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煤矿 现代化 2 0 0 6 年第5 期 总第7 4 期 军项 山五 六石 夕威 爆层压饪 系的 反徇 开采研 案。 平顶 山煤业集 团六矿 黄志强 摘要研究了五六矿戊己组煤层的压茬关系及工作面开采矿压显现规律，制定了反向开采实施方 关键词煤层压茬反 向开采方法研 究 平煤集团六矿是一座年产 3 0 0万 t 以上的大型矿井。 平煤 集团五矿位于六矿的西南端， 通过锅底山断层与六矿接壤， 由 于资源枯竭， 1 9 9 8年为延长矿井寿命 ， 对五矿原矿井进行了技 术改造， 开发北翼己组煤， 据平煤总字 9 3 6 3号文、 9 4 平 煤总字 4 2号文、 9 4平煤总字第 4 6号文和平煤技 9 6 7 2 号文， 先后对己煤段煤层边界做了变动， 扩大井田为锅底山正 断层以北- 4 5 0 m～8 0 0 m水平原六矿井田范围内的己组煤。 经 中华人民共和国国土资源部批准， 2 0 0 1 年换领了采矿许可证。 这样就形成了六矿戊组煤层和五矿己组煤层的压茬关系。 反向压茬关系对六矿的原煤生产造成了很大的影响，在工作 面掘进和回采期间， 矿压大， 巷道变形快， 维护困难 ， 极易发生 顶板事故。巷道断面减小， 又影响正常的通风、 行人、 运输等， 容易引起瓦斯超限， 对安全极为不利。为保证六矿戊组煤层的 安全开采实现六矿 “ 双高”矿井建设 目标 ， 确保五、 六矿乃至 集团公司可持续稳定发展。 因此特立项 “ 五六矿戊己组煤层压 茬关系 的反向开采研究 ”， 开展科技攻关 。 l 开采方案研究 1 ． 1 压茬关 系现状调 查 五矿己三采区， 年生产能力 1 0 0万 t 。截止 2 0 0 1 年年底， 已回采工作面 6 个 ，正在回采工作面 3个，未回采工作面2 7 个 ，与六矿存在压茬关系的剩余工作面有 2 0个，可采储量 1 6 9 5万t 。六矿戊二上、 下山采区， 年生产能力戊二上山9 0万 妇， 戊二下山采区 1 2 0万 。 截止 2 0 0 1 年年底， 已回采工作面 5个， 正在回采工作面 1 个 ， 未回采工作面 3 2 个 ， 受影响的工 作面共有 2 4个， 可采储量 2 1 5 9万 t 。 由于五矿己组煤层工作面布置方向与六矿戊组煤层工作 面布置方向不平行， 交角 1 4 。 ， 五矿的一个工作面往往影响六 矿 6 个工作面， 戊 8 、 戊 9 1 0 煤层各三个工作面。 1 ． 2 开采方案 据经验公式计算 ， 五矿己组煤层开采后 “ 三带”高度为 冒落带高度 1 3 、 9 m， 裂隙带高度 4 0 、 4 m， 弯曲下沉带的高度向 上直 至地 表 。本 区 己组 煤 层与 戊 9 1 0煤 层间距 平均 1 6 0 1 6 6 m。六矿戊组煤层位于五矿己组煤层开采的冒落带和 裂隙带以上， 在弯曲下沉带内。因此， 五矿己组煤层的开采对 六矿在其上面的开采活动有很大影响。必须避开因五矿开采 造成 的岩层移动的活动影 响期 ， 即在五矿开采以前开采 ， 或者 在五矿开采一段时间后 ， 岩层移动基本稳定以后开采 ， 方能达 到安全开采。五六矿戊己组煤层压茬关系的反向开采方案主 要有 1 工作面回采接替错开布置， 五六矿双方科学合理排 定中长期规划， 错开压茬关系， 选定六矿戊组煤层工作面对五 以井帮温度预测与实测值进行对比， 参见表 7 。2 0 0 5年 5 月 7日在副井井深 9 m位置测零度线距离荒径 1 5 0 0 m m 荒径 4 6 0 0 m m ， 6月 2 0在井深 1 6 6 m位置零度线进入掘进荒径 荒 径 5 0 0 0 n u n ， 7月 2 8日在井深 3 0 0 m位置零度线进入荒径 8 0 0 mm 荒径 5 4 0 0 mm ， 8月 2 1日在井深 3 7 7 m位置零度线 进入荒径 1 8 5 0 mm 荒径 5 6 0 0 m m ， 井筒冻结发展速度平均为 1 8 ． 3 m r r d天。井帮温度从试挖时的 8 o 持续下降， 到 6月 2 0日 井深 1 6 6 m位置冻土零度线发展到井帮，井帮温度下降较快， 对于井帮的维护非常有利。在 4 0 0 m以上位置， 井壁温度始终 高于设计井壁温度 1 - 4 C， 在井深 4 0 0 m位置井帮温度达到设 计温度 一 1 4 o 【 ， 在井深 4 7 5 m位置达到最低温度 一 2 0 C， 比设计 温度低 4 C。较精确的温度场预测分析， 为合理安排掘砌施工 提供 了前期的依据 。 