钱家营矿煤层上行开采设计与应用.pdf

S e r i a l No ． 48 2 J u n e ． 2 0 0 9 现代矿业 M0RDEN MI NI NG 钱家营矿煤层上行开采设计与应用 李 明 蔡忠超 辽宁工程技术大学 总 第 4 8 2期 2 0 0 9 年 6月第6期 摘要 总结了开滦钱家营矿上行开采的实践经验 ， 对上行开采法在煤矿设计 中应用的可行性 及使用效果进行了分析论述。为其它类似条件矿山实行上行开采法提供了参考依据。 关键词 上行 开采 ； 设计 ； 应 用 中图分类号 T D 8 2 3 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 4 - 6 0 8 2 2 0 0 9 0 6 - 0 0 8 9 - 0 2 钱家营矿是现代化高产 、 高效矿井 ， 1 9 8 8年 1 2 月投产 ， 设 计年产量 4 0 0万 t ， 2 0 0 6年产量 已达 到 5 5 3万 t 。由于地质条件复杂 ， 煤层赋存条件差 ， 再 加上井田大部分可采储量都被村庄所压 、 矿井产量 逐年增加等原因， 造成井田内采掘衔接的矛盾突出。 为了改善矿井生产衔接紧张的矛盾 ， 实现资源储量 挖潜和回收， 提高矿井回采率 ， 延长采区和矿井的服 务年限， 钱家营矿选择部分区域进行了上行开采。 1 工作面概 况 1 ． 1 工作面与相邻的关系 以 1 3 5 7工作面为例进行描述。1 3 5 7工作面位 于三采区东部 ， 其倾斜上方为 1 3 5 6东工作面已回采 完毕 ， 倾斜下方为 1 3 5 8东设计工作面 ， 下伏 7煤层 1 3 7 7工作面 、 1 3 9 7工作面 已回采完毕， 下伏 9煤层 为 1 3 9 7工作 面、 1 2 ． 1煤层 压茬工作 面暂无工 程。 1 3 5 7工 作 面标 高 一4 9 6 ． 7～ 一 5 4 9 ． 5 m， 走 向长 8 1 6 m， 倾斜长 1 1 7 m， 面积9 5 4 7 2 m ， 可采储 量 1 6 5 0 7 1 t 。煤层总厚 0 ． 4～2 ． 4 m， 平均厚 1 ． 4 m， 煤层倾 角 4 。 一l 5 。 ， 平均倾角 7 。 ， 煤层结构较稳定 ， 变异系 数2 2 ％。工作面中部及切眼附近有薄煤带， 煤厚小 于 1 ． 3 m， 工作面 中部及东部有古河流顶板 冲刷带 直接顶板缺失 ， 煤层走 向稳定 N 5 0 。一 7 0 。 。1 3 5 7 下伏 1 3 7 7工作 面走 向长度 5 4 4 m， 倾斜长 1 4 0 m， 煤 层厚度 2 ． 1 ～4 ． 4 m， 平均3 ． 4 5 m， 倾角 4 。～ 9 。 ， 平均 5 。 。1 3 5 7下伏 1 3 9 7工作 面走 向长 7 4 6 m， 倾 斜长 1 5 1 m， 面积 1 1 2 6 4 6 m 。周期来压步距 1 0～ 2 0 m。 1 ． 2 工作面地质情况 该工作面位于南阳庄背斜西翼 ， 掘进 中共揭露 断层 5条， 其中 F F 对 回采影响较大， 造成局部 李明 1 9 8 3一 ， 男， 汉族 ， 天津市宁河县人 ， 硕士研究生 ， 主要 从事矿 山压力及其控制方面的研究 ， 1 2 3 0 0 0辽宁省阜新市。 薄煤及全岩 见表 1 。其他断层对回采均有不同程 度的影响， 另工作面中部及东部有顶板冲刷及三条 薄煤带 ， 给回采带来一定影响。 表 1 1 3 5 7工作面地质构造情 况 1 ． 3 工作面水文地质情况 3采区 5煤层顶板含水层富水性较强 ， 受下伏 7 煤层各工作面开采 的影响， 本 区域顶板水 已接近疏 干状态。