ，ｍ；
行 开采技术 开采上煤 层 。
岩层 在下沉过 程 中易 形成平衡结 构 ，位 于平 衡岩层
之上 的煤层将 缓慢下沉 ，有利 于上行开采 。
２３ 采高 ．
１ 上行 开 采 的 必要 性 和 适 用性
由于周 边 小 煤 矿 破 坏性 开 采 ，先 开采 了下 煤 层 ，而 留下上煤 层未 开采 ，不 得不 应用上行 开采技
Ａｐ ｌ ａｉｎ ｏ ｅｕ ｒ ’‘ｇｔｃ ｎ ｌｇ ｆ ｈ ｈ ｒ ｉｔｎｃ ｐ ｉ ｔ ｎｔ ｒ ｃ ｏ ｈ ｐ ｗａ ｄｍｉｉ ｈ ｏｏ ｙｏ ｅｓ ｏ ｔ ｓａ ｃ ｎｎ ｅ ｔ ｔ ｔｄ ｎ ｅ
ｃ ａ ｅ ｍ ｎＹｕ ｈ ｕ ｍｉ ｉｇａｅ ｏ ｌ ａ ｉ ｚ ｏ ｎ ｎ ｒ ａ ｓ
曲下 沉带 中 ，只发生 整体 移 动 ，可 以正 常进 行上 行 开采 。
５ 层 裂隙带 可按 照经 验公式 计算 ： 煤
13-近距离煤层上行开采可行性研究
近距离煤层上行开采可行性研究王传华,吴绍民,王兴水(新矿集团秦华煤矿,新疆库尔勒841011)[摘㊀要]㊀秦华煤矿10-1煤层顶板裂隙发育㊁抗压强度不大㊁易于破碎,且与上覆9-3煤层最小层间距17．6m ,通过采用比值判别法㊁ 三带 判别法㊁数理统计分析法及UDEC 计算机数值模拟研究,结合我国上行开采的成功经验,分析了10-1煤层采空区边界的应力分布㊁覆岩变形破坏特征,分析总结了8-3,9-3煤层工作面回采巷道的合理布置,确定了上行开采的合理时空关系㊂[关键词]㊀近距离煤层;上行开采;顶板裂隙发育[中图分类号]TD822㊀[文献标识码]B㊀[文章编号]1006-6225(2017)02-0027-04Feasibility Study of Ascending Mining of Coal Seam withClose Range Roof Fractures Development[收稿日期]2016-11-15[DOI]10．13532/j．cnki．cn11-3677/td．2017．02．007[作者简介]王传华(1971-),男,山东新泰人,硕士研究生,工程师,主要从事煤炭开采方面的技术和管理工作㊂[引用格式]王传华,吴绍民,王兴水．近距离煤层上行开采可行性研究[J ].煤矿开采,2017,22(2):27-30,99．㊀㊀秦华煤矿可采煤层5层,分别是8-3,9-3,10-1,10-2和10-5煤层,其中9-3与10-1煤层最小层间距17．6m㊂矿井开采过程中先行揭露了10-1煤层,受矿井采掘工程进度安排的影响,首先在10-1煤层大部和9-3煤层局部进行了采掘工作,随着矿井生产接续进入正常,后续将会在10-1煤层已采动区域布置9-3,8-3煤层采掘工程㊂为保证安全生产,结合我国长期以来对上行开采技术的研究成果[1-4],对秦华煤矿8-3,9-3煤层上行开采进行了可行性研究,为上行开采提供了理论依据㊂1㊀矿井地质构造矿井所处地质条件为小型山间盆地陆相沉积,聚煤作用发生在早侏罗世中㊁晚期和中侏罗世早期,受华力西运动㊁燕山运动及喜马拉雅运动影响,使地层发生褶皱断裂,造成了矿井煤层顶板层理㊁节理和裂隙发育,煤层顶板抗压强度不大,易于破碎的现状㊂矿井可采煤层5层,分别是8-3,9-3,10-1,10-2和10-3煤层,其中8-3与9-3煤层平均层间距35．0m,9-3与10-1煤层平均层间距21．0m㊂秦华煤矿可采煤层情况如表1所示㊂表1㊀秦华煤矿可采煤层情况一览煤组煤层纯煤厚/m 夹矸/层夹矸厚/m 稳定性间距/m 顶板岩性底板岩性88-30．