B090301近距離煤层上行综合机械化开采实践.doc

近距离煤层上行综合机械化开采实践 关 群1 李德元2 高维宇2 [1-阜新矿业（集团）公司，辽宁 阜新 123000；阜新矿业（集团）公司清河门煤矿，辽宁 阜新 123006] 摘 要 通过对231采区3-2煤层上部可采煤层受采动影响的探、掘、采实践，积累了掘进、回采期间煤层顶底板的管理经验，通过实施了钻孔探查和巷道探查，检查煤层底板下覆采空区的充实程度、采动影响、下沉变形量及采动裂隙情况、顶板离层状态等，形成巷道支护及回采顶板管理、通风管理等成型经验，修改了以往柱厚采厚比大于7.5方可上行开采的经验数值，安全、顺利地完成了231采区3-3煤层N 3路的近距离累煤层上行综合机械化开采。 关键词 近距离 煤层 上行 开采 ----------------------------------------------------------------------- 1 概 况 阜新矿业（集团）公司清河门煤矿位于辽宁省阜新市清河门区境内，是开采40多年的一个老矿井，矿井有两支综采队分别在231采区和343采区采用走向长臂后退式开采，有七支掘进队伍为开采准备，采掘生产全部实现了机械化作业。 231采区是现在的主采区之一，主要开采沙海含煤地层中的三煤组煤层，三煤组有3-2、3-3、3-4、3-5煤层四个近距离煤层组成。早年地质勘探资料显示三煤组煤层均不可采。经过后期的掘进探查，发现三煤组3-2煤层具有可采价值，即开始了探查和回采，形成一个开拓采区，2001年～2005年间，先后圈定3-2煤层回采工作面10个，合计回采煤量263.3万t。由于3-2煤层的开采实际情况与原有地质资料相比出入较大，因此，根据地质资料显示推断3-2煤层上覆还有可采煤层，经过钻探和巷探两种方式探明，与3-2煤层上覆层间距30～36m的3-5煤层具有可采价值，2005年11月～2007年9月，先后回采了3-5煤层5个工作面，合计回采煤量118.2万t。经过前期工作，坚定了3-2煤层与3-5煤层中间层3-3煤层的可采价值。3-3煤层距上覆的3-5煤层15.6～27.6m，3-3煤层距下覆的3-2煤层8～16.7m，地质状况如图1所示。由于历史的原因，造成3-3煤层排在上行开采顺序，并且3-2煤层开采时对上层没有采取任何保护性技术措施，给生产带来一定困难。为了充分回收煤炭资源，尝试在231采区3-3煤层N3路的上行采取综合机械化开采。 图1 3-3煤层地质结构柱状图 2 综合机械化开采尝试 地质资料中，煤层至上而下逐层分布，根据煤层的厚度、间距、煤种以及巷道维护等条件，将煤层群合理分组，同时开发一组或二组煤来满足矿井年产量的要求。组内一般也都是先采上层后采下层，即正常的“下行”开采顺序。当煤层相距较近时，先采下层，采空区岩层垮落，造成上部煤层的破坏，上部煤层的开采就很困难，甚至无法开采；如果煤层间距较远，先采下层，对上部煤层影响较小，下部煤层采完后，只要适当处理采空区，并使上部煤层均匀下沉，也可以采用“上行”开采顺序。 2.1 上行开采条件论证 2.1.1 从矿井开采实际和研究论证 根据上行开采可行性公式（柱厚采厚比公式），H/M＞7.5时，则可视为基本具备反程序开采的必要条件，即下分层开采后，上分层整体基本上不会遭到开采破坏，煤层的整体性比较完整。 清河门煤矿231采区上行开采的实践情况为： H/M=12.35/3=4.12＜7.5 式中：H—为上、下煤层的平均间距，3-2煤层与3-3煤层间距为8～16.7m，所以平均间距取12.35m； M—为下部煤层的平均开采高度， 3-2煤层平均采高3.0m。 根据柱厚采厚比公式计算，基本不具备上行开采的条件。 2.1.2 利用三带高度判别法论证 根据《煤矿安全规程讲义》井工开采部分的说明： （1）冒落带高度的确定 （2）裂隙带高度的确定 （3）上行开采条件所需要的煤层间距离 式中：H—平衡岩层厚度，一般取3.0m； M—为下部煤层的平均开采高度， 3-2煤层平均采高3.0m。 K—岩石自由碎胀系数，坚硬岩层一般取1.1～1.15m，中硬岩层一般取1.15～1.2m，软岩层一般取1.2～1.4m。 经以上计算，该区上、下层间距仅有8～16.7m，平均12.35m，小于上行开采条件的柱厚采厚比系数，且该区3-3层正处于3-2煤层开采后冒落带的上限和裂隙带的下限，因此，为了缓解采区接续紧张局面，对231区3-3煤层N3路实行探查，以论证上行综合机械化开采的可能性和可行性。 2.2 巷道探查施工 3-2煤层N3路综采工作面于2002年2月采毕，预计3-3煤层岩层完整性已遭到破坏，顶板出现裂隙、离层，但经6年时间的充实应该形成再生底板。 231采区3-3煤层巷道探查于2007年10月15日开