古城矿井首采区采煤方法的选择.pdf

8 8 童妊_茬 抖技 2 0 0 1 年增 刊 古城矿井首采区采煤方 法的选择 山东古城煤炭开发有限青任公司古城煤矿王立才 摘要古城矿井是临沂矿务局的新建井， 由于煤层赋存条件与老矿 区差异较大， 加上矿井地面建 构 筑勃密集， 矿井 首呆区的呆煤方法无现成的经验可循， 本文对几种呆煤方法进行了探讨， 经比较并根据现埽实际条件选择了悬秽动集放 蕊煤开采， 经现场应用获得成功。 关键词 呆煤方法建筑勃下呆煤 条带开呆悬穆支集 1 概况 1 ． 1 矿井及首采 区概 况 古城矿井 曲阜井 田 位于兖州市 以东、 曲阜市以西， 是临沂矿务局的接续矿井， 设计年生产能力 9 0 万吨。矿 井共有可采煤层七层， 总厚度 1 2 ． 9 5 m， 其中 3 煤为主采煤 层。首采区3煤平均厚度为 8 ． 6 m， 倾角 l 一3 妒 浅都倾 角大， 深部倾角小 ， 直接顶为深灰色、 3 m左右的砂质泥 岩， 老顶为灰白色含黑色矿物较多的中粒砂岩， 底板为 5 ～ 7 m的细砂岩。煤层 自然发火期为 艚 天。3 煤在 一7 0 水平以上结构简单稳定； 在 一7 0 0 m以下多处被倾向断层 切割， 开采条件较差。 在古城矿井首采区采动影响范围内的地表， 有村庄、 厂房、 公路、 堤坝等建 构 筑物， 种类多， 分布范围广 ， 给煤 炭开采带来较大的困难。根据相邻矿井的开采实践以及 有关部门的技术论证， 最终选择了悬移支架放顶煤开采方 法 。 1 ． 2 开呆方案的选择 为能合理地开采煤炭资源， 对古城矿井首采区开采方 案进行了技术论证。根据“ 以上定下， 采后房屋绝大部分 不受损坏， 少部分允许出现轻微损坏” 的地面建筑物保护 原则． 经地表移动变形预计和经济对比确定古城矿井首采 区采用条带开采。其中 一7 0 0 m水平以上采 5 O m留 8 o m， 一 7 0 0 m水平 以下 采 6 m留 9 O m 。 增大初喷厚度 由3 0变为 0 n 血 加挂～层金属网， 可充填 爆破后产生的岩石裂隙。初喷后即开始打全螺纹等强锚 扦， 及时控制围岩变形， 提高了围岩的稳定性。根据加强 拱理论， 确定了锚扦规格、 施工时间， 打安角度。要求一般 条件下采用 2 m锚杆加长锚同 问排距 1 t m ； 在遇断层 见煤等围岩破碎段则必须使用 2 ． 5 m锚扦， 树脂药卷全锚 方式 问排距 0 ． 8 x 0 ． 8 Ⅲ ， 充分发挥锚杆对围岩的控制作 用； 并推广锚网喷与型钢支架联合支护， 采取连续型 间距 0 ． 8 Ⅲ 与间隔式型钢支架 3 ～5 m一组、 每组 2 ～3 架 组合 使用， 以控制成本费用 ， 提高支护效果。 在迎头掘进 墙一2 5 m后即进行复喷， 碱步 围岩暴露， 避免了I喷层起皮开裂现象。根据巷道矿压观测及压力显 现， 将二瑰支护距离由原规定 5 0 m增至 7 0～9 0 m， 释放了 原岩应力， 改善了围岩的整体性能。推广锚锁加同支护技 术， 锚锁采用中l 5 ． 5 唧 钢绞线 啦33 0 0 瑚l 慢速树脂药卷 全锚方式， 托盘使用 1 6 槽钢 L ≥加0 I 衄 ， 要紧跟迎头打 安锚锁 与迎头距离不超过 3 m 。使用锚扦预应力拉力计 张拉锚镇 ． 锚锁深度不低于 6 ． 3 m， 使锚杆锚同头置于 5 m 以上硬岩中。在施工过程中实行安全质量监督考核联动 检查制度 ， 严格锚扦支护质量检谫 I 。通过拉拔试验， 锚杆 锚同力在 1 3 0 k N以上， 锚锁锚固力达 ∞0 k N以上， 说明锚 杆锚铤的锚同效果 良好， 提高了锚同力和围岩护表能力。 采用组合支护新工艺后 ， 减少了围岩变形量， 增强了支护 强度， 巷道支护质量得到明显提高。 由于采取适合该巷道条件的支护方式， 有效控制了围 岩的变形速度和变形量。在施工第一个月内围岩变形速 度较大顶底0 ． 6 3 血 d 、 两帮 1 ． 2 6 m m ／ d ， 第二个月后即稳定 在 0 ． 3 血 d以下． 巷道变形量较小， 仅在 1 4 5 转变处移近 量太 ， 底 鼓明显 两帮 4 2 m m 、 顶底 3 l 唧 ， 整 修 1 l m后趋 于 稳定。保证了巷道使用断面， 有效地控制了成本， 支护技 术经济效益合理。 4 结论 1 由于软岩自穗时间短， 锚网喷支护要及时， 质量检 测耍齐全有效 ， 以保证支护有较大的初锚力。要根据地质 条件的实际情况， 选取合理的组合支护参数， 以降低成本， 达到更优的支护经济效果。 2 锚网喷支护、 锚锁补强加同支护形式能够及时阻 止疆板岩石下沉离层 ， 减少巷道断面收缩量， 可相应提高 巷道安全程度， 有利于安全管理和巷道维护。 