99~1．821．480~20．07~0．500．24稳定99-30．27~2．081．730~10．07~0．300．18稳定1010-11．46~2．021．760~30．06~0．350．16稳定10-20．93~1．581．480~10．09稳定10-50．95~3．471．810~30．10~0．670．31稳定53．26~22．9635．0029．72~17．6021．0018．97~1．303．0020．62~4．5210．00粉砂岩粉砂岩粉砂岩泥岩粉砂岩泥岩粉砂岩炭质泥岩泥岩粉砂岩炭质泥岩泥岩2㊀10-1煤层采动影响计算模拟分析通过对抗剪㊁抗拉㊁抗压㊁饱和抗压及坚固性系数㊁膨胀率等矿井顶底板岩石物理力学性质进行试验,得到结论,煤层顶底板抗压强度不大,易于破碎,煤层底板遇水膨胀,易发生底鼓㊂2．1㊀数值工程地质模型建立对于10104西工作面正常推采过程进行简化分析,计算模型的设计几何尺寸为:350m (长)ˑ150m (高)㊂模型边界条件界定:左㊁右及上下边界即x ,y 方向的速度和位移矢量设计为零;界定上边界为自由边界,上覆岩层以外在荷载的形式施加于上部边界㊂模型如图1所示㊂2．2㊀10-1煤层开采对8-3,9-3煤层顶底影响72第22卷第2期(总第135期)2017年4月煤㊀矿㊀开㊀采COAL MINING TECHNOLOGYVol．22No．2(Series No．135)April㊀2017图1㊀数值模型通过模型分析,当工作面推进140m 时,裂隙离层带发育至9-3煤层顶板20m 处(距整个模型下部边界50m 处),裂缝带达到最大高度,距10-1煤层顶板约41．0m,如图2所示㊂图2㊀裂缝带导通高度示意分析10-1煤层开采后,8-3,9-3煤层顶底板的塑性区分布等,明确其对8-3,9-3煤层开采时的影响㊂10-1煤层开采后,覆岩破坏区分布如图3所示㊂分析可知,10-1煤层开采后,8-3,9-3煤层在靠近10-1煤层煤壁附近出现大量的拉伸破坏区,降低了煤体的整体性及承载能力㊂下位煤层开采后,上位煤层及其顶底板的结构完整且不发生台阶错动是上行开采的前提[5],因此8-3,9-3煤层工作面的开切眼及停采线位置应避免与10-1煤层工作面相应位置重叠布置,布置位置需要向采空区方向错动㊂10-1煤层开采垮落带高度约为8m,最大导水图3㊀10-1与8-3,9-3层间岩层覆岩破坏情况裂缝带约为41m,导水裂缝带高度波及到9-3煤层顶板以上约20m,导通至9-3煤层基本顶㊂因此,9-3煤层回采期间要加强工作面的顶板控制,避免采场出现直接顶的漏冒,并注意对顶板运动进行监测㊁分析和预报㊂2．3㊀10-1煤层采动应力分布与上行开采作用效应上行开采程序条件下,下位10-1煤层开采的采动应力分布及其对10-1煤层的采动作用效应,如图4所示㊂图4㊀10-1煤层采动影响分布由图4(a)看出,10-1煤层开采后,由于上覆岩层呈现拱形运动,因此在拱形覆岩运动区内形成了拱形的应力降低区,在10-1煤层遗留煤壁向上部岩层发展形成了应力升高区,应力升高范围在8-3,9-3煤层分布范围如图4(b)所示,最大垂直应力为15．14MPa,约为原岩应力的3．