何莊煤礦反程序開(kāi)采

伊川電力集團(tuán)何莊煤礦

反程序開(kāi)采可行性研究

（初稿）

伊川電力集團(tuán)何莊煤礦河南理工大學(xué)2007.052023/5/91論證步驟1.反程序開(kāi)采的必要性2.反程序開(kāi)采的可行性3.結(jié)論2023/5/921.反程序開(kāi)采的必要性1.1安全方面的需要：二1煤層:何莊煤礦主采煤層為二迭系下統(tǒng)山西組二1煤層。位于山西組大占砂巖之下。二1煤層厚度0.6～13.2m，平均厚度4.69m，煤層傾角25o。一7煤層:在二1煤的下部，距二1煤約22m。一7煤層厚約0.6～1.0m，容重1.39t/m3，煤層傾角25o左右（具體更詳細(xì)的情況有待進(jìn)一步了解）。其頂板為普遍發(fā)育、厚度穩(wěn)定、標(biāo)志性強(qiáng)的L7石灰?guī)r。－2023/5/931.反程序開(kāi)采的必要性初步推斷，本礦二1煤具有突出危險(xiǎn)性。目前，在對(duì)二1煤進(jìn)行掘進(jìn)和回采過(guò)程中，時(shí)常出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象，影響工作面的正常生產(chǎn)，理論上存在突出危險(xiǎn)性，對(duì)工作面的人員安全構(gòu)成威脅。2023/5/941.反程序開(kāi)采的必要性1.2放頂煤采煤法的需要：《煤礦安全規(guī)程》第68條規(guī)定：采用放頂煤采煤法時(shí)，工作面必須符合無(wú)煤（巖）與瓦斯（CO2）突出危險(xiǎn)性?！睹旱V安全規(guī)程》第183條規(guī)定：突出煤層中的突出危險(xiǎn)區(qū)、突出威脅區(qū)，嚴(yán)禁采用放頂煤采煤法、水力采煤法、非正規(guī)采煤法采煤。2023/5/951.反程序開(kāi)采的必要性本礦二1煤層賦存極不穩(wěn)定，煤層厚度變化大，要達(dá)到礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，必須采取放頂煤采煤法。因此，解決工作面的瓦斯超限與突出問(wèn)題，是保證本礦安全高效生產(chǎn)的前提和必要條件。2023/5/96矛盾！保證生產(chǎn)能力需要放頂煤開(kāi)采瓦斯突出危險(xiǎn)工作面嚴(yán)禁放頂煤開(kāi)采

矛盾！因此，解決工作面的瓦斯超限與突出問(wèn)題，是保證本礦安全高效生產(chǎn)的前提和必要條件。2023/5/97怎么辦？

－瓦斯抽放！2023/5/981.反程序開(kāi)采的必要性1.3瓦斯抽放的需要：《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》第45條規(guī)定：在突出礦井開(kāi)采煤層群時(shí)，必須首先開(kāi)采保護(hù)層。開(kāi)采保護(hù)層后，在被保護(hù)層中受到保護(hù)的地區(qū)按無(wú)突出煤層進(jìn)行采掘工作；在未受到保護(hù)的地區(qū)，必須采取防治突出措施。2023/5/991.反程序開(kāi)采的必要性《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》第19條規(guī)定，對(duì)未卸壓的原始煤層，瓦斯抽放的難易程度劃分為三類（見(jiàn)表）。根據(jù)實(shí)測(cè)資料，本礦二1煤層透氣系數(shù)為0.041m2/MPa2.d，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于較難抽放標(biāo)準(zhǔn)的下限0.1m2/MPa2.d，屬于極難抽放煤層。因此，為了增加煤層的透氣系數(shù)，有必要開(kāi)采保護(hù)層。2023/5/910本煤層預(yù)抽瓦斯難易程度分類表

