平煤八矿铁路下采煤可行性分析.pdf

平煤八矿铁路下采煤可行性分析 第六图书馆 在平煤八矿井田范围内,国家Ⅱ级铁路孟平支线斜穿井田,造成铁路保护煤柱面积大,铁路压煤量多,井田开采无法规划布置。通 过对地质条件、覆岩破坏高度、地表移动变形值及下沉速度等参数的分析,论证了国铁下上行开采方案的可行性。在平煤八矿 井田范围内,国家Ⅱ级铁路孟平支线斜穿井田,造成铁路保护煤柱面积大,铁路压煤量多,井田开采无法规划布置。通过对地质条 件、覆岩破坏高度、地表移动变形值及下沉速度等参数的分析,论证了国铁下上行开采方案的可行性。铁路压煤 开采方案 可行性分析 铁路下采煤中州煤炭刘慧 余贵军平煤集团天安八矿,河南平顶山4670122007第六图书馆 第六图书馆 2 0 0 7年第 6 期 中州煤炭 总第 1 5 0 期 平煤八矿铁 路下采煤可行性分析 刘 慧 ， 余 贵 军 平 煤 集 团 天 安 八 矿 ， 河 南 平 顶 山4 6 7 0 1 2 摘要 在 平煤 八矿 井田范围 内， 国家 Ⅱ级铁 路孟平 支线斜穿 井田， 造 成铁路保 护煤 柱面 积大 ， 铁 路压煤 量 多， 井 田开采无 法规划布置 。通过对地 质条 件、 覆岩破坏高度 、 地表 移动变形值 及下沉速 度等参 数的分析 ， 论 证 了 国铁 下 上 行开 采 方 案 的 可 行 性 。 关键词 铁路压煤 ； 开 采方 案； 可行性分析 ； 铁路下采煤 中图分类号 T D 8 2 3 ． 8 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 3 0 5 0 6 2 0 0 7 0 6 0 0 4 7 0 2 1 铁路压煤对八矿生产规 划的影响 1 孟 平 铁 路 线 斜 穿 平 煤 八 矿 井 田 ， 所 经 之 处 煤层 埋藏 深度 在 3 2 0 ． 5～7 3 2 ． 4 m， 铁 路 保 护 煤柱 留 设宽 度较 大 ， 整 个 矿 区 铁 路 压 煤 面 积 为 5 7 6 4 1 0 0 m 。铁路 压煤 在八 矿 造 成 了 “ 地 面一 条 线 ， 井 下 一 大 片” 的不利 局面 。 2 压 煤 量 大 ， 造 成 资 源 浪 费 。截 止 2 0 0 6年 底 ， 八矿井田范围内工业储量 3 6 4 2 0 ． 6万 t ， 其中国 铁下储量 5 2 4 2 ． 5万 t ， 压优 质炼 焦煤 己 煤层 、 己 煤 层 储 量 3 3 3 3 ． 0万 t 。 3 有碍 井 田布 局 ， 造 成 开 拓 不 合 理 。铁 路 干 线压煤 ， 把井 田东翼部分的煤切成 2块， 使这 2块煤 都 变成 了边 角煤 。影 响八 矿接 替采 区 己五采 区 的规 划 布置 ， 造成 矿井 资 源接替 紧 张 。 2开采地质条件 八 矿 整个 地 层 含 3个 煤 系 地 层 ， 二叠 系上 石 盒 子组 ， 含丁 、 戊组 煤 ； 中部 为下 二叠 系山西 组 ， 含 己组 煤 ； 下 部 为 石 炭 纪 太 原 群 ， 含 庚 组 煤 。可 采 煤 层 为 丁 ， 、戊 、 己 己 4 层 ， 厚 度 分 别 为 2 ． 1 0， 3 ． 8 0， 1 ． 2 1 ， 2 ． 7 3 m； 煤 层倾 角 1 3 。 ， 表 土层 厚 2 6 0 m， 砂岩 厚为 2 1 4 m， 页 岩等 软弱 岩层 厚 1 1 7 m。 3 国铁下采煤方案 通 过分 析 ， 八 矿 进 行铁 路 下采 煤 已是 一个 生产 收藕 日期 2 0 0 7 0 8 2 9 作者简介 刘慧 1 9 7 4一 ， 女 ， 河南 商丘 人 ， 助 理工程 师 ， 1 9 9 4年 毕业 于陕西煤炭工业学校 ， 长期从事矿山地 质工作 。 