05倍,8-3,9-3煤层回采巷道应避免布置在这些应力集中区域㊂9-3煤层受10-1煤层采动影响,其直接顶与基本顶之间出现离层,8-3,9-3煤层则在10-1采空区对应区域产生卸载,在10-1煤层开采引起覆岩运动稳定之后,在应力卸载区域布置8-3,9-3煤层回采巷道对开采及巷道维护均较为有利㊂82总第135期煤㊀矿㊀开㊀采2017年第2期数值分析表明10-1煤层开采引起8-3,9-3煤层在10-1煤层煤壁处的支承压力集中㊂为实现上行安全开采,应将8-3,9-3煤层的区段巷道布置在远离10-1煤层煤壁的采空区内㊂3㊀8-3,9-3煤层上行开采可行性分析根据秦华煤矿10-1煤层上覆的8-3,9-3煤层的地质条件及煤炭资源赋存的空间关系,着重分析了10-1煤层开采后对上部8-3,9-3煤层的结构性影响㊂3．1㊀比值判别法综合物理模拟㊁井下探测研究所揭示出的覆岩裂隙发育结构平衡分带规律,按公式h(层间距)/M(煤层采高)=k(开采区间划分)划分上行开采的可行性区间,对上行开采的可行程度及效果做出预测,确定是否可以进行上行开采活动,上行开采可行性区间划分见表2㊂10-1煤层按实际采高2．0m作为采厚,最小表2㊀上行开采可行性的区间划分[6]区间划分不可上行开采区间基本层间距准上行开采区间正常上行开采区间围岩平衡上位煤层底板不能形成准平衡结构的承载层(<5．53)煤层底板为准平衡带的承载层,煤层为负载层(5．53)准平衡带负载层或平衡带内(5．53~9．26)平衡带以上(>9．26)覆岩破坏上位煤层顶板进入强断裂亚带(<5．1)煤层顶板处于中断裂亚带底部(5．1)中断裂亚带内(5．1~9．7)弱断裂亚带及其上部(>9．7)综合<5．55．55．5~9．5>9．5层间距17．60m计算,则:K=H M11=17．602．0=8．8故按照比值分析法的评判标准,9-3煤层与10-1煤层的区间处于围岩准平衡带负载层或平衡带内及中断裂亚带内,属于准上行开采区间,施工制定合理的技术措施,可以进行上行开采㊂10-1与8-3煤层之间的层间距40．56~ 82．98m,平均层间距56m㊂按实际采高2．0m作为采厚,最小层间距40．56m计算,则:K=H M11=40．562．0=20．28故按照比值分析法的评判标准,8-3煤层位于10-1煤层覆岩平衡带以上,可正常进行上行开采㊂3．2㊀ 三带 判别法钻孔和井巷揭露资料表明,10-1与8-3,9-3煤层间岩性一般为粉砂岩㊁细砂岩和中砂岩,属松软-中硬岩层㊂根据‘建筑物㊁水体㊁铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程“,煤层开采条件属于缓倾斜煤层长壁垮落法开采,按照公式[7-8]计算10-1煤层全部垮落法开采后的垮落带㊁导水裂缝带高度见表3㊂表3㊀10-1煤层开采后的垮落带和裂缝带高度计算煤层号距上一煤层最小层间距/m最大采厚/m最大垮落带和裂缝带高度/m垮落带中硬软弱裂缝带中硬软弱10-117．602．09．246．035．031．0由表3分析可知,10-1煤层开采后裂缝带高度31m,大于10-1与9-3煤层最大层间距29．72m,导致9-3煤层的内部结构发生中等程度破坏,对8-3煤层基本没有影响,10-1煤层开采后,制定一定的技术及安全措施可以对9-3煤层进行开采㊂3．3㊀数理统计分析法煤炭科学研究总院根据我国煤矿上行开采的部分实例,分析回归出求算下部一个煤层采动影响的上行开采的必须层间距H的经验公式:H>1．14M2+4．14+M S[9]式中,M为下煤层采高,m;M S为上煤层厚度, m㊂矿井10-1煤层实际采高2．0m,9-3煤层厚度2．0m,两煤层最小层间距为17．