草埠新村下冒落条带开采的试验.pdf

山 东煤 炭科 技 1 9 9 4 年辜卫 期 试验研 究 ， 2 草埠新村下冒落条带开采的试验 临 沂矿务局 查垒 _ ． r 2 3． 摘 要草埠煤矿 四采 区地表 上部建 有 8 0 0余户 的草埠斯村 。在庄下压 煤 的情况 下， 本文利用 冒落杂带开采理论并通过实践， 成功地 回收了庄下大部分煤炭资源， 同 时节约了近 3 0 0万元二次搬迁费。 关键词 冒落条带村庄下 开采试 验 草 埠煤 矿 位 于 山东省 淄 博市 沂源 县境 内， 属 鲁村镇管辖 。 井 田为一断块盆地 的次级 单斜构造 ． 周围环山， 地表丘陵起伏． 海拔高 度 一盘为 3 0 0 ～ - b3 6 0 m， 区 内草 埠 河 为汇 集上游冲沟形成的季节性 河流， 从北往南流 经井 田中部 。 该矿以斜井开拓。 主要开采石炭系九煤、 十 1 煤 、 十 c 2 - a 煤 。1 9 7 6年矿 井开始 “ 挖潜 、 改 造 ” 。为 解放 2 4 8 ． 4万 t 村庄压煤 ， 提高矿 井 生产能力 ． 经上级 批准于 1 9 7 7年将压在该矿 二采 区范围以上的丁家庄、 草埠两个 自然村 共 8 4 9 户民房， 全部搬迁至矿区西南的草埠 河西 岸及 四采 区煤 层 开采影 响范 田 以外 ， 建 成草埠新村．经十年发展， 草埠新村逐渐南 移 ， 压至四采区浅部之上 见图 1 。 1 9 8 8年随 募 T ／ 着 生产接续发展 ， 需 要开发 四采 区， 由此提 出 了村下压煤 的开采 问题 。 1 四采区概况 四采区属 该矿一个边残采 区。它因深部 F 6走 向断 层阻隔 ， 形成 利用 十1 6 0 m 水 平大 巷作下 山开拓 。该 区距辅助提升斜井 9 0 0 m， 上 边 界是 1 6 0 m 水 平大 巷 以上 是 充砂采 空 区 ， 下部是 F 6走向断层与 十t ”， 煤相交 于 士O ml 南是煤层侵蚀边界 l 北有 F 6断 层与 采 区斜交 为界 。因受第 三系紫砂 页岩 的侵 蚀， 该 区九煤基本被 剥蚀掉 ， 剩 余十m煤、 十【 煤 总地 质储量 为 8 7 ． 4 9万 t ， 可采储 量 53 ．2 7 万 t 。 其 中 庄 下 压 煤 图 1中 1 2 3 4 范 围 地 质 储 量 3 7．3 2万 t， 可 采 储 量 仗” ， 就是在 1 9 9 3 、 1 9 9 4年投资建设 的基础 上 ， 1 9 9 5年 多种 经 营第 三 产业 继续 大 发 展 ， 总产值达到 2 ． 5亿元 ． 销售利润达到 2 0 0 0万 元 ， 争取在原煤生产不亏损 的前提下 ， 利用多 种 经营逐 步消 化全局 的营业 外支 出， 全 面调 整 产品结构 ， 实现 全局 自负盈亏。 多种经营 第三 产业推 进科 技进步 ， 要从 实 际出发 ， 因地制宜 ， 扬长避短 ， 发挥 优势 ， 以 提高 经济效 益为中心 ， 着力 点要放在 新技术 、 新工艺 、 新装备 的推 广应 用和科 技成果 的转 换应 用上 ． 为增 强矿区经济实力 、 振兴矿 区经 济 敞出新贡献 。 古城矿井煤炭储量丰富 ． 地理位置优越， 是 临沂矿区的“ 希望工程 。目前， 古城矿井 设计 9 0 万 t ／ a 筹建工作顺利进行， 为振兴 发 展临沂矿 区经济 迈 出了坚实 的一步 ， 我 们 要采用新技术、 新装备、 新工艺， 精心组织施 工 ， 争取高质量、 高速度、 高标准地早 日建成 现 代化矿井 。 临沂矿 区情 况 比较 特殊 ， 当前 困难 比较 多 。我 们决心在 江泽 民同志为核心的党 中央 领 导下 ， 深化 改革 ， 转换 企业机 制 ， 依靠科 技 进步 ， 在社会主义市场 经济中求发展 ． 努 力振 临沂矿 区经济 。 O 维普资讯 l 9 9 4 年茹2 期 山 东 煤 炭 科 技 5 因 1 革埠矿 四 束珏井 上下 开采 对胃 l 【 因 1 6 ． 6 7乃 t 。 区内现 已探 明的 断层有两条 。 即 F1 8倾 斜 断层 ． 