平煤三環(huán)公司開采工業(yè)廣場保護煤柱采動分析_圖文

1、煤炭科技 開拓與開采 平煤三環(huán)公司開采工業(yè)廣場保護煤柱采動分析 曹其儉 姜 軍(平煤集團三環(huán)公司 , 河南省平頂山市 , 467000 摘 要 工業(yè)廣場保護煤柱是三環(huán)公司立井的最后的可采資源 , 經(jīng)過論證采用走向條帶 開采方案 。 為實現(xiàn)工業(yè)廣場煤柱安全開采 , ,筑物的預(yù)測移動和變形的計算分析 。案 ,關(guān)鍵詞 BAnalysis of mine plant coal pillar recovery in Three -Circle Company of Pingdingshan Coal G roup Cao Qijian , Jiang J un(Three -Circle Company

2、 , Pingdingshan Coal Group ,Pingdingshan , Henan province 467000, China Abstract Mine plant coal pillar is the last recoverable coal resources of Three -Circle Company. Based on as 2 sessment , the mining method of stripe mining on the strike is used. For a safer recovery , the theory of mining sub

3、2 sidence is applied in the calculation and analysis of the expected movement and deformation of the ground and surface structures. With the mining impact assessed , maintenance or adjustment plans are worked out for different under 2 ground structures so as to ensure a normal operation of the entir

4、e production system is achieved while the mine plant coal pillar is recovered.K ey w ords mine plant , protective coal pillar , extraction analysis1 引言三環(huán)公司即原平頂山礦務(wù)局三礦 , 礦井開拓方 式為立井 -斜井聯(lián)合開拓 。主要可采煤層包括 己 14、 己 15、 己 16-17煤層以及庚 20煤層 , 己 14煤層局 部可采 , 己 15煤層大部可采 , 己 16-17煤層全礦井可 采 。 目前 , 三環(huán)公司原井田范圍內(nèi)煤層已基本開采 結(jié)束

5、, 僅有工業(yè)廣場煤柱己 14、己 15、己 16-17煤層 部分可采 。 考慮到己 16-17煤層厚度大 , 是工業(yè)廣場 保護煤柱的主要開采煤層 , 為提高己 16-17煤層的開 采效率 , 擬采用放頂煤工藝開采 。 由于工作面寬度 比較窄 , 為更好地放煤 , 工作面宜布置成走向條 帶 , 不宜布置成傾斜條帶 。 在井下車場的上部布置 13個走向條帶回采工作面 。2 地表移動及變形預(yù)測 三環(huán)公司工業(yè)廣場煤柱開采 , 以走向條帶開采 為主 , 非充分開采為輔 。 對于條帶開采地表變形預(yù) 測 , 將整個條帶開采區(qū)看成一個整體 , 采用概率積 分法 , 應(yīng)用條帶開采地表移動和變形預(yù)測參數(shù)對地 表移

6、動和變形進行預(yù)測 。 對于每一個非充分采動工 作面 , 將根據(jù)采動程度 , 對充分采動地表移動和變 形預(yù)測參數(shù)進行調(diào)整 , 再采用概率積分法對其地表 移動和變形進行預(yù)測 。 最后 , 通過疊加得到整個工 業(yè)廣場煤柱開采后地表的移動和變形最終結(jié)果 。 參考平煤集團山高莊礦實測資料和根據(jù)經(jīng)驗公 式計算求得的地表移動參數(shù) 。 并考慮到三環(huán)公司工 業(yè)廣場條帶開采采出寬度較大 , 采深與工作面開采 寬度之比比較小 , 同時 , 還考慮一定的安全系數(shù) , 確定條帶開采地表移動參數(shù)如表 1。采用概率積分法對工業(yè)廣場保護煤柱開采的地 表移動和變形進行分析計算 , 地表最大移動和變形 值如表 2所示 。05中國

7、煤炭第 34卷第 10期 2008年 10月 表 1 條帶開采地表移動參數(shù)下沉系數(shù) q =0112水平移動系數(shù) b =0125主要影響角正切 tan =116影響傳播角 =90-015拐點偏移距 S =0105H 從表 2中的數(shù)據(jù)可以看出 , 地表的移動和變形 的最大值均超過了規(guī)程規(guī)定的一般建筑物 I 級 采動損害所能承受的臨界變形值 。 對比地表移動和 變形等值線圖 , 工業(yè)廣場內(nèi)的主要建筑物 絞車 房 、 變電所 、 機修廠 、 倉庫以及玻璃廠辦公樓等處 地表的移動和變形均小于規(guī)程規(guī)定的一般建筑物 I 級采動損害所能承受的臨界變形 , 地面建筑物將受 到輕微的采動損害 。表 2 沿走向和傾