60m,按照上述经验公式计算:H=1．14ˑ2．02+4．14+2．0=10．7 (m),结果小于煤层最小层间距17．60m㊂采用数理统计分析法,10-1煤层和9-3煤层层间距满足上行开采判别准则㊂4㊀8-3,9-3煤层回采工作面合理布置研究4．1㊀采动影响的空间关系图5反映了反程序开采后采空区上覆岩层移动盆地的特点[10]㊂由图5可知,下部边界影响区斜长l x为:l x=H cotα+β0()+cotψ1[]上部边界影响区斜长l s为:l s=H cotγ0-α()+cotψ2[]走向边界影响区斜长l z=lψ3+lδ0,即:l z=H cotψ3+cotδ0()式中,H为上下煤层间距,m;α为煤层倾角,3~ 21ʎ,取平均12ʎ;β0,γ0,δ0分别为下部边界角㊁92王传华等:近距离煤层上行开采可行性研究2017年第2期图5㊀采空区上覆岩层移动盆地上部边界角㊁走向边界角;ψ1,ψ2,ψ3分别为下部充分采动角㊁上部充分采动角㊁走向充分采动角㊂根据矿井8-3,9-3,10-1煤层所处区间的岩性,取γ0=60ʎ,β0=δ0-0．7α,δ0=60ʎ,ψ1=ψ3-0．5α,ψ2=ψ3+0．5α,ψ3=60ʎ,则10-1煤层的开采边界影响区计算结果见表4㊂表4㊀10-1煤层开采的边界影响范围煤层号距10-1煤层的平均间距/m l x/m l s/m l z/m 9-321．025．728．324．2 8-356．068．575．464．7㊀备注:层间距按平均层间距计算由表4可以看出,由于10-1与9-3煤层层间距较小,10-1煤层开采后其边界影响对于9-3煤层开采仍然较强,由于上部边界影响区范围内的煤层及其围岩在覆岩移动盆地形成过程中会发生一定程度破坏,因此,8-3,9-3煤层内布置的区段巷道应尽量布置在上部煤层边界影响区范围之外,降低巷道维护的难度㊂4．2㊀8-3,9-3煤层与10-1煤层开采的时间关系上行开采时,上下煤层回采应有一定的间隔时间,否则,即使有足够的层间距,在回采上部煤层时,仍然会出现压力大等困难情况㊂根据岩移理论,下位煤层开采后,上位煤层的稳定时间取决于层间距㊁层间岩性以及顶板管理方法㊂对于全部垮落法开采,需根据10-1煤层距9-3,8-3煤层的距离,按经验公式1估算10-1煤层的移动延续时间T㊂经验公式1:T=2．5H 式中,T为移动延续时间,d;H为最大层间距, m㊂由此可知,10-1煤层开采后的9-3煤层移动延续时间分别为:T10-9=2．5ˑ29．72=75(d)10-1煤层开采后的8-3煤层移动延续时间分别为:T10-8=2．5ˑ82．98=207(d)按照经验公式2,上下煤层的开采时间间隔为:经验公式2:T=0．08k+3(月)式中,k为采动影响倍数㊂由此可见,时间间隔应至少在4个月以上㊂为安全起见,两者取其大,10-1煤层开采后9-3开采时间间隔应不小于4个月,8-3煤层开采间隔时间应不小于7个月㊂6㊀结㊀论(1)9-3煤层位于下部10-1煤层开采的围岩准平衡带负载层及中断裂亚带内,为准上行开采区间,制定合理的技术措施,可以进行上行开采㊂8-3煤层位于10-1煤层覆岩平衡带以上,可正常进行上行开采㊂(2)9-3煤层应至少在10-1煤层开采4个月后㊁8-3煤层应至少在10-1煤层开采7个月后待覆岩运动稳定后再进行准备工作㊂(3)8-3,9-3煤层顶底板均存在应力集中现象,从避免巷道受到集中应力影响角度分析,8-3,9-3煤层区段巷道应向10-1煤层采空区方向错动,避开10-1煤层实体煤区域和区段煤柱区域,将其布置在10-1煤层采空区上方㊂[参考文献][1]张京超,续文峰．