抽放難易程度鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)α（d-1）百米鉆孔瓦斯極限抽量Qj(m3)煤層透氣系數(shù)λ（m2/MPa2·d）容易抽放<0.003>14400>10可以抽放0.003～0.0514400～288010～0.1較難抽放>0.05<2880<0.12023/5/9112.反程序開(kāi)采的可行性為了解決本礦二1煤層的煤和瓦斯突出問(wèn)題，降低掘進(jìn)和回采工作面的瓦斯?jié)舛?，防止煤和瓦斯的突出，?yīng)首先考慮開(kāi)采保護(hù)層。二1煤層無(wú)合適的上保護(hù)層，因此，考慮下保護(hù)層的開(kāi)采。距二1煤層下22m左右有一7煤層，但是一7煤的開(kāi)采是否會(huì)對(duì)二1煤的開(kāi)采產(chǎn)生破壞性影響呢？2023/5/9122.反程序開(kāi)采的可行性《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》第46條規(guī)定：選擇保護(hù)層必須遵守下列規(guī)定：1、首先選擇無(wú)突出危險(xiǎn)的煤層作為保護(hù)層；2、（略）3、選擇保護(hù)層時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇上保護(hù)層，條件不允許時(shí)，也可選擇下保護(hù)層，但在開(kāi)采下保護(hù)層時(shí)，不得破壞被保護(hù)層的開(kāi)采條件。2023/5/9132.反程序開(kāi)采的可行性反程序開(kāi)采可行性論證方法：2.1比值判別法

2.2圍巖平衡法分析

2.3數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析法

2.4“三帶”判別法2.5RFPA數(shù)值模擬法2023/5/9142.反程序開(kāi)采法的可行性2.1比值判別法應(yīng)用比值判別法來(lái)判定一7煤開(kāi)采對(duì)二1煤的影響程度，是反程序開(kāi)采研究的一個(gè)重要指標(biāo)。下部開(kāi)采一7煤層時(shí)，用比值K判別，即：式中H——上下煤層之間的垂距，22m;M——下煤層平均采高，0.8m；計(jì)算得K=27.5>7.5m。

2023/5/9152.反程序開(kāi)采法的可行性我國(guó)反程序開(kāi)采的生產(chǎn)實(shí)踐及研究證明，當(dāng)比值K>7.5時(shí)，先采下部煤層一般不會(huì)影響二1煤層內(nèi)進(jìn)行正常準(zhǔn)備和回采。2023/5/9162.反程序開(kāi)采法的可行性2.2圍巖平衡法分析

下部一7煤層的開(kāi)采將破壞上覆巖(煤)層的原始應(yīng)力，必然引起上覆巖(煤)層的橫縱向變形或破壞。橫向的離層變形產(chǎn)生的裂隙，會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，采動(dòng)裂隙重新閉合壓實(shí)；縱向的剪切變形將表現(xiàn)為煤層或巖層臺(tái)階錯(cuò)動(dòng)，破壞煤巖層的整體性?？v向變形是影響反程序開(kāi)采的關(guān)鍵因素，控制巖層臺(tái)階錯(cuò)動(dòng)，實(shí)際上就是采場(chǎng)圍巖力學(xué)平衡問(wèn)題。

2023/5/9172.反程序開(kāi)采法的可行性在回采過(guò)程中能夠形成不發(fā)生臺(tái)階錯(cuò)動(dòng)的平衡巖層結(jié)構(gòu)的巖層稱為平衡巖層。從下煤層頂板到平衡巖層頂板的高度稱為圍巖平衡高度。反程序開(kāi)采的基本準(zhǔn)則就是：當(dāng)采場(chǎng)上覆巖層中有硬巖層時(shí)，上煤層應(yīng)位于距下煤層最近的平衡巖層之上。2023/5/9182.反程序開(kāi)采法的可行性反程序開(kāi)采時(shí)必要的層間距估算公式為：式中M——下煤層開(kāi)采厚度，；K1——巖石碎脹系數(shù)，K1＝1.10～2.0；

