鲤井近距离煤层实行上行式垮落法开采的实践研究.pdf

第 8卷 第 1期 四川建材学院学报 Vo 1 ． 8 1 9 9 3年 3月 J OURNAL OF S I C HUA N I NS TI T UT E O F B UI L DI NG M A TE RI AL S No． 1 M a r ．1 99 3 鲤 井 近 距 离 煤 层 实 行 上 行 式 垮 落 法开 采 的 实 践 研究 侯长祥 湘薄 矿王学院 摘 要． 2 本文通过近距离煤层群上行式垮落法开采的现场实践及分析研究提出了上行式开采的适用条 件 技术措施及应遵守的原则 ．圈 2 ， 参 4 ． ． ， ， 关 键 调 上 行 式 冒 落 带 一 层 间 距 q 医． 上 j 式士 雩倦f 孝 、 ． O 引 言 当鲤鱼圹矿 井 1 9 1 1东工作 面在 布置 巷道时虽然发现上面还有 一层煤 ， 但 由于该层煤 的情况还 不清 ， 加上工作面 急于接替 ， 所以就采了 已切割出来的下层煤工作面 。 过去在 1 7 1 4工作面也采用了 上行顺序开采 ， 两 次实践证 明对于近距离煤层群实行上行式垮落法开采是可行 的。 1 地质概 况及巷道布置 鲤鱼圹矿井位于洪 山殴矿区复式 向斜 的小 向斜盆地 小段井 田 的中心。 井 田内地质构 造复杂 ， 除次级褶曲发育外 ， 断层较 多 ． 破坏了煤层 的完整性 ， 加 之主采煤层 1 煤层有分叉现象 ， 给开 采都带 来了困难。 1 9 1 1东工作面亦为煤层分叉形成 的上下两层煤 。上煤层平均厚 度为 2 ． 4米 ， 下层煤平均厚 度 为 1 ． 9 6米 ， 其层问为 5 ． 5 ～1 3米厚的页 岩 ， 直接顶 为 3 0米左右的黑色泥岩 ， 岩顶为坚硬的灰岩 。 由 于受褶曲的作用致使两层煤走向不一致， 相差 7 7 。 ～8 7 。 如图 1 所示 ， 形成了下层煤的走向短， 倾 斜 长， 上层煤 的走向长 ， 倾 向短的情形 巷道布置如 图 2所示 。 圈 1 洪矿鲤井 1 9 1 l E I作面上下分层立体示意 圈 收 稿 日期 1 9 9 2 1 0 1 4 ， 匕 维普资讯 第 l期 侯长祥 鲤井近距离煤层实行 上行 式垮 落法 开采 的实 践研 究 5 5 圈 2 1 9 1 1 E I作 面上 、 下分层巷道 平面布置圈 2回采 工艺及 安全技术措施 ’ 上 下分 层工作面 都是采用走 向长壁采煤法 ， 放炮落煤 ， 全部陷落法管 理顶板 ， 最大 控顶距 3 2 米 ， 最小控顶距 1 ． 6米 。由于层问岩柱较小 ， 为了保证 生产 的安全正常 ， 我们采取 了以下主要措施 2 ． 1 在下层煤工作面回采过程中要做到连续推进， 快速采煤 ， 放透顶板， 不留煤柱， 以最大限度减 少 匕层煤顶底板的变形 } 2 ． 2 在上层煤工作 面的采掘过程 中 ， 为防止因下层煤 已采而可 能造 成的垮顶事 故 ， 特别是上层煤 位于下层煤采后形成的裂 隙带下部的范 围内时 ， 要散到 囊 言 蔫 慧 荔 器 都 要 安 放 地 粱 ， 强 2 ．2 ． 2 回采 时凡是发 现底板有裂缝 松软 的地 段 ， 为 防止支柱 压八厩椒 ， 叉米 郁蛩 _ 殳般圯采 ’ 以 圳 底板 i 2 ． 2 ． 3 在采掘工作面都要加强支护 ， 严密背 顶背 帮 3 对近距离煤层群上行式开采 的分析 依 据国外经验 ， 近距离煤层上行式顺序开采 的层间距 M 应满足 M一1 2 m3 ． 5 m 条件。 式中 m 下面煤层采高 ， 米。当 m2米时 ， M 一 1 2 2 “ 4 - 3 ． 5 2 一 3 8 米 。 