复杂地质条件近距离煤层上行开采技术研究与实践[J].煤矿开采,2014,19(5):33-35．[2]刘天泉．用垮落法上行开采的可能性[J].煤炭学报,1981, 1(2):18-28.[3]安丰存,高㊀琳,孙海民．浅埋厚煤层开采导水裂隙带发育高度判断方法[J].煤炭技术,2015,34(12):107-109. [4]李光辉,张国辉．受水害威胁煤层上行开采技术研究[J].中州煤炭,2013(8):14-20.[5]宗彩建,尹增德,刘进晓,等．济二3上近距离煤层上行开采可行性研究[J].煤炭技术,2016,35(10):59-60. [6]蒋金泉,孙春江,尹增德,等．深井高应力难采煤层上行卸压开采的研究与实践[J].煤炭学报,2004,29(1):1-6.(下转99页)03总第135期煤㊀矿㊀开㊀采2017年第2期出从零开始逐步增加的趋势,当工作面推进9d 时3个测点浓度最大,此时1号测点距离工作面约90m,2号测点距离工作面约110m,3号测点距离工作面约130m,3个测点的CO 值均达到70ˑ10-6以上,意味着自燃带里面的遗煤出现了低温氧化的现象,煤的温度开始增加,这时该区域的浮煤或许已经临近自燃的温度㊂5 结束语(1)针对浅埋煤层群开采隐蔽火源位置难以识别的特点,采用新研发的煤矿火灾多参数监测系统可大范围㊁高效率㊁24h 实时监测高温火源点位置,为煤层群开采自然发火提供先进的监测手段㊂(2)为避免煤层群开采自然发火应该防止煤层间及地表漏风,以免引起大面积高温区域,一旦有CO 等指标气体异常情况,应该采用煤矿火灾多参数监测系统,利用分布式光纤测温及井下就地束管监测原理,锁定高温火源点,实现高温火源点的有效治理㊂[参考文献][1]张辛亥,李㊀昊,等.补连塔煤矿上覆采空区大面积火区综合治理技术研究[J].煤炭工程,2014,46(2):52-54．[2]张辛亥,席㊀光,陈晓坤,等.近距离煤层群开采自燃危险域划分及自燃预测[J].煤炭学报,2005,30(6):733-736．[3]韩春晓.高瓦斯煤层群煤柱综采工作面立体抽采技术研究与实践[J].煤矿开采,2015,20(4):118-119,129．[4]马㊀曙,杨明涛,李晓华,等.高瓦斯自燃煤层采空区瓦斯抽采及防灭火技术实践[J].煤矿开采,2012,17(1):83-85．[5]王长元,王正辉,岳超平.易燃高瓦斯综放面煤层自燃综合防治技术[J].矿业安全与环保,2007,34(5):56-58．[6]邵㊀昊,蒋曙光,王兰云,等.尾巷对采空区煤自燃影响的数值模拟研究[J].采矿与安全工程学报,2011,28(1):45-50．[7]周瑜苍,郭㊀璋,李朝辉.特厚易自燃煤层综放工作面自燃三带划分及防灭火技术[J].煤矿开采,2016,21(1):105-107．[8]徐圣集.冯家塔矿易自燃煤层采空区火区火源探测研究[J].煤矿开采,2016,17(3):93-95．[责任编辑:李㊀青]ʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏ(上接30页)[7]马立强,汪理全,张东升,等．近距离煤层群上行开采可行性研究与工程应用[J].湖南科技大学学报(自然科学版),2007,22(4):1-5.[8]尹增德．采动覆岩破坏特征及应用研究[D].