3 应尽量缩短复喷混凝土的间隔时间， 避免围岩风 化。合理拖后二次支护距离， 以适应软岩巷道初期变形 量 ， 后期需要支护阻力大的特点。 维普资讯 2 0 0 1 年 增 刊 童 蔗 科技 8 9 2 采煤方法的选择 2 ． 1 呆煤方法 的提 出 1 分 四层开采 优点 煤炭回收率高， 对地表建筑物的保护有利 缺 点 万吨掘进率高， 效率低 ， 经济效益差， 由于分层开采对 工作面采空区频繁启闭， 容易造成自然发火 ， 肪灭火任务 繁重、 投入高不安全。 2 采底分层一次放顶煤 优点 万吨掘进率低， 效率高， 经济效益好， 对防灭火 有利。缺点 煤炭回收率低， 支架防倒工作量大， 生产管理 比较 困难 。 3 预采上分层 ， 采底分层时放顶煤 优点 煤炭 回收率相对较 高， 煤质好， 万吨掘进率较 低， 工效高 ． 经济效益好 ， 对防火较为有利。缺点 由于煤 层倾角较大， 工作面支架歪斜比较难控制， 生产管理比较 困难 4 加大采高， 分两层开采， 中间留煤皮放顶煤 优点 煤炭回收率较高， 万吨掘进率较低 ， 工效较高， 经济效益较好， 对防灭火较为有利。缺点 由于煤层倾角 大 ， 加大采高使支架管理非常困难。 2 ． 2 呆煤 方法的选择 根据现场煤炭 自然发火期为 4 8天的实际情况， 分层 开采均不可取。由于煤层倾角太， 加大采高在安全上不可 行。而放顶煤开采具有成本低、 效益好的优点． 虽然煤炭 回收率鞍低． 但丢煤充填采空区对保护地表建筑物有利， 预采上分层时铺顶网具有煤炭回收率相对较高、 煤质好的 优点。决定对这两种采煤方法进行试验对比。 3 悬穆支 架放】 直煤开 采方 法的选择 3 ． 1 悬 移支 架的特点厦使用 条件 K C 型悬移支架 由主粱、 剐粱、 前挑粱、 尾梁、 行走机 构、 连接装置、 单体液压支柱和专用柱鞋等部分组成， 具有 重量轻、 强度高、 机构简单、 操作灵活方便、 安装拆卸工作 最小， 对地质条件变化适应性强等特点， 适用于 2 5 。 以下的 中厚煤层采煤工作面。 3 ． 2 顶煤冒赦性综台评价 3 ． 2 ． 1 疆煤冒鼓性影响目素厦3煤取值苑围 见表 1 表 1 影响因素厦取值范围 因 煤层 平均 夹石 直接顶 老顶 煤层裂 寮 强度 R c 采深 厚度 强度 强度 采放比 晾系敦 取 1 I ． 6 4 值 2 5 加 6 2 8 m ‰ 加 5 0 胁 0 ． 4 5 I 2． 7 4 3 ． 2 ． 2 放顶煤适应性舟析 1 采深与煤层强度比值 采深大， 煤层强度大， 顶煤破碎效果就好； 反之， 效果 就差。适宜的范围是 H ／ R c ≥1 7 。根据取值计算 H ／ R c 6 2 8 ／ 2 52 5． 1 21 7 。 2 顶底板岩性 直接顶能随采随冒， 顶煤放出后能及时充填放出空 间； 老顶为中粗砂岩， 较稳定， 来压强度中等， 利于顶煤的 破碎； 底板为砂质泥岩、 细砂岩。较硬， 支柱不易钻底 ， 能 较好的发挥支架的支撑能力， 对放顶煤开采十分有利。 3 ． 2． 3 顶煤 目放性综合评 价 各影响因素对顶煤冒放性的隶属度、 权重如表 2 。 表 2 各影响因素对】 直 煤■放性的隶一度、 权t 吏石 老顶 直接顶 节理 夹石层 因素 R 采故比 厚度 岩性 岩性 裂障 强度 m 隶属度 U 。 O ． 8 5 1 ． 0 0 ． 6 0 ． 9 0 9 ／ 0 8 0 ． 5 l 0 权重 1 0 ． 2 3 0 ． 1 2 0 l 0 ． 1 2 0 ． 1 4 0 ． 1 4 0 l 5 将各隶属度代如公式 U三 U 计算出采场顶煤整 体冒放性的隶属度； U0 ． 8 3 预采上分层后放顶煤 U0 ． 8 1 6 一次性放顶煤 u 0 9 1 很好 ； U0 ． 80 ． 9好 ； U0 ． 6 5～ 0． 8一 般 ； U 0 ． 5 0 ． 6 5 差； U 0 ． 5 极差 因此可判定顶煤 冒放 性属好 。 适宜放顶煤开采。 4 结论 经过一年来的试验开采证明， 这种采煤方法具有效率 高 平均工效分别达到 B 7 5 t ／ 工和9 ． 2 5 “,／ 工 ， 成本低 比开 采上分层分别 降低成本 3 7 ％和 5 1 ％ ， 安全可靠， 减少工 作面搬家次数等优点， 煤炭回收率分剐达到 7 3 ％和 8 5 ％， 通过采取练合防灭火措施 ， 有效地阻止了煤炭自然发火 预采上分层后放顶煤更具有工作面来压不明显， 顶板易于 控{ 5 I ， 煤质好的优点， 具有广泛的推广和应用前景。 作者简介王立才 1 9 9 0年毕业于山东矿业学院采矿工 程系采煤专业， 现任山东古城煤炭开发有限责任公司古城 煤 矿采煤二工 区区长。 维普资讯