发耳煤业近距煤层上行开采研究

2018年第2期 N o. 2 2018
煤炭科技
COAL SCIENCE & TECHNOLOGY MAGAZINE35
文章编号：1008-3731 (2018 )02-0035-03
发耳煤业近距煤层上行开采研究
武瑞龙\刘占卫2
(1.兖矿贵州能化发耳煤业有限公司，贵州六盘水553017;2.中色地科矿产勘查股份有限公司，北京朝阳100083)
摘要:针对发耳煤业近距离煤层群实施上行开采技术，在对该矿煤层赋存条件分析的基
础上，综合应用理论分析、现场实测的方法，对3煤已采区域30301尧30302工作面上部1煤
的安全开采工作进行详细分析。

通过比值法、“三带”判别法和围岩平衡法3种方法进行上
行开采可行1生判」别，确定符合上行开采的基本要求。

关键词:上行开采;可行性判别;覆岩分析
中图分类号:T D822 文献标志码:B
Study o n ascending mining of close coal s e a m in Faer Coal Industry C o.,L t d.
W U Rui-long1,LIU Zh a n-wei2
(1.Yankuang Guizhou Energy and Chemical Faer Coal Industry C o.,Ltd.,Liupanshui,Guizhou, 553017;
2.Sinotech Minerals Exploration C o.,Ltd.,Chaoyang,Beijing, 100083)
Abstract:The ascending mining technology is adopted on the close coal seam group in Faer Coal Industry C o., Ltd.,based on the analysis of the coal seam condition of the coal mine,the method of comprehensive application theory analysis and field measurement was used to analyze the safe mining work of I coal in the upper part of 芋coal mining area on the top of the 30301 and 30302 working face.Three kinds of upstream mining feasibility discrimination methods were used to judge the feasibility of ascending ining technology,including the ratio method,the"Three Zo n e"discriminant method and the surrounding rock balance method,and the basic require­ments of the ascending mining were determined.
K e y w o r d s:ascending mining;feasibility discrimination;overburden rock analysis
C L C n u m b e r:T D822
D o c u m e n t identification code:B
近距离煤层开采是我国煤矿开采过程中极为重 要的一个组成部分，目前在开采近距离煤层时，一般 有下行开采和上行开采两种方法，而我国煤矿在开 采近距离煤层群时，一般采用下行开采[1-2]，但在某些 地质和经济技术条件下，下行开采达不到安全经济 的生产目的，这时候上行开采初期工程量小、出煤 快、提高矿井年生产能力的优点就体现出来h。

然而 在实行上行开采时，下煤层开采势必会破坏上煤层 煤岩层结构，降低上煤层资源回收率[4-5]。

因此，控制下层煤对上层煤的影响是实行上行开采的关键。

i矿井概况
发耳煤矿位于贵州省六盘水市水城县发耳乡 境内，目前三采区作为发耳煤矿主采区，已开采了 1、3煤9个工作面。

由于三采区1煤厚度较薄，原计 划对其不进行回采，后期勘测发现1煤厚度变化较 大，计划在1煤中布置30101、30102工作面进行回 采。

工作面分布具体情况如图1所示。

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后，由顶板跨落，再向上发展裂隙，最后形成连续沉 降至稳定，需要一定的时间间隔，所以实行上行开 采的时间要视上覆岩层的稳定时间而定。

⑶采煤方法:不同的采煤方法对于上覆岩层的 破坏、也是不同的。

例如采用全部垮落法处理采空区 时，采场上覆岩层一般形成三带高度分布空间;而如 果采用充填法处理采空区，一般只会导致覆岩产生 裂隙破坏，不会对上覆岩层产生其他较大的影响。

2.2上行开采的技术可行性分析
图1发耳煤矿工作面布置
三采区1煤平均厚1.68m ，3煤赋存较稳定， 煤层平均厚度1.73 m ，煤层平均倾角25。

，1煤和3 煤层间距平均为19.7 m ，分别为铝质泥岩、泥质粉 砂岩、2煤、细砂岩以及泥质粉砂岩。

具体岩层柱状 和相关物理参数如图2所示。

往状
治t m 述
■■■ m •雄性
e r a 咐松比
黏聚力V 内關
fi.94
2[.e c m 1.73R
粉砂谀淀恐
4.2a
7.fi c m 0.9
邡
0M
4.90,24\A 43|饭
1糾 3.50.30U 2
390.609.80.25 1.639梅葙粉砂岩
3.7021.60.23 1.738■■■■
2保
L.LO 3.50.30 1.239
罐
w
S.B 02
1.^邓
泥现粉砂.岩
5.102i.b D.Z'S
1.7L.Ta
3.5
0.^0 1.2
'3B
图2 1煤与3煤煤层柱状
2上行开采主要影响因素及可行性分析2.1
上行开采的影响因素分析
上行开采，是在煤炭开采过程中采用自下(层
或组)而上(层或组)的开采方式。

该种开采方式在 一些特定的地质条件下有着很强的实用性，通过现 场观测和理论分析，得出影响上行开采的主要因素 有以下几点[6_8]:
(1)
层间距：层间距的大小对于是否能够实行
上行开采有着重要影响，因为煤层开采引起的上覆 岩层破坏高度是有限的，所以足够的层间距是上行
开采的基本条件。