维普资讯 5 6 四川t材学院学报 1 9 9 3正 另据国内经验， 现场提出按层间距与采厚的比值 K进行确定 当 K一 ≥4 o ～5 0时 ， 可视为非近距煤 层 ， 先采 下层对上层毫无影 响 ； 当K 一兰一2 5 4 0 时， 对上层有不明显的影响， 不妨碍其正常回采} K1 5 ～2 5时 ， 上 层要 在层闯岩层的移动稳定后 ， 才能进行 回采 ； K I 5 一般不利于采用上行顺序开采。 如受多个煤层 采动影 响 ， 则用综合层厚采厚 比 ； K- 1 式 中 Kt 一 、 K| ； 。 M 、 M M。 分别 为 下部开 采煤 层 中 mt m 、 ⋯m 煤 层 至上部 被 采动煤 层 m。 的垂 跑 ， 米 ； mz 、 m ” m 。 分别 为下部开采煤层的 采厚 ， 米。 如应用国 内经验公式 M≥ 1 ． 1 4 m - F 4 ． 1 4 则所需层 间岩柱 的厚度大大小 于国外 ， 例如 当 m一2 米 时 ， M 只需 M ≥ 1 ． 1 4 m - F4 ． 1 4 ≥ 8 _ 7 米 即可 。 1 9 1 1 东工作面的层间岩柱最大是 1 3 米， 最小是 5 ． 5 米 ， K值最大是 6 ． 5 ， 最小 只有 2 ． 7 5 ， 但对 上层煤 却无大的 影响 ， 回采中发现煤 体破坏不大 ， 底板无大 的变形 ， 工作面压力也 小 ， 因此获得 了较 好的经济效果 与下层煤工作面比 。 经实际观测， 此次回采成功的关键所在主要是由于 3 ． 1 层问岩层垮落填满采空区 该工作面的层间岩层为砂质页岩， 下部煤层回采放顶后将 自行垮落 ， 其初始碎胀系数为 1 ． 4 ， 因此下层煤顶板垮落的高度为 t h 面 丽 m一百 一5 _ 3 米 式 中 a 下煤 层烦角 ， 度 两层间岩层厚度最小为 5 ． 5 米， 因此冒落带全在层间岩层内， 未冒垮上部煤层底板， 这样， 上部 煤层虽处于下部煤层开采后形成的裂隙带的下部， 受到一定影响 ， 但由于层问岩层随采随冒而及时 得到 了层间岩层 冒落矸石的撑托 ， 所 以没有妨碍 其正常 的开 采。 3 ． 2 下层煤采空区上复岩层处于稳定状态 随着工作面的正常推进． 采空区冒落的矸石逐渐地被压实， 其残余膨胀系数减低到 L 1 5左右 ， 因此 引起上 复岩层的缓慢 下沉 ， 使上层煤 的底 板出现了一些裂 隙， 个别 地方 的底板 矸石呈 红色 ， 温 度 较高 ， 上 层煤也 出现 了一些 裂 隙， 有 的煤 体较 松 ， 有 片帮现象 。但 由于上 复岩层 包括上 层煤 在 内 至老顶 的厚度在 3 6 ． 5 ～4 5米 之间， 均 为软 弱的页岩及泥岩 ， 其最大裂 隙带高度 为 H一 4 - 4 ． 2 一 4 - 4 ． 2 1 7 ． 74 ． 2 维普资讯 第 1期 侯长祥 ； 鲤 井近 距离煤 层实行 上行 式垮 落法开采的实践研究 5 7 取最大值为 2 2米 ， 距老顶 至少还 有 1 4 ． 5米 。因此 ， 老 顶位于整 体下 沉带 内， 只产 生弯 曲变形 ， 故而老顶不会对工作面产生冲击动压 ， 也就是上层煤不会受到太的破坏。 同时上下煤层开采的间隔 时间达两年之久， 层间岩层的移动达到了新的平衡。 因此下层煤采空区的上复岩层在上层煤开采时 已处于稳定状态 ， 给上 层煤的开采形成了条件 4 认 识 及 结论 实践证 明此次近 距离煤层垮 落法 上行式开采事 实上是成功的 ， 但近 距离煤层群 的开 采顺序一 般是下行式的 ， 只有在一 些特殊的条件 下才采用上行 式 ， 如 4 ． 1 为了解除或减少上部煤层开采时产生涌水、 冲击地压、 瓦斯动力等威胁时； 4 ． 2 为了先采出下面急需的煤种或 由于煤厚 煤质 煤层稳定程度 等因素影响 ， 需先 采下层煤进行 配采时 ； 4 ． 3 为了加大开采的安全深度 ， 实现大型和重要建筑物下的安全开采， 需先采下面的煤层时； 4 ． 4 由于接替紧张， 为了减少工程量或施工难度较大的工程时 ， 需先采下层煤时； 4 ． s 因为缺乏 上层煤的地质资料或历史上 如解放前 已采了层煤 时 ； 4 ． 