潘三礦西三C組煤下部采區煤層群開采方案的思考

唐義川

摘要：為研究煤層群開采方案，以潘三礦西三C組煤下部采區11-2煤和13-1煤開采順序為研究對象，對傳統從上向下依次開采煤層存在問題的研究，提出了先開采下層11-2煤后開采上層13-1煤的方案。根據頂板巖層“三帶”規律及突出危險煤層瓦斯治理模式研究表明，開采下層11-2煤再開采13-1煤是可行的，能夠實現工作面安全、高效、快速投產，同時能減少投資等目標。

Abstract： In order to study the mining scheme of coal seam group， taking the 11-2 Coal and 13-1 coal mining sequence in the lower coal mining area of the three C group of the pan three mine as the research object， the scheme of mining the upper layer 13-1 coal after mining the lower 11-2 Coal is proposed. According to the "three belt" rule of the roof rock stratum and the study of the gas control model of the outburst dangerous coal seam， it is proved that it is feasible to exploit 13-1 coal in the lower layer of 11-2 Coal and to realize the safety， high efficiency and rapid production of the working face， and reduce the target of investment.

關鍵詞：瓦斯；突出危險區；地面鉆井；三帶；煤層群

Key words： gas；outburst danger area；surface drilling；three belt；coal seam group

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）33-0118-03

1 礦井及采區概況

1.1 礦井概況

潘三礦隸屬于淮南礦業（集團）有限責任公司，位于安徽省淮南市西北部，距淮南市約34km。礦井于1979年6月10日開工建設，1992年11月1日建成投產。礦井設計生產能力3.0Mt/a。2009年，礦井擴建后生產能力為5.0Mt/a。

1.2 采區概況

西三C組煤下部采區位于礦井西部，北起西翼-810m膠帶機大巷，南至F49、F19斷層，東起ⅩⅢ勘探線，西至潘三-丁集井田邊界。采區走向長1000～3000m，傾向長800～1500m，面積約3.14km2。采區開采11-2及13-1兩個煤層，其中11-2煤層上限標高為-820m，下限標高為-880m，13-1煤層上限標高為-730m，下限標高為-800m，對應地面標高為+21～+26.6m。

本區位于董崗郢次級向斜軸部及南翼和葉集次級背斜兩翼，區內構造地質條件較簡單，小型斷層較發育，斷層以近東西走向為主，煤層賦存平緩、穩定，煤巖層產狀230～30°∠1～10°。區內13-1煤煤厚2.3～4.67m，均厚3.7m，11-2煤煤厚0.68～4.18m，均厚2.23m；本區13-1煤與上覆16-1煤平均層間距為88.3m，11-2煤與上覆13-1煤平均層間距為78.0m；與下伏8煤煤平均層間距為80.2m。本區13-1煤和11-2煤均位于突出危險區；13-1煤內瓦斯壓力位于4.2～7.0MPa之間，瓦斯涌出量為20～30m3/min；11-2煤瓦斯壓力位于3.3～5.0MPa之間，瓦斯涌出量大于25m3/min。

2 傳統開采煤層群存在的問題

根據礦井傳統開采方法，先回采上層13-1煤，然后再回采下層11-2煤，經過多年的實踐經驗，目前開采工藝及技術已經比較成熟，能夠滿足礦井正常安全生產，但是此種開采技術仍存在以下問題：

2.1 瓦斯治理困難

由于該區域11-2煤及13-1煤均處于突出危險區，瓦斯壓力及瓦斯含量非常大，如果按照以往開采順序及開采工藝，先開采13-1煤，再回采11-2煤，需分別對13-1煤、11-2煤進行打鉆抽采，消除煤層的突出危險性，降低瓦斯含量后方可掘進和回采。

2.2 工作面內布置巷道多

采用從上向下依次開采順序，13-1煤及11-2煤需分別布置瓦斯綜合治理巷，13-1煤及11-2煤每個工作面均需布置2條瓦斯綜合治理巷，巷道工程量大，工期長。瓦斯治理巷道布置情況見圖1。

3 從下向上開采煤層群的思考

若首先開采下層11-2煤將會存在以下問題：①開采下層煤對上煤層的影響；②瓦斯治理方面的問題，現就以上問題進行分析。

3.1 開采下層煤對上煤層的影響

先開采下部煤層一般對上部煤層影響較大，因為在采下部煤層時，受到礦壓的影響，除了會對主采煤層的底板下一定范圍內會產生破壞以外，煤層上部巖層由于受到重力、礦壓等各方面因素影響，會形成“三帶”，垮落帶、裂隙帶、彎曲帶。在所采煤層受到水害影響時，垮落帶、裂隙帶也被稱為礦井導水裂隙帶。導水裂隙帶的高度主要跟所采煤層的采高、構造、頂底板巖性、主采煤層的物理特性有關。

現就西三C組煤下部采區開采11-2煤之后“三帶”計算如下：

3.1.1 煤層垮落帶的計算：

根據以上計算得知，11-2煤回采之后上覆巖層垮落帶14.7m，導水裂隙帶最大39.7m，而11-2煤與上覆13-1煤平均層間距為78.0m，先開采11-2煤之后未對13-1煤造成斷裂破壞，13-1煤處于彎曲下沉帶中。

3.2 瓦斯治理方面的問題

3.2.1 11-2煤工作面

11-2煤處于突出危險區域，軌、運順掘進采用瓦斯綜合治理巷下向穿層鉆孔掩護，抽采軌、運順的瓦斯；穿層鉆孔按抽采半徑為5m布置布置，超前煤巷工作面不小于200m；鉆孔控制掘進巷道兩側輪廓線外至少各15m。

回采11-2煤層時，則利用工作面順層孔和施工在瓦斯綜合治理巷內的頂板孔進行抽采。

3.2.2 13-1煤

根據前文“三帶”描述，13-1煤由于受到11-2煤采動影響，處于彎曲下沉帶中，此時煤體受到擾動，煤層裂隙發育，煤層中的瓦斯將通過事先已施工完畢的地面鉆孔進行抽采；同時在11-2煤頂板的瓦斯綜合治理巷內向上施工穿13-1煤層鉆孔進行攔截抽采瓦斯，實現對13-1煤的瓦斯綜合治理。

3.2.3 小結

11-2煤工作面設計布置4條巷道（軌順、運順和瓦斯綜合治理巷），采用U型通風（即運順進風，軌順回風）；在開采11-2煤關鍵保護層的同時，利用布置在11-2和13-1煤層間的瓦斯綜合治理巷和地面鉆井，形成“走向上雙巷左右攔截，垂向上與地面鉆井上下攔截的立體瓦斯抽采”模式，實現對11-2和13-1煤的聯合治理，具體見圖2。

先開采下層11-2煤的優點：

①投資少：每個13-1煤工作面均可以減少2條瓦斯綜合治理巷及軌、運順鉆孔。②工期短：由于13-1煤瓦斯大部分通過地面鉆井抽出，減少了13-1煤工作面瓦斯綜合治理巷的施工工期及13-1煤打鉆工期。③瓦斯治理效果好：13-1煤受到采動影響，煤體裂隙發育，受到11-2煤采用影響之后大部分瓦斯通過地面鉆井抽出，使13-1煤由突出煤層變成無突出危險煤層，安全的煤層，能實現13-1煤的安全快速回采。

4 結論

西三C組煤下部采區選擇優先開采下層11-2煤再開采上層13-1煤的方案是可行的，也是安全的、經濟的。

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