(2) 下部煤层采高:当采高较大时，由于采出空 间的增大，上覆岩层形成平衡结构的高度更大，上
覆岩层的破坏高度增加。

(3) 煤层倾角：煤层倾角主要影响岩层破坏的 空间形态。

不同倾角的煤层在开采后，其上覆岩层 的破坏^形式是不同的，这对于是否可以实行上行开
采有着较大的影响。

(4) 稳定时间：上行开采要在岩层重新稳定后
进行，否则会出现严重的安全问题。

下部煤层开采
在近距离煤层群开采过程中，如果上位煤层为 突出煤层、煤层较薄、顶板不易管理，则采用上行开 采更为适宜，但是上行开采有着诸多的限制条件， 需要借助以前得出的经验公式以及实际地质状况 进行判别，目前国内判定某一煤层是否可以实行上 行开采的判别方法主要有比值法、“三带”判别法和 围岩平衡法。

比值法[9]根据煤层之间的岩性确定安全比值
K z (—般大于7.5)，通过建立煤层间距与采高的比 值判定上行开采的可行性。

理论判别公式为：
⑴
式中Hz —煤层间距，m ;
M ----下煤层采高，m 。

“三带”判别法[10认为当上下煤层的层间距小于 或等于下煤层的垮落带高度时，上煤层整体性将遭 到严重破坏，无法进行上行开采；当上下煤层间距 小于或等于裂隙带高度时，上煤层整体性只发生中 等程度的破坏，采取——定安全措施后可正常进行上 行开采。

理论判别公式为：
H = ----M -----n (K 〇 -1)cos 兹
式中H —垮落带高度，m ;
K —垮落岩石碎胀系数; 兹—
煤层倾角，(。

)。

(2)
平衡围岩法[11]认为上行开采需要满足必要的层
间距H ，H 可按下式估算：
H =
M (Kn - 1)
+ h
式中M —下层煤采高，m ;
K 〇—岩石碎胀系数;
(3)
h ---平衡岩石本身厚度，m 。

根据实际地质资料，对主要工程参数进行了汇
总如表1所列。

然后将这些参数代入3种上行开采
可行性判别方法中，最终得到上行开采可行性判别
法结果如表2
所列。

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武瑞龙等:发耳煤业近距煤层上行开采研究
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表1主要工程参数
HJm
M/m
K 0
兹/(毅) h/m
11
1. 42
1.2
25
2. 57
表2可行性判别汇总
判別法比值法
三带法围岩平衡法
条件值K z >7.5
<10Hz > 9.67
计算值7. 747.811可行性
是
是
是
由表2可知，3煤采后上覆岩层破坏对上位煤层 结构影响较小，对回采技术的要求以及回采难度会 极大地降低，因此对1煤实行上行开采是可行的。

2.3上行开采的控制对策
上行开采作为一种特殊的开采技术，只能在一 些特定的地质条件下实施，因此上行开采有其应用 的局限性。

对此，有以下几点需要注意[12-13]院
(1)
如果上层煤与下层煤之间的层间距过小，
那么上层煤的移动曲线必须要达到充分采动，使上 层煤达到该开采技术条件下的最大下沉量。

(2)
下层煤开采完成后需要间隔一定的时间再 对上层煤进行开采，防止岩层未稳定就进行开采而 产生的来压不均，进而造成巷道严重变形以及支护 困难等问题。

(3)
下层煤的开采应尽量避免留设煤柱等残留
煤体，建议采用无煤柱护巷。

(4)
煤层开采对岩层产生的影响是一个持续的
过程，适当加快工作面的推进速度，可以有效缩短 变形过程，减小工作面回采对巷道产生的影响。

坏;3.8~15m 范围内岩层产生裂隙;15~19.7m 范围内岩层基本破碎，已经发生完全破坏。

由此可 见，3煤采后垮落带高度为4.7 m ，裂隙带高度为 11.2m ，3煤开采时没有破坏上位煤层结构，可以进 行正常安全回采，提高资源回收率。

4结语
(1)
根据上行开采可行性判别方法，得到3煤
采后上覆岩层破坏对上位煤层结构影响较小，可以 对30101和30102工作面进行正常开采。

(2) 根据现场实际情况和理论分析可知，影响
上行开采的主要因素有层间距、下部煤层采高、煤 层倾角、稳定时间以及采煤方法。

(3)
根据现场钻孔窥视结果分析可知，3煤采
后垮落带高度为4.7 m ，裂隙带高度为11.2m ，3 煤开采时没有破坏上位煤层结构，30101和30102
工作面可以进行正常安全回采。

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3工程实践
钻孔窥视仪作为一种地质探测的仪器，用于观
测煤岩层结构分布和巷道顶板破坏。

针对发耳煤矿 1、3煤岩层分布情况，在30102运输平巷利用 Y T J 20型岩层探测记录仪对层间距破坏情况进行了 现场观测，观测结果如图3所示。

图3
钻孔窥视结果
由观测结果分析可得:30101运输平巷巷道底 板0~3.8m 范围内岩层基本完整，并没有发生破
42(10)：38 - 40.
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作者筒介：武瑞龙（1978—)，男，河北定州人，2003年
毕业于华北科技学院采矿工程专业，兖矿贵州能化发耳煤 业有限公司工程师。

(收稿日期院
2018-03-14)。