406盤(pán)區(qū)煤層賦存不穩(wěn)定條件下開(kāi)采方案優(yōu)化

劉　棟

(大同煤礦集團(tuán) 煤峪口礦，山西　大同　037041)

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·技術(shù)經(jīng)驗(yàn)·

406盤(pán)區(qū)煤層賦存不穩(wěn)定條件下開(kāi)采方案優(yōu)化

劉棟

(大同煤礦集團(tuán) 煤峪口礦，山西大同037041)

根據(jù)大同煤礦集團(tuán)煤峪口礦14#層406盤(pán)區(qū)煤層賦存地質(zhì)條件極其復(fù)雜,盤(pán)區(qū)內(nèi)揭露7條落差為0.8～4.5 m的斷層,其中最長(zhǎng)2條斷層長(zhǎng)達(dá)1 500 m和1 800 m的情況，提出了優(yōu)化盤(pán)區(qū)巷道系統(tǒng)開(kāi)采方案，包括回風(fēng)系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)、排水系統(tǒng)及頂板管理，為盤(pán)區(qū)首圈回采工作面減少了115天，同時(shí)保證了首采工作面順利安全生產(chǎn)，對(duì)煤峪口礦今后高效開(kāi)采14#層406盤(pán)區(qū)煤層有一定的參考作用。

開(kāi)采方法；斷層；巷道；頂板管理

大同煤礦集團(tuán)煤峪口礦14#層406盤(pán)區(qū)由于煤層賦存地質(zhì)條件極其復(fù)雜,盤(pán)區(qū)內(nèi)揭露7條落差為0.8～4.5 m的斷層。其中，最長(zhǎng)2條斷層長(zhǎng)達(dá)1 500 m和1 800 m，與煤層煤走向斜交，貫穿整個(gè)盤(pán)區(qū)；盤(pán)區(qū)內(nèi)還發(fā)育3個(gè)長(zhǎng)軸為62～185 m的陷落柱。煤層賦存極不穩(wěn)定，煤層整體分叉為上、下兩層煤，煤層?xùn)|中部厚向兩邊變薄。該盤(pán)區(qū)上覆煤層均為1960—1980年開(kāi)采，既有傾斜長(zhǎng)壁后退式開(kāi)采方法，又有刀柱倉(cāng)房開(kāi)采，采空區(qū)煤柱應(yīng)力變化復(fù)雜，且積水量大，達(dá)到148.4萬(wàn)m3.由于以上原因一直沒(méi)有開(kāi)采。

406盤(pán)區(qū)下壓同忻礦石炭紀(jì)一盤(pán)區(qū)7個(gè)工作面，3.95 km2，儲(chǔ)量達(dá)7 400萬(wàn)t, 該盤(pán)區(qū)工作面計(jì)劃于2016年1月生產(chǎn),為不影響同忻礦正常生產(chǎn)及避免該礦406盤(pán)區(qū)蹬空開(kāi)采,根據(jù)集團(tuán)公司整體布署及同忻礦銜接安排, 該礦14#層406盤(pán)區(qū)必須于2014年2月圈出首采面進(jìn)行開(kāi)采,解放下壓煤層。為此，經(jīng)過(guò)研究與探討，該礦決定優(yōu)化406盤(pán)區(qū)各生產(chǎn)系統(tǒng)，達(dá)到生產(chǎn)要求。

1　研究?jī)?nèi)容

1.1地質(zhì)概況

14#層406盤(pán)區(qū)位于煤峪口礦井田中部，北隔礦界煤柱與忻州窯礦相接，南為900大巷(900大巷以南已劃歸永定莊煤業(yè)公司)，西接408盤(pán)區(qū)以0.8 m不可采線為界，東以14#層不可采線為界。盤(pán)區(qū)可采范圍呈一規(guī)則形，東西長(zhǎng)約2 510 m，南北長(zhǎng)約 890 m，面積2 365 797 m2.

14#層煤層賦存不穩(wěn)定，盤(pán)區(qū)西、東均以低于可采0.8 m為界控制，盤(pán)區(qū)中部煤層厚度最大，煤層分叉為上下兩層，上分層厚0.94～1.4 m，下分層厚0.4～4.35 m，上下分層間距為0.8～1.83 m，煤層?xùn)|中部厚向兩邊變薄。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單局部含1～2層夾石。煤厚0～7.27 m，平均3.12 m.