6 利用地压采煤 。 如 当上 层煤 或上 层煤顶板相 当坚硬 ， 先采下层煤 ， 使上层煤及其顶板 位于裂 隙 带 内， 有利于上层煤的开采及放顶 ； 4 ． 7 上煤层的顶底板 为粘土质 岩层 ， 有较大 的膨胀性 ， 先采下层煤 可减少 上层煤开采 时岩石膨胀 压力 ， 使巷道 易于维 护。 依据现场经验 ， 只要条件允许是可以在层问距采高倍比 K值较小时 如本例仅为 2 ． 7 5 ， 采用 近距离煤层群垮落法上行顺序开 采的。但需满 足 4 ． 7 ， 1 下层煤工作面应连续推进、 不留煤柱 减少上层煤及顶底板的移动变形； 4 ． 7 ． 2 下层煤 回采时应 放透顶 ， 层问岩层应能及时垮落 ， 保证放顶后能填满采空 区； 4 ． 了 _ 3 由于两层煤 间距不大 ， 在下层煤开采后上层煤 的顶底板裂凉较 多 ， 故需在上层煤开采中应对 其顶底板加强支护 ； 4 ． 7 ， 4 下层煤采后如采 空区 内瓦斯较大 ， 应采取有效措 施加强 瓦斯排 放 ， 最 好是抽放 ， 以防止 在上 层煤 回采 时瓦斯涌 八工作面 ； 4 ． 了 _ 5 注意测定矿井 复岩 移动变形参数 、 移动时间和速度 ， 以便 确定上层煤开 采的最佳 时间 上煤 层的开采一定要在下煤层 采过 稳定之后进行 。 5结 论 5 ． 1 层闻距与采高倍比 K值 只要大于 4 即可进行上行垮落法开采 也就是只要使上部煤层不位 于下部煤层开采后形成的冒落带内就行； 5 ． 2 上部煤 层的开采必须 在下部煤 层开采的采 动影响稳定之后方可进行 。 维普资讯 四川建材学院学报 1 9 9 3年 参考文献 雷元 培． 墟悄 斟煤 层辟 上行 开 采的可 能性及 其合 理运 用的分 析 ， 煤矿 设计 1 9 8 2 E 1 侯汝 肆． 墟何 许煤 层 辟上行 开 采的探讨 ． 煤 矿设 计 ， 1 9 8 2 I 1 列 天泉． 用垮 落 法上行 开 采的 可能性 。 蜞 炭学报 ， 1 9 8 1 } 1 1 8 2 8 侯长祥． 关于近 距 离墟悄 斟蜞层 实行 上行 式开 采的 实践及认 识． 涟 邵科技 ， 1 9 7 9 } 2 3 3 5 3 9 P r a c t ic a l R e s e a r c h o n t h e A p p l i c a t i o n o f U P c a v i n g Mi n in g 0 f t h e c l o s e S e a ms o f L i y u t a n g Mi n e Ho u Ch a n g x i a n g Xi a n g Ta n M mi n g C o l l e g e Ahs t i- a c t Af t e r s o me wo r k s i t e p r a c t i c e a n d a n a l y t i c a l o f u p-- c a v i n g o f t h e c l o s s s e a ms ， t h e a u t h o r p u t s f o r wa r d t a p p l i c a b l e c o n d i t i o n s ， t e c h n i c a l me a s u r e s a n d t h e p r i n c i p l e s wh i c h s h o u l d b e a d s e r v e d o f u p c a v i n g e x t r a t [ o n ． Fi g ． 5。 Re f ． 4 ． Ke y W o r d s Up-- c a v i n g， c a v i n g z o n e ， d i s t a n c e b e t we e n s e a ms 维普资讯