8、斜方向地表移動和變形最大值類型 最大下沉值/mm最大水平移動值/mm最大傾斜值/mm m -1最大曲率值/×10-3 m -1最大水平變形值 /mm m -1拉伸 壓縮走向方向 57014081201-311傾斜方向 5701639161-3183 井上下建筑物 、311工業(yè)廣場受保護范圍內(nèi)的主要建筑物包括 :立井絞車房 、 機修廠 、 機電倉庫 、 設(shè)備庫 、 帶式運煤走廊和煤樓 。 各主要建筑物所承受的地表移動和變形如表 3所示 。表 3 地面主要建筑物移動和變形值建筑物 名稱 最大下沉/mm傾斜/mm m -1水平移動/mm水平變形 /mm m -1 在工業(yè)廣場保護煤柱范圍內(nèi)

9、, 主要建筑物所承 受的地表的移動和變形均小于規(guī)程規(guī)定的一般建筑 物 I 級采動損害所能承受的臨界變形 。以上建筑物 將受到輕微的采動損害 , 經(jīng)過簡單的維修即可保證 建筑物的安全使用 。312 玻璃廠的影響分析玻璃廠是三環(huán)公司自辦工廠 , 位于工業(yè)廣場保 護煤柱的東北角 , 玻璃廠內(nèi)的主要建筑物包括 :辦 公樓 、 生產(chǎn)車間 、 倉庫 、 煙囪和燃氣爐 。 其中生產(chǎn) 車間為南北走向 、 框架式的建筑 , 生產(chǎn)車間走向長 115m , 跨度 15m 。 辦公樓為東西走向 , 4層 。受 小煤窯開采影響 , 辦公樓已經(jīng)產(chǎn)生了寬達 20mm 的裂縫 。建筑物名稱最大下沉/mm傾斜/mm m -1水

10、平移動/mm燃氣爐和煙囪處地表的移動和變形很小 , 幾乎 不受工業(yè)廣場煤柱開采的影響 , 在不維修的情況 下 , 可保證燃氣爐和煙囪的正常使用 。313 地面其他建筑物的影響分析工業(yè)廣場保護煤柱的西北角是褚莊 , 褚莊距工 業(yè)廣場開采工作面最近水平距離 206m , 取工業(yè)廣 場保護煤柱留設(shè)巖層及地表移動參數(shù) , 劃定褚莊的 保護煤柱 , 可見工業(yè)廣場開采工作面均位于褚莊保 護煤柱的范圍之外 , 從地表移動和變形預(yù)測結(jié)果可 以看出 , 褚莊地表的移動和變形很小 , 工業(yè)廣場煤 柱的開采不會對褚莊造成采動損害 。15平煤三環(huán)公司開采工業(yè)廣場保護煤柱采動分析 在工業(yè)廣場保護煤柱的南部是技術(shù)學(xué)校 ,

11、 技術(shù) 學(xué)校最靠近工業(yè)廣場的建筑物是食堂 , 距工業(yè)廣場 開采工作面的距離是 70m 。經(jīng)預(yù)測 , 食堂僅受到 輕微的采動影響 , 不會影響食堂的正常使用 。 4 其他關(guān)鍵設(shè)施的影響分析 411 鐵路移動和變形分析礦區(qū)專用鐵路從工業(yè)廣場中穿過 , 主要承擔(dān)煤 炭和貨物運輸任務(wù) , 同時也承擔(dān)了部分平頂山西區(qū) 與市區(qū)聯(lián)系的客運任務(wù) 。 工業(yè)廣場煤柱開采后 , 鐵路地表的最大移動和變形值見表 5、 圖 1和圖 2。圖 1 鐵路縱向方向下沉和傾斜方向變形曲線表 5 最大下沉值 /mm最大水平移動值/mm最大傾斜值 /mm m -1-3m -1/mm m -1壓縮5551387132175-2174圖

12、 2 鐵路縱向水平移動與水平變形曲線鐵路的傾斜變形比較大 , 要通過墊道的方式調(diào) 整鐵路的縱坡 , 滿足通車的需要 。412 井下巷道的影響分析在整個煤柱開采過程中 , 井下巷道應(yīng)能正常使 用 , 保證礦井的通風(fēng)和運輸系統(tǒng)完整 。 工業(yè)廣場煤 柱開采由立井出煤 , 由返煤帶式輸送機 、 井底車場 和帶式輸送機下山構(gòu)成整個工業(yè)廣場煤柱開采的運 輸系統(tǒng) , 由斜風(fēng)井和軌道下山 、 帶式輸送機下山等 構(gòu)成工業(yè)廣場煤柱開采的通風(fēng)系統(tǒng) , 層次關(guān)系如圖 3所示 。井下的運輸系統(tǒng)是由返煤帶式輸送機巷見煤點 處 , 掘進帶式輸送機下山直至保護煤柱的邊界 , 由 東翼回風(fēng)大巷掘軌道下山至保護煤柱的邊界 , 所

13、利 用的原有巷道有井底車場 、 返煤帶式輸送機巷 、 煤 倉小井等 。 由圖 3可以看出 , 返煤帶式輸送機巷與 己 16-17煤層相交處向下 , 帶式輸送機巷位于開采煤 層的底板 , 工業(yè)廣場煤柱的開采對下部巷道的影響 很小 。 從見煤點到煤倉小井的平面距離為 53m , 整個帶式輸送機巷和煤倉位于保留煤柱的上方 , 工 業(yè)廣場 003工作面的停采線距運輸巷的水平距離為 6m , 工業(yè)廣場 003工作面的開采必然增加帶式輸 送機巷的支護壓力 , 可能造成帶式輸送機巷的破壞 , 但其影響的距離有限 , 在工業(yè)廣場煤柱開采的 過程中要加強帶式輸送機巷的巡視 , 發(fā)現(xiàn)問題及時 維修 。圖 3 返煤