泰安:山东科技大学,2007.[9]冯国瑞,任亚峰,王鲜霞,等．白家庄煤矿垮落法残采区上行开采相似模拟实验研究[J].煤炭学报,2011,36(4):544-550.[10]汪理全．上行开采技术[M].北京:煤炭工业出版社,1995.[责任编辑:周景林]ʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏ(上接50页)形情况,与原支护时相比,砂岩与砂质泥岩混合段和砂质泥岩段围岩顶底板和两帮移近量分别降低了86．4%和90．1%,78．5%和89．9%,从而定量地说明新支护设计方案的合理性和科学性㊂(2)根据-800m 水平南翼轨道上山的变形破坏特征,分析得出其主要影响因素包括围岩性质㊁围岩地应力㊁采动影响和施工设计,针对各种影响因素,可采用 对症下药 的方式,对深部软岩巷道进行维护与治理㊂(3)鹤煤三矿-800m 水平南翼轨道上山属于深部软岩巷道,巷道断面大且穿越不同岩性岩层,地质条件相对复杂,因此整体上表现出与一般软岩巷道不同的变形破坏特征,研究成果可为相似地质条件下巷道维护与治理提供参考㊂[参考文献][1]余荣春．深部软岩回采巷道支护方案分析[J]．煤炭技术,2015,34(7):88-89．[2]王云平,赵德深,郭东亮．采动作用下孔隙水压力对深埋软岩巷道稳定性的影响[J]．煤矿安全,2016,47(2):200-203．[3]李㊀宁,刘乃飞,张承客,等．复杂地质中城门洞型隧洞围岩稳定性快速分析与设计方法[J]．岩石力学与工程学报,2015,34(7):1435-1443．[4]齐㊀干,李占金,唐强达,等．深部大断面软岩巷道变形力学机制及耦合支护设计[J]．采矿与安全工程学报,2009,26(4):455-459．[5]李为腾,王㊀琦,李术才,等．深部顶板夹煤层巷道围岩变形破坏机制及控制[J]．煤炭学报,2014,39(1):47-56．[6]王㊀超,伍永平,赵自豪,等．深部软岩巷道变形破坏监测分析[J]．煤炭科学技术,2010,38(11):45-47．[7]杨利平,张凤杰．深部软岩巷道支护围岩结构的变化规律研究[J]．煤炭技术,2014,32(6):19-22．[8]陈晓祥,勾攀峰,范增哲,等．深井高应力高突区域回采巷道变形特征及控制[J]．采矿与安全工程学报,2013,30(3):363-368．[9]李国良,朱永全．乌鞘岭隧道高地应力软弱围岩大变形控制技术[J]．铁道工程学报,2008(3):54-59．[10]谢广祥,常聚才,张永将．谢一矿深部软岩巷道位移破坏特征研究[J]．煤炭科学技术,2009,37(12):5-8．[11]孟庆江,刘喜忠,李国锋．兴安矿深部软岩巷道底鼓控制对策[J]．煤矿开采,2008,13(4):63-65．[责任编辑:于健浩]99邢㊀震:近距离煤层群开采上覆煤层自燃危险区域探测技术2017年第2期。
建下近距离煤层条带开采煤柱稳定性研究
业于安徽理 工大学资源 与环境工程 系， 皖北煤 电集 团百善煤 矿助理工程 师。
用风锤造孑 ， Ｌ 孔径为 ４ ｍ。注浆孔形成后 ， ２ ｍ 用 扫孔 器吹 净孔 内煤 岩 ， 即可 下人 注浆 管 ， 露长 度 不 外 超过 ５ ｍ，采用锚 固剂 固管 ，固管后方可进行注 ０ ｍ 浆。 注浆管均采用规格为 ２ ． ｍ× ． ｍ的普 ６９ ｍ ２８ ｍ 通焊管。注浆管长度 ， 深孔 １５ 浅孔 ０ ６ 。 ． ｍ， ． ｍ
一