上迫切需要解决的问题 ， 为此提出以下几种方案 ① 采 用线 路维 修 的方 案 ， 即井 下 开 采 、 地 面 维 修 方 案 ； ②上行开采， 用全陷法先采 出己组煤， 再采丁组煤 ， 最后用部分开采法采戊组煤 ； ③下行 开采， 从上往下 开采 ， 用全陷法采出丁组煤， 用部分可采法采出戊组 煤， 最后用全陷法采出己组煤 ； ④全部或局部充填法 开采 ； ⑤整个线路迁出、 改道 。 4方案 的初步确定 迁线 或 改 道 的方 案 可 采 出全 部 煤 炭 资源 ， 对 铁 路运 行无 影 响 ， 但 一 次 性 投 资大 ， 建设 期 长 ， 八 矿 不 能 马上采 铁路 煤柱 ， 迁线 地 点不好 选 择 。 线路维修 方案 建设 初期 ， 不 必花费很 大 的投 资 。可较 快 采 出铁 路 下 的煤 炭 ， 但线 路压 煤量 大 ， 同 时要支出一笔不小 的维修费用。由于该线路行车密 度 大 ， 车 速高 ， 维修 时 间不 富余 ， 比较 紧张 。 采用充填 和部分开采方案， 它们虽然能够减少 线路的移动和变形量 ， 但充填方法费用高， 充填材料 来源不富足， 生产系统复杂 ， 要改变八矿现有的生产 系统需 要 时间 ， 影 响 矿山 的生 产接替 。 上 行 开 采 和下 行 开 采两 方 案 相 比较 来 看 ， 上 行 开采方 案较 为优 越 。其 理 由是 按 照择 优 开 采 的原 则 ， 先采 比较深 厚 的 己组 煤 ， 线 路 移 动 和 变 形 值 小 ， 下沉 速度 小 ， 有 利 于维 修 ； 己组 煤 煤 质 好 ， 能 满 足洗 煤厂的生产能力， 经济效益好 。因此， 把 己组煤先采 出来 ， 对八矿经济效益来说是最 有利 的。经分析 比 较 ， 初 步选 定上 行 开采作 为铁 路 下采煤 方 案 。 5上行开采的可行性分析 从 目前 采 矿技 术 来 看 ， 进行 上 行 开 采 的必 要 条 47 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 2 0 0 7 年第6 期 中州煤炭 总第 1 5 0 期 件是 下 面煤层 距上 面煤 层有 一定 距离 ， 以避 免 下面 煤层 的开 采而 破坏 上面 的煤 层 。在 八 矿开 采 己组煤 对戊 组煤 的影 响是 较 小 的 ， 这 可 从 覆 岩破 坏 高 度 和 地表 移动 变形 值及 下沉 速度 来验证 。 5 ． 1 覆岩 破坏 高度 的分 析 在 用全 部 垮 落法 控 制 顶 板 时 ， 上覆 岩 层破 坏可 分成三带 冒落带 、 裂缝带和弯曲带。进行上行开采 的安全 层间 距条 件为 H安 全 层 间 距≥H冒 裂 。 己组煤 上覆岩层为中硬的砂岩 ， 对于中硬岩层 ， 计算冒落带 和裂 隙带 的高度 ， 可 采用公 式计 算 ／4 1 0 0m H 一 1 0 0m 一 日 一4 ． 7 m 1 9’ “裂 一1 ．6m 3 ． 6 其 中 ， m 为煤 层厚 度 。把 己组煤 的 总厚度 m 4 m代 人 ， 得 H目1 0 ． 6 m， H 4 0 m， 两 带 高 度 为 5 0 ． 6 m， 而 己组煤 距戊 组煤 的层 间距 为 1 6 5 m， 远 远 大 于两带 之 和 ， 显然 上行 开采 足够 安全 。 5 ． 2 地表 移 动变形 值及 下沉 速 度的分 析 1 地表移动变 形值 的预计。① 下沉 系数 g 。 根 据 观测站 和 已采 采 区 经验 ， 求 出初 采 时 的下沉 系 数为 0 ． 7 5 。②主要影响角正切 t a 和开采影 响传 播 角 0 。根据 已采 采 区经验 求 得 t a n ／ 3 1 ． 5 ， 认 为 八 矿用 09 0 。 一0 ． 6 O t 1 0 。 公 式 计 算 比较 合 适 。 ③水平移 动 系数 b 。由以往 观测 站资料 求得 b 0 ． 3 。④拐点偏距。用平顶山矿区的经验公式即 0 ． 0 7 H 。 ， 对 于 上 山 和 下 山 的 拐 点 偏 距 ， 取 倾I 倾T 0 ． 0 6H E T o 在八矿选 择了 己 下采 区作为预计 采区 ， 在铁 路煤 柱 范 围内布 置 了 7个 工作 面作 为预计 点 。根据 参数 ， 以及 己 下采 区 各工 作 面 的 开采 地 质 条 件 ， 采 用概率积分法 ， 利用计算程序进行预计 ， 得出煤层移 动最 大变 形值 表 1 。 2 下 沉速度 的计 算 。根 据 平顶 山矿 区 计算 最 大 下沉 速度 的经 验公 式 V ， 推 出八 矿各 组煤 1 70 的最 大 下沉 速 度 值 表 1 。其 中 ， 为 最 大 下 沉 值 ； C为工作 面 日推进 速度 ； H 。 为平 均采 深 。 表 1 八矿煤层移动变形及 下沉 速度最 大值预 计 稳定后 3 煤 岩 采 厚 比。根 据 公 式 H 0 ／ m 日 。为 平 均 采深 ， m为煤层厚度 可求出各煤层采厚比 表 2 。 48 表 2八矿各煤层采厚 比计算 煤层 m／ m H 0 ／ m H 0 ／ m 煤层 m ／ m H 0 ／ m H 0 ／ m 丁 5 6 2 ． 1 3 9 1 1 8 6 己 l 5 1 ． 21 61 2 5 0 6 戊o ,1 0 3 ． 8 4 8 6 1 28 己 l 6 l 7 2 ． 7 3 6 51 2 3 8 6各煤层开采的可行性分析 6 ． 1 己组 煤 从 H ／ m来看 ， 由于开采 的己 煤层的深厚 比为 5 0 6 ， 开采 的 己 煤 层 的深 厚 比为 2 3 8 ， 均 符 合 文 献 [ 1 ] 所要求 的对国家 Ⅱ级干线深厚 比大于 1 5 0的规 定 ， 故 可 以进 行 试 采 。从 预 计 的移 动 和变 形 最 大 值 来 看 ， 开采 己组煤 的移动 变形 值均较 小 ， 我 国 尚未 有 规定的限值 。从最大下沉速度来看 ， 开采 己组煤的 最 大 下沉速 度 ， 己。 为 2 ． 3 m m ／ d ， 己。 为 4 ． 7 5 mm ／ d ， 下 沉速度 均 不大 。从 以上 分析 ， 对 于 己组 煤 ， 用全 陷法 开采 在技 术上 是 可行 的。 6 ． 2 丁组 煤 丁组 煤 的深 厚 比 为 1 8 6 ， 下 沉 速 度 和 移 动 变 形 量 均相应 增 大 。此 组煤 的开采 可在 工作 面 的开采顺 序 上做些 变 更 。可 考 虑 先 采离 铁 路 较 远 的 工作 面 ， 逐渐开采较近的工作面， 在取得维修 经验 与岩移参 数后 ， 再确定开采线路正下方的工作面。 6 ． 3 戊组煤 由于 戊 组 煤 层 厚 度 大 ， 埋 深 较 浅 ， 深 厚 比 为 1 2 8 ， 不符合文献 [ 1 ] 的开采要求 ； 且下沉量 3 m多 ， 下沉速度也比较大 ， 对此煤层开采应慎重考虑。① 不采 为保证铁路安全运行 ， 丢弃这层煤。②限厚开 采 此层煤厚为 3 ． 8 m， 可采下分层 ， 若采 2 ． 0 m厚 的下层 ， 此 时深厚 比为 2 0 0左右 ， 符合 文 献 [ 1 ] 要 求 。③条带开采 可用走 向条带 ， 采用采一部分 、 留 一 部 分 。 7 结 语 综 上所述 ， 对 于八矿 赋存 的 4组煤 的开采 ， 应视 其 具体情 况 而定 ， 可先 采 己组煤 ， 采 完 己组煤再 采 丁 组 煤 ， 最 后 考虑戊 组煤 的开采 。 参考 文献 [ 1 ] 张荣立 ， 何国纬 ， 李铎． 采矿工程 设计 手册 [ M] ． 北 京 煤炭 工 业 出版社 ， 2 0 0 3 ． [ 2] 中国煤 田地质局 1 2 6勘探 队． 八矿精 查地质报 告书 [ R] ． 平顶 山 平煤集 团公 司八矿 ， 1 9 6 5 ． 责 任编辑 秦 爱新 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