1.2地質(zhì)構(gòu)造

1) 斷層。

14#層斷層主要根據(jù)上覆14-2#層開(kāi)采揭露推斷，參數(shù)見(jiàn)表1.

2) 向斜。

14#層406盤(pán)區(qū)位于煤峪口向斜的南西翼，地層平緩，地層走向呈北西向，傾向北東，傾角3°～5°.根據(jù)煤層底板等高線分析，整個(gè)盤(pán)區(qū)呈北低南高，西高東低的趨勢(shì)。

3) 陷落柱。

表1　14#層斷層主要參數(shù)表

根據(jù)已開(kāi)采9#、11#、14-2#煤層，推斷本盤(pán)區(qū)14#層發(fā)育3個(gè)陷落柱，具體特征見(jiàn)表2.

表2　陷落柱特征表

1.3煤層頂?shù)装鍘r性及與14-2#煤層間距

1) 頂板自14#煤層向上。

a) 偽頂：灰、灰黑色粉砂巖，厚0.1～0.5 m.

b) 直接頂：淺灰色，灰色細(xì)砂巖或中粒砂巖，厚2.0～4.0 m.

c) 老頂：大部為灰白色中、粗粒砂巖，厚8.0～10.0 m.

底板巖性：灰色、灰黑色粉砂巖或細(xì)砂巖，厚1.0～2.0 m.

2) 14#與14-2#層間距。

14#煤層406盤(pán)區(qū)與14-2#煤層層間距為9.85～15.19 m，平均11.68 m.

1.4上覆煤層開(kāi)采情況

1) 該區(qū)上覆404、406盤(pán)區(qū)14-2#層已于1970—1980年開(kāi)采。東北部原北坡井區(qū)14-2#層未采，煤層厚度1.97～3.44 m.采煤方法：大部分工作面為傾斜長(zhǎng)壁后退式，只有北東部4個(gè)工作面為刀柱倉(cāng)房開(kāi)采。

2) 該區(qū)上覆12#406、404盤(pán)區(qū)1970—1980年初已采。煤層厚度：1.55～4.06 m.

3) 該區(qū)上覆11#402、404盤(pán)區(qū)1960—1970年開(kāi)采。采煤方法為刀柱倉(cāng)房開(kāi)采，406盤(pán)區(qū)1970年后期開(kāi)采，采煤方法為傾斜長(zhǎng)壁后退式開(kāi)采。

2　優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用

2.1回風(fēng)系統(tǒng)

為了盡早實(shí)現(xiàn)盤(pán)區(qū)的獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)，利用14#層408盤(pán)區(qū)現(xiàn)有巷道，加快406盤(pán)區(qū)的開(kāi)拓周期。在408盤(pán)區(qū)皮帶巷尾掘1條1 250 m長(zhǎng)的巷道，將14#層406盤(pán)區(qū)的回風(fēng)引至西二風(fēng)井，以滿足回風(fēng)需要，同時(shí)進(jìn)行406盤(pán)區(qū)總回風(fēng)巷的開(kāi)拓，實(shí)現(xiàn)多頭開(kāi)拓。

2.2運(yùn)輸系統(tǒng)

在與上層采空區(qū)層間距薄，限制煤倉(cāng)高度的情況下設(shè)計(jì)主、副2個(gè)煤倉(cāng)及下部2個(gè)繞道，為后期加快回采速度創(chuàng)造良好的運(yùn)輸條件。根據(jù)900大巷現(xiàn)有巷道，將原有舊406盤(pán)區(qū)一繞道擴(kuò)幫挑頂達(dá)設(shè)計(jì)斷面，并新掘110 m巷道以滿足現(xiàn)煤車(chē)的生產(chǎn)條件。由于14#層406盤(pán)區(qū)煤層與900大巷基本位于同一水平，在保證與14#層煤層4 m層間距的同時(shí)，煤倉(cāng)垂深僅有11.7 m，直徑為8 m的煤倉(cāng)容量為593.2 t,不能滿足正常生產(chǎn)需要。根據(jù)這一情況，在406盤(pán)區(qū)重新布置406二繞道及406二煤倉(cāng)作為輔助出煤系統(tǒng)，當(dāng)一繞道煤倉(cāng)滿倉(cāng)時(shí)，輔助煤倉(cāng)可以繼續(xù)服務(wù)生產(chǎn)。利用900大巷的舊繞道進(jìn)行406盤(pán)區(qū)下部車(chē)場(chǎng)開(kāi)拓期間的車(chē)輛調(diào)度，減少部分繞道的掘進(jìn)236 m，節(jié)約開(kāi)拓時(shí)間3個(gè)月。在406二繞道里施工一132 m運(yùn)料斜井，作為掘進(jìn)及回采運(yùn)輸使用。

