隆泰礦反程序開采的必要性與可行性分析

摘 要：通過分析反程序開采的條件，結(jié)合隆泰礦的地質(zhì)條件和生產(chǎn)實(shí)踐，從技術(shù)理論和現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)兩個(gè)方面闡述了該礦進(jìn)行反程序開采的可行性和必要性，并為該礦反程序開采提供了科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：泰隆礦；反程序開采；煤層厚度；煤層間距

中圖分類號：TD821 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.05.068

1 概述

隆泰礦的初步設(shè)計(jì)是由山西春成煤礦勘察設(shè)計(jì)有限公司編制的，經(jīng)晉煤辦基發(fā)〔2010〕1634號于2010-12-06批復(fù)；初步設(shè)計(jì)變更是經(jīng)過晉煤基局發(fā)〔2014〕116號于2014-05-15批復(fù)，設(shè)計(jì)先行開采7下#煤層，再開采9+10#煤層。如果按照設(shè)計(jì)順序開采，將會引發(fā)一系列問題，不利于企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。根據(jù)晉煤行發(fā)〔2013〕880號文件的有關(guān)規(guī)定，該礦認(rèn)真分析和研究了7下#煤層和9+10#煤層的開采順序，決定變更7下#煤層和9+10#煤層的開采順序。

2 煤層開采的條件

7下#煤層位于太原組中部，煤層厚度為0.00～1.05 m，平均厚度為0.56 m，可采區(qū)煤厚平均為0.75 m，煤層結(jié)構(gòu)簡單，不含夾矸，層位穩(wěn)定，主要可采范圍在井田西北部，南部僅HS-1、404號鉆孔一帶達(dá)到了可采厚度。頂板巖性主要為泥巖、砂質(zhì)泥巖，局部為炭質(zhì)泥巖，底板巖性主要為泥巖、砂質(zhì)泥巖，局部為粉砂巖、細(xì)粒砂巖，屬于局部可采的較穩(wěn)定煤層。

9+10#煤層位于太原組下段的頂部，上距7下#煤層21.20～52.90 m，平均距離35 m，煤層厚度為1.15～3.90 m，平均厚度為2.58 m，煤層分布穩(wěn)定。除了102、鐵6、JH號鉆孔受斷層影響，煤層變薄外，其余鉆孔煤層厚度均在2.00 m以上，煤層結(jié)構(gòu)比較簡單，含0～2層夾矸。煤層直接頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖，老頂為K2石灰?guī)r，底板巖性主要為砂質(zhì)泥巖、泥巖，局部為細(xì)粒砂巖，偶見炭質(zhì)泥巖，屬于全區(qū)穩(wěn)定可采煤層。

3 變更煤層開采順序的必要性

7下#煤層薄，構(gòu)造多，開采難度大。7下#煤厚度在0.8 m左右，分布不均勻。按晉政發(fā)〔2009〕10號、18號文件的要求，對于單獨(dú)保留的礦井，要求其生產(chǎn)能力達(dá)到9×105 t以上，隆泰礦也是基于文件的要求，設(shè)計(jì)其生產(chǎn)能力為9×105 t。如果先開采7下#煤層，礦井很難達(dá)到產(chǎn)能要求。

按照煤炭市場的需求，先開采7下#煤層。由于該煤層較薄，目前，并沒有適合其的回采工藝和設(shè)備，而且其產(chǎn)量較低。由于煤層頂板存在偽頂，就會造成煤質(zhì)差、礦井效益差，進(jìn)而使得礦長期處于嚴(yán)重虧損的狀態(tài)，嚴(yán)重影響了職工的收入和正常生活，影響企業(yè)和社會的穩(wěn)定發(fā)展。

如果先行開采9+10#煤層，礦井會盡快投產(chǎn)并達(dá)產(chǎn)。隆泰礦9+10#煤層的煤質(zhì)好，煤層較厚，非常適合綜采，而礦的生產(chǎn)、經(jīng)營等各項(xiàng)工作都步入了正軌，未來，它將會為政府、主體企業(yè)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。所以，從生產(chǎn)、經(jīng)營、企業(yè)發(fā)展、企業(yè)穩(wěn)定等各方面來看，變更7下#煤層和9+10#煤層的開采順序是非常必要的。

為了保證礦井的長遠(yuǎn)發(fā)展，其下一步將向南部延伸。由于南部7下#煤層局部可采，如果等現(xiàn)井田儲量全部采完再轉(zhuǎn)移到礦井南部生產(chǎn)，按照下行開采的順序，9+10#煤層將不能布置工作面。這樣，將會嚴(yán)重制約礦井的產(chǎn)量，并且礦井銜接也將出現(xiàn)較大的問題，不能保證其正常、健康的發(fā)展。

