高潜水位密集村庄下采煤.pdf

高潜水位密集村庄下采煤 第六图书馆 针对华东某煤矿高潜水位密集村庄下采煤进行了深入的研究,在提出4种类型16种试采方案的基础上,作为方案的优化选择,得出了矿井 生产不受村庄制约的最优方案并用相似材料模型进行了验证。针对华东某煤矿高潜水位密集村庄下采煤进行了深入的研究,在提出4种 类型16种试采方案的基础上,作为方案的优化选择,得出了矿井生产不受村庄制约的最优方案并用相似材料模型进行了验证。高潜水位 村庄下采煤 方案优化 相似模拟 采动辽宁工程技术大学学报自然科学版周鸣 吴侃中国矿业大学采矿工程系,徐州2000第 六图书馆 第 1 期 1 辽宁工程技术大学学撮 自然科学版 J o u r n a l o f L i a o n i n g T e c h n i c a l U n i v e r s i t y Na t u r a l S c i e n c e 2 0 0 0年 2月 F e b， 2 0 0 0 高潜水位密集村庄下采煤 周鸣 昊侃 谭志祥 - _一 一 中田矿业丈学 采矿工程系愫州 2 2 1 0 0 8 丁 弓 摘 要 针 对 华 东 某 煤 矿 高 潜 水 位 密 集 村 庄 下 采 煤 进 行 了 深 八 的 研 究 ． 在 提 出 4 种 娄 型1 6 种 试 采 方 案 的 基 础 上． 作丁 方 案 的 优 化 选择，得出了矿井生产不受村庄制约的量怃方案并用相似材料模型进行了验证。 关 键 词曼 查 堡 垫 皇 墨 堡 立 壁 塑 堡 址 一 j 力 中图号T D 8 2 3 T D 3 2 5 1 问题的提出 华东某矿 以下简称 C矿是该矿区的一个 大型现代化矿井，设计年产量 2 4 0万 a ，并田可 采面积约 6 0 k m ， 其地面平坦， 村庄分布 1 5 0余个， 平均 l k mz 内 2 ． 5个村庄。每个工作面的开采都避 不开村庄。如果采用 “ 迁村”采煤，平均每年要 迁村 4个．总户数约 2 4 0户，按 目 前临近矿区实 际发生的迁村费用估算，迁村费用每年可达 2 0 0 0 万元左右，使矿井难以承受。同时，因村庄过密 而无处可迁，硬性搬迁会引起严重的社会问题， 为此 ，必须对密集村庄下采煤进行研究，提出技 术上可行、经济上合理的开采方案。 2 C矿地质条件 c矿井田含煤地层自下而上为石炭系上统太原 组 、三迭 系下统 山西组、下石盒子及二迭系上统 上石盒子组，共含煤 1 7 2 0 层，煤层总厚 1 3 ．8 5 m， 其中有经济价值的 1 0 ． 4 2 m，山西组的二 2煤层为 可采层 平均可采厚度 2 ．4 5 m，下石盒子组中可 采和大部可采 的煤层有三 ． 、三 及三 3个煤层， 煤层倾角平均 5 。 ，局部1 3 。 。c矿井田位于该煤田 中部，地势平坦，地面标高 3 2 3 5 5 m，微向东倾 斜 。地下潜下位距地表 1 ． 5 ．- 3 ． 5 m，雨季常发 生内 涝 。井田内新生界覆盖总厚度平均 3 8 4 ． 7 3 m，覆盖 层与基岩面之间有厚度大于 3 0 m 的粘土层阻隔， 正常地段煤系地层无充水作用。 综上述所述，C 矿村庄下采煤属于巨厚冲积 层、高潜水位、密集村庄下采煤问题。 3 村庄下试呆方案分析 C矿煤层为近水平煤层，可采二 层煤矿与三 层煤 ，平均间距为 8 1 m，因此按煤层设可采水平。 二 ， 煤层为主层． 储量占全矿可采储量的5 5 ．8 8 2 ％， 矿井服务年限为 7 1年，前 4 O年只采二 2煤层， 后3 0 年采三层煤，矿井开采顺序为上行式。 考虑到不同的回采方案对回采成本、效率、 产量、采出率、采煤工艺的难易程度、地表下沉 量、地表房屋破坏程度等方面的影响各不相同， 共提出 4个类型，I 6个试采方案 见表 1 ，供 优化选择 。 在提方案时，遵从下述原则 1 因三煤层现在不采，此次试采方案只考 虑二 ， 煤层的开采影响 ‘ 国家 自然科学基盘重点项目资助． 收辖 日期l 9 蛐一0 7 一o 6 。第一作者周鸣．男．1 9 5 8年生．工程师．本文犏撞王锦山 卷 U ／ 第 维普资讯 第六图书馆 第 1 期 周鸣等高潜水位密桑村庄下采煤 9 2 为便于综采，工作面长度不短于 1 2 0 m 符合设计规范的规定 3 不 同的回采方案不影响采区煤拄尺寸， 区段采出率不低于原设计的 6 0 ‰ 为了选取最合理的试采方案，从如下三个方 面来进行优化选择。 