2.3排水系統(tǒng)

406盤(pán)區(qū)各煤層積水主要集中在14#層盤(pán)區(qū)中、東部(煤峪口向斜軸附近)，3#、9#、11#、14-2#層累計(jì)積水面積110.7萬(wàn)m2，積水量148.4萬(wàn)m3.根據(jù)這一情況，在406盤(pán)區(qū)下部布置主、副2個(gè)長(zhǎng)度為56 m容水量為1 455 m3的水倉(cāng)，便于采區(qū)排水使用。盤(pán)區(qū)下部先開(kāi)拓大容量水倉(cāng)，保證采掘期間的排水能力，盤(pán)區(qū)開(kāi)拓施工實(shí)行有掘必探，提前編制探放水設(shè)計(jì)，并配備大功率探水設(shè)備，減少水患影響，保證安全生產(chǎn)。

2.4頂板管理

該盤(pán)區(qū)上覆煤層均為1960—1980年開(kāi)采，既有傾斜長(zhǎng)壁后退式開(kāi)采方法，又有刀柱倉(cāng)房開(kāi)采，采空區(qū)煤柱應(yīng)力變化復(fù)雜，處于斷層帶，煤層賦存極不穩(wěn)定，煤層整體分叉為上、下兩層煤，煤層?xùn)|中部厚向兩邊變薄。為了減少采掘時(shí)間，降低成本，采掘工作面巷道布置沿?cái)鄬幼呦蚓€留保護(hù)煤柱，盡量減少采掘期間過(guò)斷層的次數(shù)，從設(shè)計(jì)上為加快采掘速度創(chuàng)造條件。巷道分階段布置不同支護(hù)形式，在遇斷層下方加強(qiáng)支護(hù)，保證采掘過(guò)程中安全生產(chǎn)。

3　結(jié)　語(yǔ)

通過(guò)優(yōu)化開(kāi)采方案，解決開(kāi)采斷層帶等不穩(wěn)定煤層、積水量大等地質(zhì)困難，利用14#層408盤(pán)區(qū)巷道施工14#層406盤(pán)區(qū)總回風(fēng)巷，將回風(fēng)引至西二風(fēng)井，解決回風(fēng)系統(tǒng)形成時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，同時(shí)圈出首采工作面減少115天時(shí)間。通過(guò)采用該優(yōu)化方案，首采工作面在5個(gè)月順利完成回采任務(wù)，產(chǎn)量達(dá)32萬(wàn)t.

[1]胡紹祥,李守春.礦山地質(zhì)學(xué)[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2008:56-58.

[2]郭光華.薄煤層開(kāi)采安全高效技術(shù)探析[J].煤礦安全,2009(2):77-79.

[3]煤炭工業(yè)部.煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)設(shè)計(jì)出版社,1999:14-15.

[4]徐永圻.煤礦開(kāi)采學(xué)[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2008:233-240.

Optimization Mining Scheme under the Condition of 406 Panel Coal Seam Occurrence Unstable

LIU Dong

Datong coal mine group Meiyukou coal mine 14#layer 406 panel coal seam occurrence geological conditions is extremely complex. Panel shows seven faults which are 0.8～4.5 m drop, and the longest two faults are 1 500～1 800 m. Puts forward the optimizing mining scheme of panel roadway system, includes air return system, transport system, drainage system and roof control. Reduces 115 days for panel mining working face in the first time, at the same time guarantees the first mining face for safety production. It has a certain reference value for efficient mining 14# 406 panel coal seam in Meiyukou coal mine in future.

Mining method; Fault; Roadway; Roof management

2016-02-22

劉棟(1988—)，男，山西大同人，2011年畢業(yè)于華北科技學(xué)院，助理工程師，主要從事煤礦開(kāi)采與設(shè)計(jì)工作(E-mail)249715750@qq.com

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1672-0652(2016)03-0019-03