近距离煤层上行开采技术的研究

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空 区 ,北 部 为 己 10 0采 空 区 ,东部 为三 矿 、四矿 井 田边 15
行开采 ;当上下煤层间距小于或等于下煤层裂 隙带高度时, 上煤层整体性只发生中等程度的破坏 , 采取一定 的安全措施 后 ,可正常进行上行开采;当上下煤层 的层 间距大于下煤层
的裂 隙带高度时 , 上煤层只发生整体移动 , 体性 不受破坏 , 整
●_________一
() 2 裂隙带高度 /1 0 E + , ∑ 2 m代入公 - / F1 4 M 5 将 M= . 8
式得: i 0 2 52 . H = . = 1 m。 l 4Fra Baidu bibliotek8+ 7
从上述的计算结果可以看出,在 己 采取一定 的措施后 ,可 以进行开采 。
2 2 围岩 平 衡 法 .
为今后遇到类似情况安全 回采 打下坚实基础 。
( )通 过 理 论 分 析 与 采 用 矿 压 观 测 等 手 段相 结 合 的 方 3
三为直接项悬项距 ,取 4 m;
支架底座比压:
为岩石密度 ,取 2 k m0 5 N/ 。
法 ,研 究上行 开采 的机理 ,掌握 了采动压力的变化规律,发 现 了上行开采最大障碍,确定了上下煤层采动影响 的时空关 系,制定相应措施 ,取得 了较好效果 ,为今后类似条件下进 行上行 开采提供 了宝贵资料 。
层 倾角 9~ 1。 己 l 层 厚 1 ~ 1 m, 均 厚 1 m,己 I1 。 5, 5 煤 . . 平 0 8 . 5 67 .
当煤层群 中的下部煤层开采 后, 其上部岩层将受到不 同 程度 的破坏 ,根据破坏程度不 同,可一次分为垮落带、裂隙 带 和 弯 曲下 沉 带 。 上 下 煤层 的层 间距 小于 或 等 于 下 煤 层 的 当
进行 。
上行开采必要 的围岩平衡高度计算 公式为 :

论 柱与项梁必须用 防倒绳栓结 ,防止卸载倾倒伤人 。
3 2 3 两巷 支护 设 计 ..

n p=
式 中:
为下煤层采高 ,m;K 为岩石碎涨系数 ,取
风 巷 :风 巷 用 D .5 体 柱 配 合 H D 1 0 金 属 铰 Z2 单 J A.0 0型
32 回 采 工作 面顶 板 控 制 .
3 2 1 工作 面 支护 设 计 ..
置5 个支柱测压点, 单体柱用测压枪测压 , 采面支架进行矿压 监测,由队监测小组成员定期观测并做好记录。采面每 5 0 ~1
架布置 1 测压仪表。 台
基 于 煤层 地质 条件 ,工 作 面 采 用 Z 001/5型 掩 护 Y4 0/22
中国西部科技
21 0 2年 0 5月第 1 卷第 0 期总第 24期 1 5 7