喷浆一验收合格后 先造浅孔一下注浆管－ 注 ＋ 浆一 造深 孔＿ 下 注浆 管＿ 注浆 。 ÷ ＋
１ ３ ６ 造 孔及 注 浆 管埋设 ．．
个整体 ， 形成了支护壳体 ， 提高了巷道 的强度和刚
度， 并且 通 过该方 法 有效 地控 制 了巷道 变形 ， 降低 了
巷道后期修护工程量 ， 提高了效率 ， 保证 了工作面的 顺利安装及 回采时的行人 、 通风和运输 ， 对类似地质 条件下的巷道加 固有较好的借鉴作用。
性 的 结论 。 关键 词 ： 距 离煤层 ； 留煤 柱 ； 齐方 式 近 保 对 中图分类 号 ：Ｄ ２ Ｔ ３５ 文献标 志码 ： Ａ
条带开采时 ，保留煤柱支撑上覆岩层的移动变 形， 其稳定性直接影响到地表的沉陷变形 ［ 。 １ 但在 － 近距离煤层条带开采时 ，影响保留煤柱稳定性 的因
李 旺 程远伟 邹永沼 ， ，
（．开滦集团 蔚州矿业公司 ，河北 张家 口 ０ ５ ０ ；２ １ ７ ７０ ．中国矿业大学 矿业工程学院 ，江苏 徐州 ２ １１ ） ２ １６
摘
要： 在近距 离煤 层条带开 采 时， 留煤柱 的稳定 性 ， 保 直接影 响地 表 的沉陷变形 ， 影响 但
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２
１ ． ６ ０ ． ６ ２ ． ６
１ ． ８
１ ． ５ ０ ． ５ ２ ． ４
后可 以开采 ； 当上部煤层 处于 弯 曲带 时 ， 上部 煤层整 体
移动 的基本结构不 受破坏 ， 可 以开采 。
卜 覆岩 层
细 砂 岩
砂 浈 粘 土岩
０ ＾怛
１ ６ ４ ． ３
５号煤开挖空 间周 围的岩体 向开挖 空间 内移动 ， 顶
力及其 围岩 变形 。 岩层 物理 力学参 数 ， 如表 １ 所示 ， 数值 模拟物理模 型 ， 见图 １ 。
表１ 岩层的物理力学参数 岩层
细 砂 岩
构简单 ， 稳定可采 ， 其顶板较平缓 ， 岩性主要为粉砂岩 、 细 砂岩， 属坚硬顶板。６ 号煤层厚度 ３ ． ５ ～ ４ ｍ， 平均厚度 ３ ． ２
（ 大同鹊 山高家窑煤业有 限责任公 司 ， 山西 摘 大同 ０ ３ ７ １ ０ ０ ）
要： 根 据崔 家寨矿 实际的 开采 条件 ， 运 用理论 分析 及数值模拟试验 ， 研 究崔 家寨矿采 用近 距 离煤层上行 开采技 术
的 可行 性 。
关键词 ： 近 距 离煤 层 ； 上行 开采； 三 带 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｄ ８ ２ ３ ． ８ １ 文献标识码 ： Ａ
第３ ３ 卷 第４ 期 ２ ０１ ３ 年４ 月
山西煤 炭 ＳＨＡＮ ＸＩ ＭＥｌ Ｔ ＡＮ
ＶＯＩ ． ３ ３ ＮＯ． ４ Ａｐｒ ２０１３
分布 、 裂隙分 布 、 位移矢量 、 垂直应 力 、 水平 应力 曲线见 图２ 。图 中位移矢量 图 中的箭头代表 位移 的方 向， 箭 头
密度 ｄ
／（ Ｎ・ ｍ。）
摩擦角 ｌ 厂 粘结力 Ｃ 抗拉强度 ｔ
／ （ ｏ ） ／ ＭＰ ａ ／ＭＰ ａ
２６ ｏ ｏ
３ ０
２ ． ６
２ ． ４
砂 质 粘 土 岩 粉 砂 岩 ６煤 层 粉 砂 岩
２ ５ ０ ０ ２ ５ ０ ０ １ ３ ５ ０ ２ ５ ０ ０
收稿 Ｅ ｔ 期： ２ ０ １ ２ 一 ｌ ｌ 一 ３ Ｏ
图１ 数值模拟的物理模型
４ 数值计算结果分析