h——平衡巖層本身厚度，根據(jù)一7煤層頂板賦存情況，估算取10m。根據(jù)實(shí)際情況代入運(yùn)算得：H=10.8～18m

2023/5/919開(kāi)采下保護(hù)層的最小層間距《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》第47條規(guī)定：開(kāi)采下保護(hù)層時(shí)，上部被保護(hù)層不被破壞的最小層間距可參用式(A.3)或式(A.4)確定：當(dāng)a<60時(shí)，H=kMcosa(A.3)當(dāng)a>=60時(shí)，H=kMsin(a/2)(A.4)式中：H－允許采用的最小層間距，m；M－保護(hù)層的開(kāi)采厚度，；a－煤層傾角，25度；k－頂板管理系數(shù)。冒落法管理頂板時(shí)，采用10，充填法管理頂板時(shí)，采用6。本礦H＝5.4－9.0m，即層間距大于9m時(shí)即滿足要求。2023/5/9202.反程序偏開(kāi)采法圍的可行桂性一7煤層與二1煤層之間廚的實(shí)際層暖間距為22m左右。表明該習(xí)區(qū)域?qū)嵥呻H層間羽距滿足爐反程序洋開(kāi)采的趨條件，迎對(duì)二1煤采場(chǎng)圍雅巖力學(xué)平船衡不會(huì)產(chǎn)擱生破壞，跑可以進(jìn)行畝反程序開(kāi)遵采。202鴨3/4圈/28212.反程序開(kāi)箏采法的可警行性2.3數(shù)理統(tǒng)滑計(jì)分析閣法由我國(guó)煤得礦反程序蒜開(kāi)采的實(shí)診例，得出奸受下部煤櫻層采動(dòng)影憶響時(shí)反程次序開(kāi)采必殘需的層間盤距H的經(jīng)驗(yàn)系公式為仰：H>1睜.14謠M2+4.1桑4+MS式中：M——下煤層炕采高，0.6－1.0開(kāi)m；MS——上煤層厚濱度，4.69串m。采高M(jìn)=0.跳8m、MS=4廚.69m時(shí)，反程簡(jiǎn)序開(kāi)采必驕需的層間灰距為H＝9.56脅m，目前營(yíng)層間距另為22m，滿足反以程序開(kāi)采器條件。2023欺/4/2柜8222.反程序留開(kāi)采法苦的可行選性2.4扶“三帶”精判別法根據(jù)煤壞巖破壞醒的特征圾，可將序開(kāi)采煤午層的上京覆巖層哪分為冒落帶、柄裂隙帶和殖彎曲下沉捷帶。依據(jù)辟“三帶魄”判別殲法，從販理論上室計(jì)算三關(guān)帶的高輕度，分耽析得出撤各分帶尿在上覆奧巖層的長(zhǎng)情況及罷與上煤謠層的位養(yǎng)置關(guān)系她。綜合顯評(píng)價(jià)一7煤層的開(kāi)衰采對(duì)二1煤層的材影響情趙況。202澇3/4色/28232.反程序梁開(kāi)采法寫(xiě)的可行俗性反程序雹開(kāi)采三潤(rùn)帶關(guān)系202這3/4黨/28242.反程序棵開(kāi)采法前的可行鉗性2.4.救1冒落帶的衛(wèi)確定冒落帶舟是由于刪下部煤存層的開(kāi)哄采，巖唱塊呈不膏規(guī)則垮究落，它兩位于上長(zhǎng)覆巖層夜的最低慶層。影響冒落猾帶的因素末有煤層厚度崖、煤層傾劫角、覆巖委性質(zhì)、采嫁空區(qū)尺寸萌、采煤方謹(jǐn)法、頂板段管理方法以及地質(zhì)構(gòu)造，還與巖石的蘭碎脹系壟數(shù)有關(guān)。判夏斷冒落帶咬高度是一7煤開(kāi)采典對(duì)二1煤的連續(xù)撐性破壞程耕度的重要信依據(jù)。202宇3/4瓦/28252.反程序開(kāi)疤采法的可痛行性（1）理論計(jì)紹算公式：蒜計(jì)算跨落曬帶最大高招度公式為式中m——煤層開(kāi)采固厚度，0.8m植;K——跨落巖石腦的殘余膨摟脹系數(shù)，1.10；α——礦層的擇傾角，25°；ω——頂板下移摘過(guò)程中頂劃板的下沉蹤蝶值，ω=ηm傘=0.6群5×0.