近距离煤 层上行开采技术 的研 究
田志 轩
( 平顶山天安煤 业三矿有 限责任公 司,河南 平顶 山 4 7 0 ) 6 0 0
摘 要 : 过理论分析与采用矿压观 测等手段相 结合 的方法 , 通 研究上行开采的机 理,掌握 了采动压力 的变化规律 , 现 了上 发 行开采最大障碍 ,确定 了上下煤层采动影响的时空关系,制 定相应措施 ,取得 了较好 效果,为今后 类似条件 下进行上行开采 提供 了宝贵资料 。
顶板 压 力估 计 :Q= ( M+XH ・ ) = ( x . 8 4 8 81+ x) 8  ̄ 5 16 k 3 8 k ( 顶 板 压 力 小 于支 架 初 撑 力 ) 2 = 10N< 0 2N 即 ,式 中 : 为工 作 面 最 大 采 高 ,取 1 m;H 为 直 接 顶 厚 度 , 取 8 . 8 m;
垮 落 带 高 度 时 ,上 煤层 整体 性将 遭 到 严 重 破 坏 ,无 法 进 行 上
煤层厚 3  ̄42 . . 4 m,煤层间距 43  ̄2 .7 .2 2 m,平均 1 . 2 47 m。 己 100 工作面走 向长 8 5 1m,倾斜 长 1 5 13 4  ̄9 0 3 ~ 19 5 m,可采储量为 0 4 。该工作面南部为 己 l 1 1 . Mt 2 5 0 0采 —1
头处多~个过渡段 ,上、下机头处采用 4 m 花边工字钢对 . 5 棚迈步支护,保证机头替棚 两边 都有柱子支撑 ,将大梁抬住
替 棚 靠 上 帮 梁 头 迈 步 前 移 ,迈 步 距 为 1 m, 过 机 头 时 要 保 . 2
[】盖 增雪 . 行 开采 与 下行 开采 混合 应 用技 术 的研 究 与实 践 [. 炭 工 2 上 J煤 】
可正常进行上行开采。 于本 区域 的己 1煤开采后 , 对 7 其上 部 的垮落带、裂隙带高度 分别计算如下 ( 己 】煤顶板属 因 7
于典 型 的复 合 项 板 ,有 泥 岩 、砂 质 泥 岩 组 成 ,应 按 照 上 覆 岩 层 较 软 的情 况 进 行 考 虑 ) 。
界,西部为 己组轨道 下山。己 10 0工作面与下部己采工 13 作面如图 1 示。 所
梁 一 柱 ,在 转 载 机 上 下 帮 各 打 一 排 。
超 前支护 :机风两巷 ,设计 5 m 以上的超前支护 ,风 0 巷在梯形棚 子中间打两排 DZ2 .5单体柱配合 HJ .0 0型 DA 10 金属铰 接顶梁,一梁 一柱 ,沿走 向架 设。机巷在转载机上下 帮及皮带下帮打 D .5单体柱配合 H D 10 Z2 J A.0 0型金属铰接
度叫 围岩平衡高度,其 上行 开采 的基本准则是 :当采场上覆
岩层 中有坚硬岩层时,上煤层应位 于距下煤层最近的平衡岩 层之上;当采场上覆岩层均 为软岩 时,上煤层应位于断裂带 内; 上煤层的开采应在下煤层 开采 引起 的岩层移动稳定之后
图2
( : I跨 落带 : I- 注 - I裂隙 带 ;II 曲下沉 带 。 I. 弯 )
参考 文献 :
( + 女 S女 ( 10 12 2 x Q G )/ = 16 + 0 )/. 1 3
= . 8 a( 种 支 架 底 板 比压 为 1 MP ,W< . a ,式 O5 MP 本 4 . a 5 I MP ) 5
中 :Q为顶板压力;G女 为支架重量;
2.m 2 3 。
顶 梁 ,一 梁 一柱 。
32 4 三 角 区顶 板 管 理 ..
上述分析表 明,在 己 1 。煤层开采后,己 l煤层位于 67 一 5
己 1煤层顶板 的裂 隙带 内, 7 原有的围岩结构和应力状态会 有所 改变 ,但采取一定 的措施后可以进行 开采 。
3 上 行开 采 的技术 措施
程 , l ,() 2 l6. Ol
持两柱 ,过后及 时补柱 ,保证大梁一梁三柱 。大梁与煤墙 的 距离保持在 2 0 0 m 5  ̄5 0 m,两根大梁 相距 10 5 mm ( 0  ̄20 走 向)并排架设 。上 出口替 棚后沿走 向方 向布置两排 D .5 Z 2
单 体 柱 配 合 H D 10 型 金 属 铰接 顶梁 进 行 支 护 ,下 出 口 J A.0 0
队成立项板 动态监测小组 ,并设专职 。兼职监测 员,检 测员熟悉监测器材的布置 ,各种仪器 。仪表的性能结构和方
法 。监 测 员 每 天 如 实填 写 观 测 记 录 表 ,机 风 两 巷 分 别均 匀布
四矿 己 1煤层顶板支护经验, 考虑平顶山天安煤业三矿顶板 情 况与四矿相近 ,确定支护断面为梯形,采用锚索补 强。