1 3 5 7工作面受下伏 1 3 7 7东开采影响较为 严重 ， 尤其接近采空 区边缘， 5煤层下沉不均匀 ， 煤 层直立裂隙及顶板裂隙发育 ， 煤层与顶板出现离层， 较大裂隙成为5煤层顶板水的导水通道 ， 推测本工 作面顶板 最大水头 高度 1 0 0 m左 右。在掘进施 工 中， 切眼、 风道均无水。于 2 0 0 3年 1 0月 2 2日开始， 顶板出现较大淋水 ， 最大涌水量 为 0 ． 6 5 m ／ m i n ， 正 常涌水量 为 0 ． 0 3 m 。 ／ m i n 。运道顶板 有少量淋水 。 上邻 1 3 5 6东工作 面， 采 后在运道开 口向里 1 8 0～ 3 3 6 m位置采空区积水 ， 预计最大积水量 为 1 6 0 m ， 因与本工作面相距较远 ， 对 回采无影响。 1 ． 4 煤层顶底板情况 初次垮落步距 1 0～1 7 m， 直接顶为 Ⅱ类 ， 即中等 稳定顶板。受影响区域直接顶为 l 类。 2工作面开采过程 2 ． 1 上覆岩层 下伏煤层开采后 ， 1 3 5 7工作面切眼剖面见图 1 。 从图 1中可以看到 ， 煤层倾角变化较小 ， 整体上呈平 缓状态。 8 9 总第4 8 2期 现代矿业 2 0 0 9年 6月第 6期 图 1 1 3 5 7工作面切 眼素描 1 3 7 7工作面切眼位置对应上覆 5煤层形态见 图 2和图3 。切眼处煤层倾角变化 比较大， 达到 2 。 。 ～ 490 F27 F 2 6 一 童 _7 。 一 4 9 6 ．8 2 一 F 。2 l l m’ 4 。 u I O 5 m ． - 6 。 0 ．7 m 0． 6m 口 1 3 7 7 1 1 作面切眼位置 图 2 1 3 5 7工作面运输顺槽煤层变化 切 眼 Y 2 7 F r 一 5 06．8 8 Y26 一5 09．7 9 1 ．3 1 一 52O 臼 l 3 7 7 工作面切眼位置 图 3 1 3 5 7工作面回风顺槽煤层变化 生产实践表明， 1 3 7 7工作面煤层开采后 ， 上覆 5 煤层顶底板较稳定 ， 煤层 的连续性较好 ， 可采性较 高。从风道沿采 面倾斜方 向往下 3 0 m范 围内煤层 出现明显的倾角变化 ， 由8 。 变为 5 。 。 1 3 5 7东工作面第二次 回采后对风 、 运道的标高 进行了重新测量。从实测 的结果看 ， 风道 的下沉量 较大 ， 从边眼向切眼方向下沉量逐渐增大， 下沉量从 0 ． 2 m变大到 4 ． 2 m； 而运道下沉量基本上没变化或 下沉量较小。见表 2 。 表 2 1 3 5 7风、 运道第一次、 第二次回采标高变化情况统计表 风道标高／ m 变化量 ． 卜 运道标高／ m 变化量 第一次第二次 ／ 第一次第二次 ／ m F ， 一5 3 3 ． 1 5 3 3 ． 50 ． 4 Y， 一5 4 8 ． 1 5 4 8． 1 0 F 一5 3 2 ． 85 3 3． 1一O ． 3 Y 一5 4 7． 65 4 7． 6 0 F 4 5 3 2． 95 3 3 ． 10 ． 2 Y4 5 4 6． 85 46 ． 8 0 F 一5 3 0． 35 3 2 ． O一1 ． 7 Y 一5 4 4． 65 4 4． 6 0 F 6 5 2 9 ． 15 3 2． 02 ． 9 Y6 5 41 5 41 0 F 7 5 2 9． 65 31 ． 01 ． 4 Y7 5 4 1． 45 41 ． 4 0 F R 一5 2 6． 95 2 9． 02． 1 Y8 5 3 8 5 3 8 O F 。 一5 2 6 ． 45 2 8． 62． 2 Yo 一5 3 8 5 3 8 0 F1 05 2 6． 1 5 3 0． 34． 2 Yl 0 5 3 5． 8 5 3 5 ． 