济三煤矿十四采区煤炭开采技术条件分析.doc

济三煤矿十四采区煤炭开采技术条件分析 摘要本文介绍济三煤矿主材每层的顶底板工程地质条件，并对帽落带与导水裂隙带发育及地表移动情况情况进行了分析预测，并对矿山压力的特点进行了总结分析。 关键词开采技术条件；帽落带；矿山压力；工程地质条件 中图分类号 F407.21 文献标识码 A 文章编号 济三煤矿为设计年生产能力500万吨的大型矿井，3上、3下煤层是前期主要开采煤层。采用竖井分区开拓方式，主要水平大巷分区式开拓，采用走向长壁综采放顶煤采煤法开采3下煤层，采用长壁式一次采全高采煤法开采3上煤层。 1、3下煤层顶、底板工程地质条件 顶板以细砂岩、中砂岩、粉砂岩为主，厚26.30～39.72m。粉砂岩顶板和泥岩顶板的分布范围较小，其余较大面积顶板均为砂岩。伪顶分布较零散，主要为泥岩和炭质泥岩伪顶，厚0.15～0.56m，伪顶之上的直接顶板主要为中、细砂岩，厚1.86～6.32m。 底板以粉砂岩、泥岩、砂质泥岩为主，厚度变化较大。 据测试成果，各类顶底板岩石的抗压强度平均值泥岩为35.3Mpa，粉砂岩为54Mpa，细砂岩为77.2Mpa，中砂岩为67.6Mpa。 根据上述煤层顶底板岩石特征分析认为3下煤层为中等稳定～稳定顶板， 3下煤层底板以粉砂岩、泥岩为主，为中等稳定底板。 2、冒落带与导水裂隙带发育高度分析、预测 1 冒落带与导水裂隙带发育高度的影响因素 据兴隆庄煤矿的研究成果，冒落带与裂隙带发育高度主要与以下因素有关系 开采厚度覆岩破坏范围的最大高度一般与开采厚度呈正比关系，但破坏高度与采厚的比值随着采厚的增加而减小。据兴隆庄煤矿实测资料，全煤厚综放工作面导水裂隙带高度与采厚比的实测值为7.7～11.3，其拟合关系式为。 采煤方法对比全煤厚综放、网下综放两种条件下冒落带、导水裂隙带实测高度可知，网下综放开采条件下的冒高与裂高均小于全煤厚综放开采条件下的，因而可用网下综放采煤法控制导水裂隙带发育高度。 开采煤层上覆基岩厚度一般情况下，岩柱厚度较大时，导水裂隙带发育高度也较大。采厚越大，裂高随岩柱厚度减小而降低的幅度也越大，这主要是采厚越大岩柱厚度越小时，导水裂隙带进入基岩风化带的比例就越高，而基岩风化带对裂高发育具有一定的抑制作用，因而使其裂高降低。 时间因素煤层开采引起岩体原始应力场发生变化，随之导致覆岩发生变形、位移、冒落及开裂破坏，由于煤层开采是逐步进行的，因而覆岩破坏的发生与发展也是逐步完成的，其与回采工作面的位置变化有直接的联系。实际情况表明，冒落带与导水裂隙带是在工作面后方一定范围内发育、生成的，并于岩层变形与移动的剧烈活动期内很快达到最大值，其后，随着岩层变形与移动的终止，冒高与裂高将开始出现不同程度的降低。据兴隆庄煤矿实测资料，冒落带和裂隙带形成最大高度的时间，在回采工作面以70m/月推进时，全煤厚综放开采约为工作面推过60～100m，即约为1个月。 2 十四采区冒落带与导水裂隙带高度的分析、预测 按上述拟合关系式预测十四采区冒落带高度小于30m，导水裂隙带高度小于75m。根据冒落带和导水裂隙带发育高度影响因素，对比本采区与兴隆庄煤矿在煤层厚度、煤层埋藏深度、煤层顶板上覆基岩柱厚度、上覆基岩岩性组合等方面，本采区与兴隆庄煤矿在煤层厚度、上覆基岩岩性组合方面相似，但在煤层埋藏深度、上覆基岩柱厚度方面有所不同，实际回采时，冒高与裂高可能会比此预计值偏大。 3、地表移动和变形的分析、预测 邻区兴隆庄煤矿5306为倾斜长壁工作面，面宽160m，倾向长度400m，煤层厚6～8.5m，平均厚7.83m。采煤机割煤高度约2.76m，放煤高度为3.16～6.34m，获得的主要观测成果为最大下沉3292mm；最大水平移动走向为1303mm，倾向为1145mm；最大下沉速度47.3mm/d。4314综放工作面为走向长壁开采，面长160m ，沿走向推进1579.2m，煤层平均厚8.22m。割煤高度2.8m，放煤高度5.42m，最大水平移动走向为1125mm，倾向为1356mm，最大下沉速度工作面推进速度3.6m/d116mm/d。观测成果表明，综放开采与分层开采引起的地表移动相比，下沉速度明显大，但是其移动盆地范围小；最大下沉速度滞后角大；最终下沉量小；水平移动系数小，对地表变形控制较为有利。 十四采区首采工作面为走向长壁工作面,预计采面宽约250m，走向长约2300m，煤层一般为4.74m。工作面与兴隆庄煤矿4314面条件基本类似,只是煤层厚度小、煤层埋藏深度大，因而开采时所造成的地表移动、变形的幅度要比兴隆庄煤矿4314工作面小。 4、地压特点 济三煤矿已采工作面开采3下煤层的顶煤初跨步距、直接顶初跨步距、老顶初次来压步距、周期来压步距，顶板来压显现强度。 本矿的矿山压力有以下几个特点 （1）顶煤的厚度越大，顶煤初跨步距越大；顶煤的完整性越好，顶煤初跨步距越大；顶煤的硬度越大，顶煤初跨步距越大。 （2）煤层的厚度越大，直接顶的垮落越充分，老顶的范围也越大，支架的工作阻力也随之增高。 （3）工作面内的断层对顶板的垮落步距和来压步距有很大影响。 （4）超前支承压力对沿空顺槽有很大影响，一般会造成很大的巷道两帮移近量，最大时达到1215mm，有时会造成巷道底鼓，给正常生产带来困难。 （5）由于工作面内岩石的厚度、裂隙发育的不均一性，造成工作面内来压的不一致性。有的区域来压早一些，有的区域来压晚一些，有的区域来压步距稍大一些，有的区域来压步距稍小一些。 （6）来压过程一般持续1～2天，周期来压步距在20～30m之间，工作面每天的进尺在10m以上时，整个工作面内的来压阶段与相对稳定阶段区分不明显。 十四采区3下煤层埋藏深度、上覆基岩厚度及岩性组合等同邻区相似，因此矿压对回采工作面和回采巷道的影响可以参考邻区实际参数。 5、结论 通过以上研究，3下煤层为中等稳定～稳定顶板， 3下煤层底板以粉砂岩、泥岩为主，为中等稳定底板；在综采过程中对造成的地表移动及变形较小；根据矿山压力的特点认为，本区在回采时，应参照邻区实际参数，以保证安全生产。