表 7 副井冻结壁发展预测与实测结果对照 6 信息化施工小结 上部已成型井壁段的温度、 受力及变形监测， 可获得井壁 外载、 井壁混凝土应变和钢筋应力， 为井壁安全性评估提供直 接的依据，为混凝土配比试验、井壁优化设计等提供可靠信 息。 在地层冻结工程相关参数的监测、井筒工作面冻结壁与 井壁的温度变形监测的基础上，可有效地评估冻结壁发展状 况， 并分析冻结壁、 井壁的安全与稳定性。在出现井壁结构缺 陷的情况下， 依据井壁收敛、 混凝土应变、 钢筋轴力等监测， 可 判断深厚表土层冻结工程外层井壁裂缝的发生、 发展 、 稳定； 此外， 监测数据将用于开展冻结温度场、 冻结壁受力及变形的 反演与预测预报研究， 为井筒施工提供指导或参考。 通过上述三个方面大量参数的监测，获得了丰富的工程 测试信息， 为及时地评估地层冻结效果、 冻结壁 、 外层井壁的 安全与稳定性提供了可靠的依据 ，有力地指导了井筒冻结和 掘砌 ， 为井筒安全高效施工做出了关键性的贡献， 基本圆满地 完成了各项任务， 达到了预期指标。 作 者 简 介 孙洪章， 1 9 6 3年出生， 男， 高级工程师， 1 9 8 6年毕业于阜 新矿业学院， 现在兖煤菏泽能化有限公司从事矿建工作。 收稿 日期 2 0 0 6 5 3 0 维普资讯 煤矿 现代化 2 0 0 6 年第5 期 总第7 4 期 矿己组煤层工作面的保护距离 边界平面距离 为 1 0 0 m， 滞 后开采保护期 7个月， 五、 六矿在安排采掘接替工作时按这 2 个参数排定。 保护边界距离的确定 按保护煤柱的留设方法， 按照垂直 剖面法， 六矿戊组煤层工作面的保护边界的留设， 平煤集团六 矿岩移动角值的选取，上山移动角 取 6 5 。 ，下山移动角 B 取 6 5 o - - 0 ． 6 d， 走向移动角 8取 6 3 o ， 通过作图求出d上 9 0 ． 6 5m， d下 8 5 ． 6 4m， d 走 1 6 6 x c t g 8 c o s d 8 4 ．6m， 为安全起 见取 d 1 0 0 m， 即保证五矿工作面回采期间， 六矿不在 l oo m 平面距离 范围的影响区域布置工作面采掘工作。 合理的滞后开采时间按照岩层移动过程的总时间参考确 定。 本次直接选取集团公司长期测定结果 ， 取 t 7 个月 ， 即 五矿工作面回采 7 个月后， 岩层移动基本稳定后 ， 六矿才可在 附近布置采掘作业工作。 2 六矿调整生产布局、 革新采煤工艺， 加大戊组煤层开 采力度。生产布局上， 六矿戊二采区由原来的一个采煤队增加 到两个采煤队采煤。采煤工艺上原来为炮采工艺， 每月产量 2 万 t 左右； 计划上综采工艺， 每个队平均月产 5 7万 t ， 两个队 年产量达到 1 5 0万 t 。 3 深部布置， 跳出影响范围， 超越五矿开采， 摆脱压茬 关系。根据五、 六矿本区域的采煤队数， 平均产量和推进度， 在 排定采掘接替计划和长远规划时， 除按照集团公司的要求， 戊 二采区东翼六矿优先 ， 戊二采区西翼五矿优先的原则外， 重点 考虑戊二下山采区提前接替，在戊二下山西翼或上山底部戊 8 - 2 2 0 8 0工作面提前布置， 超越五矿开采影响范围， 摆脱五、 六 矿反向压茬关系 。 4 戊 8 戊 9 1 0煤层快速掘进工艺。六矿戊 8 煤层应用 “ 锚网、 锚索” 支护工艺快速掘进和戊 9 1 O煤层复合顶板顶 板条件下 “ 锚网、 锚索”支护快速掘进施工， 确保采煤工作面 接替， 保证大力开发戊组煤层的战略的实现。 5 戊 8 煤层、 戊 9 1 O 煤层采煤工作面搬家收尾工艺革 新。六矿原综采工作面收尾工艺支护方式采用 “ 金属网、 钢丝 绳和木棚” 联合支护， 革新后的收尾工艺为 “ 锚网支护”工艺， 加快搬家速度， 减少非生产时间。 2 矿压监测分析 分别选取六矿未受五矿己组煤层开采影响、在五矿己组 煤层开采影响岩层移动活动期内、在五矿己组煤层开采影响 活动结束的岩移稳定后 ，三种有代表意义情况下的矿压监测 数据分析如下 1 未受五矿己组煤层开采影响的六矿工作面矿压监测 分析 以戊 8 - 2 2 0 4 0机、 风巷为例， 掘进及回采均未先于五矿对 应工作面。掘进期间矿压监测测试数据表明 两帮最大移近量 为 2 8 0 tu r n ， 平均为 1 l O m m； 顶底板最大移近量为 2 1 0 m m， 平均 为 9 0 m m； 断面收缩率为 6 ％左右， 巷道掘进 1 O天内， 顶板下沉 速度为 3 ． 6 m m ／ d ， 掘进 3 O天后 ， 顶板下沉速度为小 于 1 ． 5 m m／ d ， 顶底板和两帮围岩变形趋于稳定。 在回采期间， 利用原观测站进行巷道表面位移观测， 数据 分析结果表明 机、 风巷巷道受采动影响较小， 只是在距工作 面煤 壁 2 0 m 内有 一定 的压 力显 现 ，顶 底 板 总 移 近 量 6 0 l oom m， 两帮总移近量 1 1 0 2 3 0 m m。