級(jí)8＝0.52η——下沉系數(shù)攪，0.65；計(jì)算出冒哲落帶最大霉高度為=3.0稼9m2023薦/4/2濟(jì)8262.反程序開(kāi)望采法的可斑行性(2)統(tǒng)計(jì)經(jīng)圣驗(yàn)公式犧：按照覆巖燥類別劃分信，頂板巖母性為中硬投，即跨落威帶最大高弓度：公式中m——煤層厚疏度，0.8鐘m；2.2—過(guò)—誤差；計(jì)算出財(cái)冒落帶局最大高農(nóng)度為=1.盯31～5.71嫂m202爐3/4念/28272.反程序碼開(kāi)采法凡的可行求性通過(guò)理論狀公式和經(jīng)沈驗(yàn)公式的市計(jì)算，得翻出冒落帶搭最大高度角為5.71線m分析：撥一7煤開(kāi)采拉產(chǎn)生的炸冒落帶績(jī)不能延騰伸到二1煤層，黨對(duì)二1煤層正常俘開(kāi)采不會(huì)違造成破壞護(hù)性危害。2023橫/4/2摧8282.反程序吼開(kāi)采法魄的可行嫩性2.4填.2裂隙帶高良度的確定裂隙帶怠處于冒察落帶之泛上，巖音層存在弓許多裂德隙，但彼仍保持歉巖層的北連續(xù)性盤。本礦的一7煤層頂板庫(kù)為石灰?guī)r熔、砂質(zhì)泥茄巖，巖石山硬度為中鞋硬。裂隙杠帶最大值分可按《煤礦工業(yè)風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定璃的裂隙拆帶最大搞高度公預(yù)式計(jì)算安。2023志/4/2復(fù)8292.反程序才開(kāi)采法穴的可行淹性覆巖巖上性為中漫硬時(shí)，茂裂隙帶販最大高倘度：公式1公式2裂隙帶最諒大高度分炭別為Hl1＝10.7耳9～21.9仗9m,煉Hl2＝27.8面m,即裂隙帶篇最大高度壩為10.鏈79～27.啄8m。202河3/4卡/28302.反程序開(kāi)福采法的可圈行性裂隙帶凍綜合分義析：㈠由于一7煤與二1層煤之間姨的距離22m，開(kāi)采一7煤層產(chǎn)誘生的裂怕隙帶可奴能延伸滴到二1煤層內(nèi)，短增加其透手氣性和導(dǎo)島水性，對(duì)二1煤層開(kāi)浴采、釋揪放和抽籠放瓦斯轉(zhuǎn)產(chǎn)生積微極的作副用。㈡一7煤層回?cái)嗖珊?，黎冒落帶有巖層遭征到破壞柜，裂縫范帶層理墾有所改洲變，且毫有放射顧狀的裂煉隙。二1煤層頂板混巖層賦存頃即使有所拿改變，但封原生的地召質(zhì)構(gòu)造、暢節(jié)理都不業(yè)會(huì)發(fā)生明做顯變化，習(xí)因此，冒落帶不旁會(huì)影響至悼二1煤的正排常開(kāi)采。2023伶/4/2遮8312.反程序開(kāi)沉采法的可敘行性2.5司RF選PA數(shù)值模擬村（初步模阻擬）202蜓3/4誤/2832202展3/4炊/2833202鑒3/4結(jié)/28342023勤/4/2策835202轎3/4葵/28362023容/4/2鼓8372023醬/4/2選8383.反程序?yàn)㈤_(kāi)采法暫的可行快性論證202披3/4雨/28393.結(jié)挖論（1）根據(jù)宅圍巖平扔衡法計(jì)消算，圍茅巖形成先平衡的愿高度為10.8～18m，一7煤和二1煤之間的海距離為22m，大于閱其層間姻距。因墳此，二1煤處于一7煤開(kāi)采誦形成的翅圍巖平青衡結(jié)構(gòu)榜之上。（2）一7煤開(kāi)采清后頂板近巖層形鐮成的冒伸落帶、屑裂隙帶滴高度分芽別為1.31仔-5.7潤(rùn)1m和10.敢79-絡(luò)27.坊8m。（3）二1煤層處攔在一7煤層開(kāi)餡采的裂晃隙帶或討彎曲下微沉帶內(nèi)崖，一7煤的開(kāi)李采對(duì)二1煤的連幣續(xù)性不訓(xùn)會(huì)造成趁破壞性篩的影響體，二1煤層中另不會(huì)產(chǎn)調(diào)生臺(tái)階芬狀下沉帳。202