崔家寨矿近距离煤层上行开采的可行性研究

２ ３ ２ ５ ２ ０ ３ ０
１ ． ５ １ ． ６ Ｏ ． ６ ２ ． ６
１ ３ １ ． ５ ０ ． ５ ２ ． ４
２ 理 论 分 析
当煤层群 中的下部煤 开采后 ， 其上部岩层将受 到一 定 程度 的破坏 ， 根 据破坏程 度 的不 同 ， 可 将岩层 分为垮 落带 、 裂隙带 、 弯 曲下沉带川 。 当上部煤层处 于 冒落带时 ，
： ６ ． ５ ８
… ． １ ６ ． ４ ８
Ｔ 上‘ Ｊ Ｊ
一
根 据“ 三带 ” 判别口 Ｉ ， ５号煤 顶板岩层 主要有 细砂 岩 、
一一 一
研 ｆ
ｌｊ ． Ｉ ｊ
中砂岩等组 成 ， 属中硬岩层 。冒落带高度 算 式如下 ：
Ｈ ｍ ＝ Ｉ Ｏ Ｏ ， ， ￣ ， Ｍ／ （ ４ ． ７ Ｘ Ｍ＋ １ ９ ） ±２ ． ２ ＝ １ ０ ． ７ １ ±２ ． ２ ．
力及其 围岩 变形 。 岩层 物理 力学参 数 ， 如表 １ 所示 ， 数值 模拟物理模 型 ， 见图 １ 。
表１ 岩层的物理力学参数 岩层
细 砂 岩
构简单 ， 稳定可采 ， 其顶板较平缓 ， 岩性主要为粉砂岩 、 细 砂岩， 属坚硬顶板。６ 号煤层厚度 ３ ． ５ ～ ４ ｍ， 平均厚度 ３ ． ２
ｍ， 倾角小于 ８ 。， 为稳定可采煤层。６ 号煤层与 ５ 号煤层
的层间距 １ ６～ ３ ２ ｍ， 平均 ２ ２ ． １ ２ ｍ， 属于近距离煤层群 。 根
据 地质勘探资料 ， 由于周边小煤矿对 ５ 号煤破坏性开采 ，
使５ 号煤层形成 了不 同大小的采空区 ，迫使崔家寨矿不 得不采用 近距离煤层上行开采技术开采 ６ 号煤层 。
５号煤开挖空 间周 围的岩体 向开挖 空间 内移动 ， 顶
收稿 Ｅ ｔ 期： ２ ０ １ ２ 一 ｌ ｌ 一 ３ Ｏ
图１ 数值模拟的物理模型
４ 数值计算结果分析
５号煤开挖计算 稳定后 ， 顶板 冒落 、 岩层 活动 、 三带
作者简 介 ： 侯宪明（ １ ９ ６ ８ 一 ） ， 男， 山西大 同人 ， 大学专科 ， 助理工 程师 ， 从 事煤矿 安全生产 工作 。
１ 煤层概况
崔家寨矿 主采 ６ 号、 ５ 号煤层 ， 生产能力 １ ８ ０万 。 ５ 号煤层平均厚度 ４ ． １ ｍ， 埋深 ３ ５ ０ ～ ４ ０ ０ ｍ， 倾角 ０ － ８ 。； 结
３ 数值模 型建立
根 据崔家寨 矿 回采 工作 面的实 际开采 条件 ，采 用
Ｕ Ｄ Ｅ Ｃ计算 软件 建立水平数值计 算模型 ， 按 ５号煤 开挖 后“ 三带 ” 的特征 ， 研究 ６ 号煤在 ５ 号煤 开挖后 的围岩应
ｌ Ｉ Ｉ Ｅ圆圈
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山 西 煤 炭 ＳＨＡＮ Ｘｌ ＭＥｌ Ｔ ＡＮ
第３ ３ 卷
第４ 期
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ０ ５ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ０ ５ ０ — ０ ２
崔家寨矿近距离煤层上行开采的可行 研究
侯宪明
２
１ ． ６ ０ ． ６ ２ ． ６
１ ． ８
１ ． ５ ０ ． ５ ２ ． ４
后可 以开采 ； 当上部煤层 处于 弯 曲带 时 ， 上部 煤层整 体
移动 的基本结构不 受破坏 ， 可 以开采 。
卜 覆岩 层
细 砂 岩
砂 浈 粘 土岩
０ ＾怛
１ ６ ４ ． ３
煤层 将遭受 严重破 坏， 无法 开采 ； 当上部煤 层处 于裂缝 带时 ， 煤层发 生 中等程 度的破坏 ， 采取 一定 的安全措 施
粉砂岩
细砂岩 ５煤 层 底板岩层
２ ５ ０ ０
２ ６ ０ ０ ２ ５ ０ ０ ２ ５ ０ ０
２ ８
２ ５ ２ ０ ３ ０
密度 ｄ
／（ Ｎ・ ｍ。）
摩擦角 ｌ 厂 粘结力 Ｃ 抗拉强度 ｔ
ห้องสมุดไป่ตู้／ （ ｏ ） ／ ＭＰ ａ ／ＭＰ ａ
２６ ｏ ｏ
３ ０
２ ． ６
２ ． ４
砂 质 粘 土 岩 粉 砂 岩 ６煤 层 粉 砂 岩
２ ５ ０ ０ ２ ５ ０ ０ １ ３ ５ ０ ２ ５ ０ ０
粉砂岩 粉砂岩
笔 Ｈ １ Ｉ
Ｉ １ ２ ． １ ６ ｌ ７ ＿ ３ ８
、Ｘ
裂隙带高度 Ｈ 算式如下：
Ｈ ＝ １ ０ （ １ ． ６ Ｘ Ｍ＋ ３ ． ６ ） ±５ ． ６ ＝ ３ ９ ． １ ９ ±５ ． ６ ．
Ｉ
Ｓ ・
Ｉ ４． ８４
第３ ３ 卷 第４ 期 ２ ０１ ３ 年４ 月
山西煤 炭 ＳＨＡＮ ＸＩ ＭＥｌ Ｔ ＡＮ
ＶＯＩ ． ３ ３ ＮＯ． ４ Ａｐｒ ２０１３
分布 、 裂隙分 布 、 位移矢量 、 垂直应 力 、 水平 应力 曲线见 图２ 。图 中位移矢量 图 中的箭头代表 位移 的方 向， 箭 头
（ 大同鹊 山高家窑煤业有 限责任公 司 ， 山西 摘 大同 ０ ３ ７ １ ０ ０ ）
要： 根 据崔 家寨矿 实际的 开采 条件 ， 运 用理论 分析 及数值模拟试验 ， 研 究崔 家寨矿采 用近 距 离煤层上行 开采技 术
的 可行 性 。
关键词 ： 近 距 离煤 层 ； 上行 开采； 三 带 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｄ ８ ２ ３ ． ８ １ 文献标识码 ： Ａ
＿ Ｆ 覆岩层
Ｉ 工 工
４ ０ ０
Ｉ 工 Ｉ
Ｉ ４ ０
Ｉ 工
单位 ： Ｉ Ｔ Ｉ
以上计 算结果 ， 由５ 、 ６号煤层 间距 ２ ２ ． １ ２ ｍ 可知 ： ５ 号煤 上方直接顶处在 冒落带范 围之内 ， 老顶处在裂隙带 下 位岩层中 ， 裂隙较发育 ， ６号煤位 于 ５ 号煤开采后 的裂 隙带 中部 。 ６号煤在采取一定安全措施后可 以进行 回采 。