两巷终端始终能保持 1 ． 8 m x 2 ． 5 m 高 宽 的断面， 能满足正常的通风、 行人及生产 需求。 2 在五矿己组煤层开采影响活动结束的岩移稳定的工 作面矿压监测分析 以戊 1 0 2 2 0 4 0机巷为例，掘进期间矿压监测数据表明 在掘进阶段的两帮最大移近量为 5 2 0 mm 。 平均为 2 5 0 m m； 顶底 板最大移近量为 5 oom m， 平均为 3 oomm； 掘进 6 o天后， 顶板下 沉速度为小于 1 ． 5 m m ／ d ， 顶底板和两帮围岩变形趋于稳定。 回采期间， 利用原观测站进行巷道表面位移观测， 数据分 析结果表明 ①沿空掘进巷道受采动影响范围最远可达 l oo 1 5 0 m远距离， 而且随着工作面的推进离采面越近 ， 巷道 变形速度越大。 ②沿空掘进巷道受采动影响巷道变形量大， 顶 底板总移近量9 0 0 ra m， 两帮总移近量 1 l oom m。两巷终端在采 取超前支护加强措施后 ， 能保持 1 ． 8 mx 2 ． 5 m 高 宽 的断面， 能满足正常的通风、 行人及生产需求。 3 在五矿己组煤层开采影响岩层移动活动期内的工作 面矿压监测分析 以戊 1 0 2 2 0 9 0风巷外段为例 ，六矿戊 1 0 2 2 0 9 0风巷 2 0 0 3年元月份开始掘进， 至 3月份掘进 4 0 0 m时， 发现巷道压 力变大， 断面收缩快 ， 巷道顶、 底、 帮变形量均超过 l oom m ／ d 。 改变支护形式，架设梯形工字钢棚子后，仍然不行，又改为 “ u ”型工字钢棚子 ， 还是不行 ， 刚架好的棚子第 2天就压坏 了。 进至4 1 l m位置时， 更严重了， 当天架好的棚子到不了第二 天就压坏了。经停产检查分析， 原来五矿己 1 5 2 3 1 7 0工作面 正在回采， 距六矿停产位置 4 7 ． 5 m 。 3 效果分析 该项 目解决了五、六矿煤层压茬关系反向开采的技术难 题， 理顺了五、 六矿的采掘接替关系， 保证了矿井安全生产， 保 证了五、 六矿矿井安全生产和经营秩序， 取得了较好的社会经 济效益。 2 0 0 2 2 0 0 5年三年创经济效益 2 7 8 9万元。 作 者 简 介 黄志强， 男， 1 9 9 2年毕业于中国矿业大学地质系， 长期从 事煤矿生产技术管理和设计工作， 发表论文教篇。 收稿 日期 2 0 0 6 3 2 1 Re v e r s e Di r e c t i o n M i ni ng Re s e a r c h o n t he Fi f t h a nd S i x t h S e a m a t t h e Pi ng Di n g s h a n F i f t h a n d S i x t h Co a l M i n e wi t h S t u b b l e Re p e a t i n g r e l a t i o n s h i p S i x t h C o a l Mi n e o f P i n g D i n g s h a n C o a l Gr o u p Hu a n g Z h i q i a n g Ab s t r a c t Re s e a r c h e s h a v e b e e n c o n d u c t e d i n r e g a r d t o t h e S t u b b l e Re p e a t i n g r e l a t io n s h i p a t t h e F if t h a n d S i x t h S e a m a t t h e P i n g Di n g s h a n F i f th a n d S i x th Co a l Mi n e a n d t h e c o a l P r e s s u r e a p p e a r r u l e d u r i n g t h e f a c e mi n i n g ， and the r e v e r s e d i r e c t i o n mi n i n g me t h o d h a s b e e n s e t d o w n ． Ke y wo r d s c o a l s e a m S t u b b l e Re p e a ti n g ， r e v e r s e d i r e c ti o n mi n i n g ， me t h od and r e s e arc h 21 维普资讯