表 1 c矿村庄下试采方案 Ta b ． 1 e x p e r J me n t a ] mi n i n g s c h e me u n d e r v il l a g e s o f t mi n e 表 2 各方案移动变形最大值预计 Ta h - 2 me v e me o t a n d d e f o r ma t i o n ma x i mu m v a l u e s p r e d i c ti o n o f e v e r y mi n i n g s c h e me 3 ． 1 地表最大下沉值的限制 本区为高潜水位地区，潜水位距地表仅 1 ．5 m， 因此，地下开采以后造成的地表下沉不能使潜水 位出露地表。以最大下沉值 l 0 0 0 ra m 为指标，根 维普资讯 第六图书馆 1 0 辽宁工程技术大学学报 自 然科学版 第 1 9 卷 据对各方案移动变形晟大值 的预计 见表 2 得出 2、A 、B 2 、且、 、q、D， 、D4 8个方案满足要 求 。 了进一步直观地、定性地乃至定量迪掌握该矿区 开采后覆岩破坏情况及地面下沉情况，用 相似材 料模型进行了研究。 3 ． 2 村庄房屋结构的限制 4 ． 1 相似材料横型设计与制作 C 矿 区 的村庄砖 墙 、毛石 基础 的平 项房 占 7 0 ％，土墙 、草、瓦顶房 占3 0 ％，建筑质量均较差。 抗变形能力，特别是抗水 平变形能力较弱，为 了 保证在受开采影响过程 中，房屋的正常使用 ，尽 可 能 减 少维 修 措 施 费用 ， 将 水 平 变 形 控 制 在 1 ． S mm／ m 以内，A 2 、A 4 、恳、且、 、 、D3 、D| 8 个方案满足要求 3 ． 3 试采方案经济技术综合分析 试采方案经济技术综台分析内容主要从采出 率、工作面回采巷道掘进 率 工作机 电及项板 事 故的发生机率、顺槽维护难易、综采面端头作业 时间、采煤机进刀次数、工作面人数 人l m、 采煤工艺难易程度、单产与效率、吨煤成本 1 O个 方面考虑。 以 l 0个方面内容排队，将各项排队名次累加 筛选出的 8个方案，以优为先，结果依次为 D 、 Ds 、 、c 4 、 2 、且和 。 3 ． 4 小结 1 在地质条件差、断层发育的采区，优先 采用 、D 试采方案，即工作面长度 1 2 0 ～ 1 2 5 m ， 区段煤柱宽度 6 0 ．．- 8 0 m，并且尽量让煤层破碎带或 断层煤柱作为区段煤柱，用以保护地面村庄。 2 地质条件好，煤层赋存稳定，断层少的 采区可采用 o 、D 方案，待矿井达产 3 0 ～ 3 5 a之 后，将留设的宽为 6 0 ～ 8 0 m的区段煤柱和三层煤的 开采共同考虑。也可采用 G和 B 方案，即工作面 长 1 2 5 1 5 0 m，区段煤柱宽 2 5 3 0 m，工作部用高 水速凝材料充填宽为 2 5 ．- ,3 0 m、高 1 ． 5 m 的条带， 共同控制地表下沉 采用该方案每吨煤成本增加 1 1 ～l 6gl t 4 相似材料模拟分析 选择晟优的村庄下试采方案，关键要能准确 地预计出试采方案实话后产生的地表下沉和变形 直。因此，在尚无本矿区实测资料的情况下，为 模型的地质原型选用首采区中代表性剖面， 设计比例尺 l 2 0 0 ，模拟实际范围走向长 l O O m， 采深 5 2 0 m 模型几何比 G 1 2 0 0 ， 容重 比 c 二 o ． 6 ， 强度 比 c c 尸0 ． 0 0 3 ；根据钻孔柱状及有关岩 石物理力学资料，确定各岩土层综台厚度及配比； 基岩部分以 i c m分层铺设，表 土以 2 e ra分层铺设； 采用灯光透镜法和小钢尺法观测，并对采空区上 方断裂岩层进行调量、描述，获取直观定性成果。 模型共实施了 4个方案和模拟开采，获取了 大量的实验数据。 4 , 2 横拟成果及分析 通过观测成果分析得到 i 在巨厚冲击层矿区开采后 ，地表沉陷盆 地范围大，相对较平缓； 2 菩方案地表移动变形最大值见表 3 ，通 过模拟验证了先前预计的正确性 3 证实了只要保证留设煤柱的稳定性，适 当加大工作面长度仍保持地表较少沉陷量的可能 性 ； 4 本次模拟获得，微小开裂区最上边界距 煤层为6 5 m，由于三号煤层与二 ， 煤层间距离为 8 0 多米，实验证明，即使最不利的采煤方法，导水 裂缝带高度也不会超过模型获取值，对三煤层今 后的开采不会产生影响 5 在工作面中部缩小采厚，只进行部分开 采，如 E方案，工作面中部 4 0 m 的范围内沿着底 板 留 i m不采．