落差 0 ～ 3 5 m， 倾 角 6 5 。 l F1 7倾斜 断 层 ， 落差 0 3 0 m。 倾角 6 5 。 。上述两条 断层对 该 区煤 层连续性 和正 规性开 采 ， 带 来 不利 影 响 。 2 开采变形预计 该矿 井下用走 向长壁 采煤 。 全部 冒落法 管理 顶扳 。为预测采动 后地面发生移动变形 而 引起农 村房屋 发生 破坏 。 进行地 表 移动变 形 预计 。 2 ． 1开采技术 数据 十 煤 ． 煤 厚 0 ． 8 5 m， 『 为顶 0 ． 4 m， 随开采 冒落 ， 采高 1 ． 2 5 m， 顶 板 为 I I ． 3 m 厚 的 灰黑 色粉 砂页岩 。 十 c 煤 包括 夹石 采厚 0 ． 8 5 m 实际煤 厚 仅 0 ． 5 m ， 十t 与 十m煤 问距 m， 为灰 白色 粉砂质页岩 。 十 m煤 与 十 煤 问 夹矸 0 ． 3 ～1 ． 2 m， 因 夹矸较 厚 。 全 区十 m煤 局部可采 。 开 采区地面标高 - b3 3 3 m， 井下开采上 界 1 5 4 m， 下 界 3 0 m 即 开 采 上 垂 探 H 一 1 7 9 m。 下 垂 探 H 一 3 0 3 m ， 平 均 走 向 D 7 5 0 m， 倾斜 D- 2 4 8 m， 平均 倾角 0 3 0 。 。 2 ． 2 变形参 数选取 参 照 建筑 、 水 体 、 铁 路及 主要 井巷煤 柱 留设与压煤开采 规程 以下简称规程 ， 选 取 地表移动和变形 对数 下 山边 界 角 6 n ～0 ． 8 r --5 1 ； 上 山边 界 角 y c ， 6 。 一 7 5 。 ； 走 向边 界角 6 ． 一7 5 。 i 维普资讯 6 山东煤 炭科 技 1 9 9 4 耳奉2 期 表 土 松 散 角 一4 5 。 ． 松 散 层厚 度 h一 1 2 m I 倾斜煤 层全部 冒落 ， 对软弱顶板 ， 地表 下 沉系数 n取 0 ． 8 I 主要 影响 角 的正 切值 t B B一般 为 1 ～ 2 ， 取 2 ； 水平移动系 数 b按 规程 中枣庄矿 区经 验 ， 走 向 方 向在 0 ． 2 7 ～ 0 ． 3 5间， 取 0 ． 3 5i 烦 斜方 向水平移 动系数取 0 ． 3 4 I 最 大 下 沉 角 0 ， 枣 庄 矿 区资 料 为 9 0 o 一 0 ． 7 a 一 6 9 。 ； 充分 采动角按 规程 附表 5 4资料 ， 覆 岩中软 ， 走向充分采动角 9 a 6 0 * ； 上 山充分 采动角 一饥一0 ． 5 a 4 5 。 I 下 山充分 采动角 l a 0 ． 5 口 一 7 5 。 2 ． 5变形预计 若仅 以十 煤 按初 次 采动 、 全部 冒落管 理顶板 。 其 变形 预计如下 ； 1 最大 下沉 W 一 M1 1c 0 s a一 8 66 m m 2 主要影 响半径 下 山 f l Hl ／ t B B 一1 5 1 ． 5 m 上 山 f 2 一H 2 ／ t g 8 9 ． 5 m 走向 ； f l C H1 H2 ／ 2 3 t g B 一1 2 0 ． 5 m 3 倾斜 下 山 i l w ／ r l 一5 ． 7 l mm 上 山 t i 2 一 w ／ f 2 9 ． 6 8 ram 走向 i 3 一w ／ f a 一7 ． 1 8 ram 4 曲率 下 山 Kl 一士1 ． 5 2 w ／ r } 一 士 0 ． 0 5 7 X1 0 - 3 ／ m 上 山 K 一士 1 ． 5 2 w ／ r ； 士 0 ．I 6 4X I O ／ m 走 向 K 3 一 1 ． 5 2 w ／ f ； 一 士 0 ． 0 9I 1 0 -3 ／ m 5 水平 移动 走 向 U 一bw 一 3 0 3 ．I m 6 水平 变 形 下 山 ￡ 1 士 1 ． 5 2 b w ／ r 1 一 士 2 ． 9 5 l mm／ m 上 山 e 2 一 士 1 ． 5 2b w ／ f 2 一 士5 ． 0 ram／ m 走向 ； ￡ 3一士1 ． 5 2 b w ／ r 3 士3 ． 