大 、 小 板 把 顶板 背严 ,另 一 端 用 单 体 柱 支 护 。 3 3 工 作 面 顶板 动态 监 测 .
的整体承载能力 ,先临时支护即采用前探梁或 戴帽 点柱 ,后 永久 支护 ,采用全锚 网支护 ,顶板破碎 严重地段采用全锚 网
及 工 字钢 梯 形 棚 联 合 支 护 。 根据 己 煤 层 顶 板 岩 性 分 析 ,巷 道 围岩 为 稳 定 类 ,参 考
3 1 两 巷 支护 管理 .
机 、风两巷在施工过程中,需充分考虑采动压力和采煤
区压 力 的传 递 影 响 ,必 须 在 原 有 支护 设计 的 同 时 ,提 高 巷 道
如 果三 角 区 片帮 严 重 ,空 顶 面 积 较 大 或顶 板 破 碎 时 ,应
在三角区支架顶梁上插走 向或斜交木大梁或工字钢梁 ,并用
4 结论
( )煤层上行开采技术 ,最大 限度地 回收煤 炭资源 , 1 实现 了安全高产高效。
( )通 过 该 工 作 面 回采 ,掌 握 了 过破 碎 带 的安 全 技 术 , 2
式液压支架。其技术参 数如下 :工作 阻力 4 0 k 00 N,初撑力 38 k 0 2N,支护强度 06 ~06MP ,共安装 1 3 。 .1 . 7 a 0架
图1
煤层开采之后 ,
己 煤层正位于裂缝带中,即煤层会发生 中等程度 的破坏,
上行开采破坏 了采场上覆岩层 的原始应力平衡状态 , 必
然引起上覆岩层的横向及纵向变形与破坏 。 上覆岩层 的横 向
及 纵 向离 层 变 形 产 生 大 量 采 动裂 隙 ,破 坏 煤 层 ,但 随 时间 延
关键词:近距 离煤层 ;上行开采;顶板控 制
D : 1. 9 9 j is . 6 16 9 . 0 2 0 . 0 0I 0 3 6 / . n 1 7 — 3 6 2 1 . 5 0 2 s
1 工作 面概 况
平煤股份三矿十号井 己组采区为双 翼下 山开采,可采煤 层 有 2层 ,分 别 为上 部 的 己 1煤 层 和 下部 的 己 1I 层 ,煤 5 67 _煤
2 近距 离煤 层上 行开采 可行 性分 析
上下煤层 层 间距 大小是影 响上行开采 的主要 技术 因素 之一 , 在层间距 一定 的条件下可 以采用如下的两种 方法判别
上 行 开 采 的 可行 性 。
( )垮落带高度 H = 10 37 6 YM+ 2 ±1 ,E 1 m [ ∑ 4 (. , 3 )] . 0 2 5 M 为下部煤层采高,据资料显示,四矿回采 己 l2 10时采 7 16 . 高为 28 代入 公式运算得 : = 10 . ( .x28 2 1 . m。 H ̄ [0 ×28 62 . / +3 ) ±1 = . . 72 5 m ( 取大值 ) 。
2 1“ . 三带” 判别 法 ( 图 2 见 )
长 ,采动裂隙会重新闭合压 实;而 纵向剪切变形则表现为煤 层发生 台阶错动,破坏 煤层 整体性 。后者是影响上行开采的 关键 因素 。 控制岩层 台阶错动 , 就是采场 围岩 力系平衡 问题 。 在回采过程中,能够 形成 不发 生台阶错动的平衡岩层结 构 的岩层称为平衡岩层,从下煤层项板至平衡岩层项板的高
为支架底座面积,
3 2 2 端 头 支 护 设 计 ..
该 采 面 端 头 支 架 和 采 面 支 架 型 号 一致 , 同之 处 是 连 接 不
[]韩 军. 1 开滦矿 区 近距 离煤 层群 上行 开 采可 行性 研 究[ . 科 学技 术, J煤炭 】
2 l , 91 ) 4 1 . O1 v3 ( O: — 7 1

赋存情况 ,估算去 4 m。则 H :— 一+4:1 . 。 兰 33 m
13—1 -
该地 点己 1 l煤层与 己 1煤层之 间的实 际间距平均为 67 一 5 1.m,己 1煤层 处于平衡岩层之上 ,煤层连续弯 曲下沉 , 47 5 表 明在该 区域进行上行开采时可行的。
1 ;h为平 衡 岩 层 本 身 厚 度 ,根 据 岩 ( )层 柱 状 图 及 煤 层 . 3 煤
接顶梁 ,一梁一柱 ,沿走 向方 向两排,距上 、下帮各 l m, 替棚长度不少于 lm,中间留有不少于 0 m 宽的人行道 。 O . 7
机 巷 :替 棚 长 度 不 少 于 l m,棚 距 50 6 0 O 0  ̄ 0 mm,沿 走 向方 向用 D .5单体 柱 均 配 合 H DA 10 型 金 属 铰 接 顶 梁 , Z2 J .0 0
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