可更好地控制顶板的下沉。 表 3 地表移动变形最大值 模型求得 Ta b ． 3 g r o u n d mo v e me n t a n d d e f o r ma t i o n ma x i mu m v a l u e s f o b r a i n e d f r o m mo d e 1 维普资讯 第六图书馆 第 1 期 用呜等高潜水住密集村庄下采煤 5 结 论 在 c煤矿的条件下，采用工作面长度 1 2 0 m， 区段煤柱宽 6 0 - - 8 0 m 的开采方案，可较好地控制地 表的下沉，使潜水位不出露地表，并保证村庄在 受采 动影响过程 中正常使用 。对村庄房屋的损坏 不会超过 “ 三下”采煤规程 中规定的 r 级破 坏等级。由于该矿 区范 围内，采前就有局 部内涝 现象 ，地下煤层 开采 ，地表 普遍下沉必 定会加剧 内涝 因此，在村庄下采煤的同时，迁堕当考虑 地面整治 、规划 、排涝 ，以确保矿井生产不受地 面村庄的制约 。 参考文献 】 何啻精矿 山开采沉陷学 撩州中国矿业大学出版社， l 9 91 2 0 4 ,- 2 J 9 2 周茸铨等 建筑物下采煤 北京煤炭工业出版社，】 9 9 3】 一 l 4 5 3 煤黄工业部建筑物 水体、铁路及主要井巷煤柱旨设 与压煤 开采授程 北京 煤炭工业出版社．1 9 S S I 1 S t u d y o n Mi n i n g u n d e r D e n s e Vi l l a g e s o v e r Hi 曲 P h r e a t i c Wa t e r L e v e l Zh o u M i n e W o Ka n Ta n Zh i x i a n g f oe p a r t me n t o f Mi n i n g E n g i n e e r , C h i n a Un i v e r s i t y o f Mi n i n g a n d T e c h n o l o g y ， Xe Z h o u ， Ch i n a A b s t r a c t T h i s p a p e r made d e e p s t u d y O n m i n i n g u n d e r d e n s e v i l l a g e s o v e r h i g l 1 p h r e a t i c wa t e r l e v e l in v i e w o f a c e r t a i n mi n e i n E a s t Ch i n a ． Ba s e d o n 4 k ind s 1 6 k i n d s o n o fe x p e r i me n t a l mi n i n g s c h e me s ，i t ma d e a c h o i c e o f s c h e me s o p t i mi z a t i o n ，g o t a o p t i ma l mi n i n g s c h e me b e y o n d t h e r e s t r i c ti o n o f v i l l a g e s ．F u t he r mo r e t h e o p t i ma l S C h e me i s c o n fi r me d Wi t h s i mi l a r ma t e ri a l mo d e i s 、 K e y Wo r d s h i g l1 p h r e a t i c w a t e r le v e m i n i n g u n d e r v i il a g e ；s c h e m e o p t i m i zati o n ；s imi li a r s i m u l a ti o n 恃 裴 表 文 章 { 摘要预报 ； - ， _ _ * -， 螺 _ 蒸汽保护无氧退火炉自动控温报警系统 陈忠华 窖丽华 王焱 介绍了 采用 8 0 3 l 单片机对蒸汽保护无氧退火炉进行自动控温，对退火过程 中各阶段发出报警信号的控制系统 该系统能对炉温和工作时间进行显示，并可 通过键盘对工作参数进行设定及修改。 ’ 维普资讯 第六图书馆