4 變更煤層開采順序的可行性分析

4.1 比值判別法

使用該方法可參考式（1）：

K=H/M2. （1）

式（1）中：K為兩層煤間距與下層煤采高的比值；H為兩層煤的間距，m；M2為下層煤的采高。

由垮落上行順序開采的生產(chǎn)實(shí)踐和研究可知，當(dāng)比值K>7.5時(shí)，先采下層煤，同時(shí)，可以在上層煤層中進(jìn)行正常的采掘活動(dòng)。

經(jīng)計(jì)算，K=13.56>7.5，所以，先開采9+10#煤層不會影響7下#煤層的正常采掘活動(dòng)。

4.2 數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析法

北京開采所根據(jù)我國煤礦上行開采部分實(shí)例分析得出，受下部一個(gè)煤層采動(dòng)影響的上行開采的必需層間距H的計(jì)算公式為：

H≥1.14M2+4.14+Ms. （2）

式（2）中：M為下層煤采高，m；Ms為上層煤厚度，m。

由此可得，上行開采必需的層間距為12.5 m，7下#煤層與9+10#煤層的間距為35 m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上行開采必需的層間距12.3 m，所以，可以進(jìn)行上行開采。

4.3 “三帶”分析法

9+10#煤層頂板石灰?guī)r抗壓強(qiáng)度為51.3 MPa，抗拉強(qiáng)度為1.89 MPa，抗剪強(qiáng)度為3.93 MPa，頂板穩(wěn)定性較好。開采空間和垮落巖層本身的空間可由頂板下沉和垮落巖石碎脹后填滿。

垮落帶公式為：

HK=[（100）ΣM/（2.1ΣM+16）]±2.5. （3）

在式（3）中，M=2.58 m，經(jīng)過計(jì)算得，H KMAX=14.5 m，HKMIN=9.5 m。

由此可知，7下#煤層與9+10#煤層的間距為35 m左右，遠(yuǎn)大于14.5 m，所以，不會影響7下#煤層的正常開采。

4.4 導(dǎo)水裂隙帶高度分析

9+10#煤層頂板為堅(jiān)硬石灰?guī)r，導(dǎo)水裂隙帶最大高度按以下公式計(jì)算：

Hd=[100ΣM/1.2ΣM +2.0]+8.9. （4）

代入數(shù)值得，Hd為59.52 m，遠(yuǎn)大于35 m。

由此可知，即使開采9+10#煤層，導(dǎo)水裂隙帶的高度已經(jīng)超過了7下#煤層，7下#煤頂板含水層的水會由于9+10#煤層的開采而疏放。7下#煤層底板細(xì)粒砂巖單向抗壓強(qiáng)度為28.6 MPa，抗拉強(qiáng)度為1.27 MPa，抗剪切強(qiáng)度為3.53 MPa，所以，其穩(wěn)定性屬中等，含水性微弱，不會因?yàn)?下#煤的含水層對9+10#煤層的開采造成影響。

4.5 上行開采的成功經(jīng)驗(yàn)

根據(jù)突出煤層的開采辦法，必須先開采保護(hù)層，保護(hù)層分為上保護(hù)層和下保護(hù)層。國內(nèi)很多煤礦采用上行開采順序都取得了成功，而開采結(jié)果證明，開采下部煤層不會破壞上部煤層。

5 結(jié)論

通過上述必要性和可行性分析，先行開采9+10#煤，在技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟(jì)上是合理的，尤其在目前煤炭市場形勢急劇低迷，企業(yè)面臨困難的時(shí)候，先開采煤層較厚、煤質(zhì)較好的9+10#煤層十分必要。同時(shí)，此分析也將為其他礦區(qū)類似條件下的煤層開采提供了有利的借鑒，進(jìn)而提高員工的人均收入，使員工安居樂業(yè)、家庭和諧，為企業(yè)和社會的穩(wěn)定發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

作者簡介：劉瑞鵬（1986—），男，山西忻州人，助理工程師，2011年畢業(yè)于河北聯(lián)合大學(xué)采礦專業(yè)（本科）。

〔編輯：白潔〕

Abstract： By analyzing the reverse program mining conditions， geological conditions and production practices Longtai mine， both explained the feasibility and necessity of anti-mine exploration program from technical theory and practical production， and for anti-mine program mining provides a scientific basis.

Key words： Longtai mine； anti-mining program； seam thickness； seam pitch