8 2 0 mm／ m 从上述 计 算结 果看 出 ， 仅 以十 煤开 采 对草埠新村砖石结构 民房将构 成 I n “ 或 Ⅳ级破 坏程 度 ． 若再 加上十 煤 的联 合开 采 ， 变形 迭加 ， 地表 民房破坏程度将更剧 烈。 2 ． 4 栗 动范围 1 采动程度系数计算 走向 n a k 3 D3 ／ H 。 一 2 ． 6 7 1 充 分 采动 。 式 中 k a 一1 ／ 2 t g a 一0 ． 8 6 倾斜 n ， 一k - D- ／ Ho 一 0 ． 8 6 1 即 a [ 3 Ht ／ 2 t H 1 2 5 一 1 3 b 4 ． 74 ～ 5． 78 m 式 中 f 上覆岩层平均容重 2 ． 5 t ／ m 4 按煤柱极限承受能力 三 向受 力状 态 计 算 威尔逊公式 ， 煤柱能 承载 的最大载荷为 P 4 r H a一 4 ． 9 2 M H 1 0 一 e／ m 煤柱实际承受载荷为 P ’ 一r E l - [ a b ／ 2 一 2 H-b ／ o ． 6 ] t ／ m 为保证煤柱 强度 ， 必须满足 P ≥P ’ 即 a ≥ 6 ． 5 6 M H X 1 0 号 一 丽 b z 7 ．8～ 9 ．4 m 如煤柱 中间做 联络 巷 a ≥ 6 ． j 6 d M H 1 0 b d ／ 3 4 3 ． 0 4 M 0H 1 0 - 4 --b d／ 3 ． 6 H ／ d一 6 ． 5 6 MH 1 0 一 。 7 ． 8 ～ 1 0 ． 2 m 式 中 d 工作面斜 长 6 0 m。 根据 上述 计算值 ， 同时考 虑下述 因素 ① 若十 m煤深部变好 ， 将与 十 煤合采 ， 工 作面 采高一般大于 2 ． 1 m。 ② 工作面 内出现小断 层 的可能， 将降低煤柱强度。 ③该矿第一次采甩 条带 开采 ， 经验不 足。综上原 因 ， 确定四 采区 条带开 采时 的采宽 b取 1 5 m， 煤 柱 留宽 a取 I 5 m， 同时上下 煤层开采时采空区竖 向对齐 。 工作面采 出率 q b ／ a - } - b 一5 0 冒落条采预计变形值 最大 下沉 WmM ” c o s 3 0 一 1 8l m m 冒落条 采地表 下沉 系 数很小 ， 资料 摧荐 在 0 ． 0 5 ～0 ． 1 5间 ， 取 n 0 ． 1 倾斜 t 上山i 2 w． ／ t 2 2 ． 0 2 ra m 走 向i 3 一w ／ r 3 1 ． 5 0 ram 曲率 上 山K2一士1 ． 5 2 W．／ t ； 士0 ． 0 3 41 0 ／ m 走 向K 3 一士1 ． 5 2 W．／ r i 一 士0 ． 0 1 81 0 ／ m 水 平变形 ； 上山 E 2 一 士 1 ． 5 2b w ／ r 2 士 1 ． 0 4 ram 走 向 一 士 1 ． 5 2b w 3 一 士 0 ． 7 9 9 mm 以上数值表明均小于砖石结构民房 、I 等破坏程度 以下。采动过 程中 为掌 握变 形发 展趋势 ， 矿 曾在四 采区地表 十字 形布 置两 条 观测线 ， 总 的变形数据很 小 。 4 几年开采实践 四采 区因倾斜 方 向较 短 ， 开 采 后达 不到 充分采动 ， 在实际布置 区段时， 采区南翼除上 部 两个 区段 试行 冒落条 带开采 外 ， 其 余离 民 房远 的范围 ， 仍采用 垒 冒落法管理 顶板。 该 区 从 1 9 8 8 年开始回采， 至今五年余， 草埠新村 采动范 围内房屋未发现任何斑裂缝 ， 民房完 好 无损。 到 目前 巳安全 出煤 2 5万 t ， 除 庄下 压 煤大 部 分采 出外 ， 同时 为 国家 节 约 了近 3 0 0 万元 的二次搬迁 费。 皖 、 鲁 、 彭召开第七次开采专 业会 议 皖 、 鲁 彭 两 省一市 第七 次开 采专业 技 术交 流 会， 于 】 9 9 3年 1 0月在江 苏 省无 锡市 召开。会 卜 交 流 了采煤技 _术的新科研成果和 经验 ， i 临沂局褚墩煤 矿的论文 近含水层下疏 降开采 受到与 会专家 、 学者的 一致 赞誉 。 临 沂 局 科 枝 处 维普资讯