8 0 FI 1 5 2 4． 7 5 2 8 ． 74． 0 Yl l 一5 3 4． 5 5 3 4． 5 0 F l 2 5 2 3 ． 05 2 6． 53． 5 Yl 2 5 3 3． 9 5 3 4． 60． 7 F 1 35 2 0． 652 4． 84． 2 Yl ， 一5 3 2 5 3 2． 50． 5 透点一 5 2 0 ． 1 5 2 3 ． 9 3 ． 8 切 0 5 3 0 ． 7 5 3 0 ． 7 0 根据 1 3 5 7东和 1 3 9 7东的空间关 系可 以看到 ， 下伏的 1 3 9 7东工作面只影响 1 3 5 7东上部 8 0 m左右 的范围， 也就是说 1 3 5 7东采面上部下伏 8 0 m范 围 是采空区， 8 0 m以下基本无影响， 见图 4 。 2 ． 2 下伏 9煤层开采后 5煤层倾角变化情况 9 0 1 3 5 7东工作面第二次 回采后对采面倾角进行 了重新观测 ， 从实测 的 1 2个点分析 ， 采面由风道向 下 8 0 m的范围倾 角变化量较 大， 倾 角变化量 2 。一 3 。 ， 8 0 m以下煤层倾角基本无变化 ， 见表 3 。 图 4 1 3 5 7 E工作面回风顺槽与 1 3 9 7工作面切 眼处 的煤层变化 表 3 1 3 5 7采面第一次、 第二次回采倾角变化情况统计表 采面点位 第一次回采时倾角第二次回采时倾角变化量 ／ m ／ 。 ／ 。 ／ 。 2 ． 3 下伏 9煤层开采后 5煤层顶 、 底板变化情况 通过对 1 3 5 7东工作 面第二次回采后 的现场观 测 ， 煤层顶底板岩石较为完整 ， 坚 固性较好。其变化 是 采面局部 回采过程顶板易开裂 ， 出现沿走 向的裂 痕， 对 回采有一定的影响。 通过对 1 3 5 7东工作面煤层结 构的观测表明 ， 5 煤层赋存状态较好 ， 没有明显拉张现象， 煤层的连续 性没有明显被破坏 ， 煤层的硬度没有 变化 ， 不破碎。 基本上适合开采。 2 ． 4 下伏 7煤层 、 9煤层开采后 5煤层总体评价 1 下伏 7煤层开采后对 5煤层的开采影响很 小 ， 5煤层可进行正常开采 。 2 下伏 9煤层开采后对 5煤层的开采有一定 影响， 但从设计角度和开采工艺上采取一定措施后 仍具有可采性。对开采的影响主要体现在以下几个 方面 ①下沉量较大， 一般在2 5 m ； ②煤层倾角变 化一般在 2 。 ～3 。 ； ③采面局部 回采过程顶板易开 裂 ， 出现沿走向的裂痕。 3 5煤层与 9煤层间距 在 4 7 m左右 ， 且 岩石 胶结程度好 ， 为下伏 9煤层开采后 5煤层 的开采提 供 了良好的客观条件。 3 实施效果 5 o m 加 ∞ ∞ ∞ ∞ 舳 ∞ S e r i a l No ． 4 82 J u n e ． 2 0 0 9 现代矿业 M0R DE N MI N I NC 总 第4 8 2期 2 0 0 9 年 6月第6期 “ 三下” 矿山三废充填技术 的研究 韩鸿彬 林州钢铁有限责任公司石村铁矿 摘要 根据石村铁矿 6 矿体地面存在村庄、 红旗渠干渠、 公 司准轨铁路 线的状况， 为合理科 学开采矿体， 实施 了利用废石、 尾砂混合物充填采空区的措施 ， 不仅开采 了资源 ， 减 少了尾矿 占地面 积， 增加 了企业效益， 而且减少了地质灾害， 保护 了生态环境， 促进 了绿 色矿山事业的发展。 关键词 三下采矿； 废石尾砂充填； 采空区； 绿 色矿山 中图分类号 X 7 5 1 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 4 - 6 0 8 2 2 0 0 9 0 6 - 0 0 9 1 - 0 2 我国是一个能耗大国， 随着我国经济的快速增 长 ， 对资源的需求在急剧增加 ， 资源逐年减少 ， 资源 紧缺越来越成为制约我国经济发展的瓶颈。