５号煤开挖计算 稳定后 ， 顶板 冒落 、 岩层 活动 、 三带
作者简 介 ： 侯宪明（ １ ９ ６ ８ 一 ） ， 男， 山西大 同人 ， 大学专科 ， 助理工 程师 ， 从 事煤矿 安全生产 工作 。
ｌ Ｉ Ｉ Ｅ圆圈
。 ｓ Ｉ 州 Ｒ 一 ｝
山 西 煤 炭 ＳＨＡＮ Ｘｌ ＭＥｌ Ｔ ＡＮ
第３ ３ 卷
第４ 期
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ０ ５ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ０ ５ ０ — ０ ２
崔家寨矿近距离煤层上行开采的可行 研究
侯宪明
： ６ ． ５ ８
… ． １ ６ ． ４ ８Ｉ ， ５号煤 顶板岩层 主要有 细砂 岩 、
一一 一
研 ｆ
ｌｊ ． Ｉ ｊ
中砂岩等组 成 ， 属中硬岩层 。冒落带高度 算 式如下 ：
Ｈ ｍ ＝ Ｉ Ｏ Ｏ ， ， ￣ ， Ｍ／ （ ４ ． ７ Ｘ Ｍ＋ １ ９ ） ±２ ． ２ ＝ １ ０ ． ７ １ ±２ ． ２ ．
煤层 将遭受 严重破 坏， 无法 开采 ； 当上部煤 层处 于裂缝 带时 ， 煤层发 生 中等程 度的破坏 ， 采取 一定 的安全措 施
粉砂岩
细砂岩 ５煤 层 底板岩层
２ ５ ０ ０
２ ６ ０ ０ ２ ５ ０ ０ ２ ５ ０ ０
２ ８
２ ５ ２ ０ ３ ０
ｍ， 倾角小于 ８ 。， 为稳定可采煤层。６ 号煤层与 ５ 号煤层
的层间距 １ ６～ ３ ２ ｍ， 平均 ２ ２ ． １ ２ ｍ， 属于近距离煤层群 。 根
据 地质勘探资料 ， 由于周边小煤矿对 ５ 号煤破坏性开采 ，
使５ 号煤层形成 了不 同大小的采空区 ，迫使崔家寨矿不 得不采用 近距离煤层上行开采技术开采 ６ 号煤层 。
＿ Ｆ 覆岩层
Ｉ 工 工
４ ０ ０
Ｉ 工 Ｉ
Ｉ ４ ０
Ｉ 工
单位 ： Ｉ Ｔ Ｉ
以上计 算结果 ， 由５ 、 ６号煤层 间距 ２ ２ ． １ ２ ｍ 可知 ： ５ 号煤 上方直接顶处在 冒落带范 围之内 ， 老顶处在裂隙带 下 位岩层中 ， 裂隙较发育 ， ６号煤位 于 ５ 号煤开采后 的裂 隙带 中部 。 ６号煤在采取一定安全措施后可 以进行 回采 。
２ ３ ２ ５ ２ ０ ３ ０
１ ． ５ １ ． ６ Ｏ ． ６ ２ ． ６
１ ３ １ ． ５ ０ ． ５ ２ ． ４
２ 理 论 分 析
当煤层群 中的下部煤 开采后 ， 其上部岩层将受 到一 定 程度 的破坏 ， 根 据破坏程 度 的不 同 ， 可 将岩层 分为垮 落带 、 裂隙带 、 弯 曲下沉带川 。 当上部煤层处 于 冒落带时 ，
粉砂岩 粉砂岩
笔 Ｈ １ Ｉ
Ｉ １ ２ ． １ ６ ｌ ７ ＿ ３ ８
、Ｘ
裂隙带高度 Ｈ 算式如下：
Ｈ ＝ １ ０ （ １ ． ６ Ｘ Ｍ＋ ３ ． ６ ） ±５ ． ６ ＝ ３ ９ ． １ ９ ±５ ． ６ ．
Ｉ
Ｓ ・
Ｉ ４． ８４
１ 煤层概况
崔家寨矿 主采 ６ 号、 ５ 号煤层 ， 生产能力 １ ８ ０万 。 ５ 号煤层平均厚度 ４ ． １ ｍ， 埋深 ３ ５ ０ ～ ４ ０ ０ ｍ， 倾角 ０ － ８ 。； 结
３ 数值模 型建立
根 据崔家寨 矿 回采 工作 面的实 际开采 条件 ，采 用
Ｕ Ｄ Ｅ Ｃ计算 软件 建立水平数值计 算模型 ， 按 ５号煤 开挖 后“ 三带 ” 的特征 ， 研究 ６ 号煤在 ５ 号煤 开挖后 的围岩应