14、帶式輸送機煤倉井底車場與煤層關(guān)系圖 4 立井下沉曲線圖井底車場為一雙環(huán)環(huán)形車場 , 坐落在開采煤層的頂板 , 距己 16-17煤層 13m 。從開采方案工作面 布置圖中可以看出 , 井底車場沿煤層走向方向的巷 道位于保留煤柱的上方 , 煤柱寬 22m , 在工業(yè)廣 場 002工作面開采以后 , 車場正好位于工作面集中 壓力區(qū) , 巷道的壓力增大 , 要注意及時維修 。 特別 是在工業(yè)廣場煤柱開采的后期 , 進入井底車場將破 壞嚴(yán)重 , 為了盡可能多采出地下煤炭資源 , 建議在井底車場下部開采時 , 將井底(下轉(zhuǎn)第 81頁 25中國煤炭第 34卷第 10期 2008年 10月閉型地質(zhì)構(gòu)造有利于封

15、存瓦斯 , 開放型地質(zhì)構(gòu)造有 利于排放瓦斯 , 閉合而完整的背斜構(gòu)造又覆蓋不透 氣的地層是良好的儲瓦斯構(gòu)造 , 在其軸部煤層往往 積存高壓瓦斯 , 形成氣頂 。 斷層對瓦斯涌出也有較 大的影響 , 開放性斷層會引起斷層附近煤層瓦斯含 量降低 , 封閉性斷層一般可以阻止瓦斯的排放 , 煤 層瓦斯含量往往相對較高 。4 結(jié)論(1 高瓦斯近距離煤層群綜采面瓦斯涌出源可 以分為煤壁瓦斯涌出 、 采落煤瓦斯涌出及采空區(qū)瓦 斯涌出 , 在實際計算中 , 對于復(fù)雜的采空區(qū)可以簡 化為一個瓦斯源來考慮 。(2的 5913%, 來 和4017%。 可以看出 , 為沙曲 礦綜采面瓦斯治理重點 。(3 綜采面位于瓦

16、斯尾巷橫貫位置與上隅角瓦 斯?jié)舛汝P(guān)系較大 , 合理的橫貫間距也對控制綜采面 瓦斯涌出具有重要的作用 。(4 14205綜采面瓦斯涌出量隨著日產(chǎn)量的增 加而增加 , 其增高量略低于線性增加 。 合理配風(fēng)量 的確定既能充分發(fā)揮通風(fēng)系統(tǒng)功能 , 又能有效控制 綜采面瓦斯涌出 。參考文獻1 俞啟香 , 王愷 , 楊勝強 1中國采煤工作面瓦斯涌出規(guī) 律及其控制研究 J1中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報 , 2000(1 2 俞啟香 1礦井瓦斯防治 M 1徐州 :中國礦業(yè)大學(xué) 出版社 , 19923 王義江 , 楊勝強 , 許家林 , 屈慶棟 , 凌志遷 1陽泉三 J1河南理工大 , M 1北京 :煤炭作者簡介 :武華太

17、 (1959- , 男 , 山西平遙縣人 , 大 學(xué)本科 , 高級工程師 , 華晉焦煤有限責(zé)任公司黨委書記 , 董事長 , 主要從事瓦斯災(zāi)害治理方面的研究 。(責(zé)任編輯 孔晉華 (上接第 52頁 車場改造成單環(huán)的形式 。 減少巷道的維修量 , 工業(yè)廣場煤柱的開采對其他井下巷道不會造成顯著的影響 。413 立井的移動和變形分析開采工業(yè)廣場煤柱 , 根據(jù)上表預(yù)測參數(shù) , 采用概率積分法預(yù)測立井的最大移動和變形值 , 見表6、 圖 4和圖 5。圖 5 立井豎向壓縮變形曲線圖表 6 立井井筒移動和變形最大值最大下沉/mm最大水平移動值最大傾斜值-3 m -1井筒傾斜方向 /°最大豎向壓縮變形值-3 m -131969014N40°E 314參考文獻 :1 何國清 , 楊倫等 1礦山開采沉陷學(xué) 1中國礦業(yè)大學(xué) 出版社 , 19912 吳立新 , 王金莊等 1建 (構(gòu) 筑物下壓煤條帶開采 理論與實踐 1中國礦業(yè)大學(xué)出版社 , 1994年3 錢鳴高 , 許家林 , 繆協(xié)興 1煤礦綠色開采技術(shù) J 1中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報 , 2003, 32(44 郭文兵 , 鄧喀中 , 鄒友峰 1我國條帶開采的研究現(xiàn) 狀與主要問題 J1煤炭科學(xué)技術(shù) , 2004, 32