一些城 市、 村庄建筑物铁路下 、 水体下 简称“ 三下 ” 的大 量矿产的开发势在必行。开采 “ 三下” 矿体必须控 制地表沉陷， 既能采 出一定量的矿产， 又要保护地面 环境不被破坏。为此进行了尾砂和岩石混合充填采 矿法的研究和实践。以提高资源开发利用率， 减少 尾砂岩石 占用土地 ， 避免了地质灾害， 有效促进区域 生态环境保护， 对发展绿色矿山起到积极 的推动作 用。 1 工程概况 河南林州钢铁有限责任公司石村铁矿是一个拥 有 5个矿体 ， 2个采区， 3条斜井， 1个竖井 ， 年设计 生产能力 2 0万 t 的中小型矿山。随着开采时间的 不断延长， 开采逐渐向深部延伸 ， 石村铁矿的采矿生 产已经步入了后期生产阶段 ， 2 、 3 矿体已至最后一 个水平 ， 1 、 5 矿体也将枯竭。为 了进一步提高资源 利用率 ， 延长矿山寿命 ， 对 6 矿体进行 了可行性研 究和初步设计 ， 考虑到栗家沟村地表建筑物和公司 运输铁路及红旗渠二干渠的安全， 决定采用尾矿和 岩石混合充填采矿方法 ， 防止地表塌陷。 6 矿体储量 6 0万 t ， 产状 比较规则 ， 品位较高 ， 赋存于0 ； 大理岩与闪长岩 或蚀变闪长岩 接触 带， 矿体以致密坚硬岩石为主， 似条带状结构， 矿体 长4 0 0 m， 宽 6 0 m， 厚度 4～ 1 0 m， 倾角 1 5 。 ～3 O 。 ， 围岩 大理岩抗压强度为 9 4 6 k g ／ c m ， 矽卡岩抗压强度为 4 0 8 k g ／ c m ， 顶板暴露 面积允许大于 2 05 0 0 m ， 采 准切割完成后进入回采阶段 ， 沿走向 自一侧 向另一 侧推进或回采， 矿房出矿结束， 应尽快封堵溜井 ， 岩 石经人行道充填巷送人采空区， 用 电耙在采场耙运 送岩石， 从人行道通 、 风巷用管道运输尾矿充填。 2 废石尾砂混合物主要性能指标 利用废石尾砂混合物不添加胶结剂， 无须细粒 级造粒 、 压滤工艺 ， 间断充填 ， 自然凝结滤水 ， 回填 采空区技术 ， 工艺先进 。 经质量技术监督检验测试 1 1 3 5 7 东工作面第二次回采， 增加可排产储 量 1 0 ． 1 万 t ， 截止 2 0 0 7年 1 1月中旬采出量 8 0 0 0 t ， 增加产量 1 万 t ， 可创效益 1 5 0万元 。 2 5 煤层三采区 一 4 5 0 m水平以下未规划开采 的正常块段已列入集 团公司薄煤层 开采计划 ， 2 0 0 8 年正式实施后 ， 预计每年可增加一个回采工作面 ， 可 增加产量 1 O万 t 左右。除可缓解采掘衔接紧张 的 矛盾外 ， 可延长三采区服务年限 5 a以上， 可提高矿 井回采率 0 ． 1个百分点。 韩鸿彬 1 9 7 1一 ， 工程师， 4 5 6 5 6 1 河南省林 州市 。 参考文献 【 1 ] 汪理全 ， 李 中期． 煤层群上行 开采技术 [ M] ． 北京 煤炭 工业出 版 社 ． 1 9 9 5 ． [ 2] 刘宗石 ， 陈刚． 上行开采法在煤矿 中的应用[ J ] ． 铁 法科技 ， 2 0 0 1 ， 6 I 1 4～1 6 ． [ 3 ] 沈五名． 近距 离薄煤层上行低综开采实践[ J ] ． 煤炭技术， 2 0 0 5 ， 2 4 1 0 5 O～5 2 ． [ 4 ] 韩万林 ， 汪理全， 周 劲锋． 平预 山四矿上 行开采 的观测 与研 究 【 J ] ． 煤炭 学报 ， 1 9 9 8 ， 2 3 3 2 6 7～ 2 7 0 ． 收稿 日期 2 0 0 8 1 2 ． 1 9 91