官板烏素煤礦6煤層大采高下圍巖類型評(píng)價(jià)

摘 要：作者以官板烏素煤礦為研究對(duì)象，分析研究該礦609工作面采煤方法選擇的合理性，依據(jù)選擇合理采煤方法的原則，對(duì)該礦609工作面相關(guān)工程地質(zhì)情況和巖石力學(xué)情況進(jìn)行分析，對(duì)其6號(hào)煤609工作面圍巖條件進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，6煤頂板為Ⅰ類頂板（不穩(wěn)定）至Ⅱ類頂板（中等穩(wěn)定）。

關(guān)鍵詞：大采高；放頂煤；數(shù)值模擬；煤壁片幫

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.086

從厚煤層儲(chǔ)量比例來(lái)看，我國(guó)具有厚煤層達(dá)44.8%，厚煤層的高效開采對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)煤礦企業(yè)的高產(chǎn)高效具有重大現(xiàn)實(shí)意義[1]。目前厚煤層開采方法已經(jīng)發(fā)展為放頂煤、分層開釆、大采高等多種方法[2，3]。要實(shí)現(xiàn)煤炭高產(chǎn)高效，需結(jié)合相應(yīng)的開采技術(shù)條件和煤層工程、水文等地質(zhì)條件進(jìn)行合理的選取和應(yīng)用。所以，研究并確定針對(duì)厚煤層的最優(yōu)開采方法，因當(dāng)在確保安全生產(chǎn)情況下，根據(jù)所開采礦體賦存情況，從資源回收率，礦山企業(yè)的投資及生產(chǎn)成本、高產(chǎn)高效為出發(fā)點(diǎn)，優(yōu)選最佳采煤工藝方法[4]。

1 礦山概況

官板烏素煤礦地處準(zhǔn)格爾煤田，礦區(qū)區(qū)內(nèi)地形地貌以黃土高原為主，受雨水沿地形沖蝕嚴(yán)重，地貌復(fù)雜，沖溝發(fā)育，溝壑縱橫，海拔最高達(dá)1366m，最低達(dá)870m。

太原組是該礦區(qū)的主要含煤地層，其中主要可采煤層為6號(hào)煤，其分布于該組中部區(qū)域。依據(jù)鉆孔數(shù)據(jù)，煤層底板最低標(biāo)高899m，最高標(biāo)高1044m，煤層最小埋深133m，最大埋深305m，平均深度220m。層位較穩(wěn)定，厚度較大，全區(qū)可采；煤層厚度最大為8.5m，最小為1.9m，均厚6.5m；6號(hào)煤層厚度達(dá)6.0m以上的煤層占全區(qū)煤層80%，厚度在7.0m以上達(dá)45%。

2 巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)及煤巖類型

巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)主要是為了測(cè)定煤層頂?shù)装鍘r性，確定圍巖性質(zhì)對(duì)煤礦開采而言至關(guān)重要，煤層圍巖的力學(xué)性質(zhì)決定礦山開采工程中巷道支護(hù)類型、采場(chǎng)頂板控制方式等。因此研究煤層及圍巖的力學(xué)性質(zhì)及，煤巖類型對(duì)于礦山開采工藝的選取必不可少。

2.1 6號(hào)煤煤層煤巖性質(zhì)

針對(duì)6號(hào)煤層，要研究確定其最佳采煤法，就測(cè)定其頂板巖性及其巖石力學(xué)性質(zhì)。6號(hào)煤頂板巖性包括泥巖及砂質(zhì)泥巖，1號(hào)鉆孔煤頂板泥巖厚度達(dá)19m，占整個(gè)頂板厚度70%，粉砂巖占頂板厚度18%，中砂巖占頂板厚度13%；2號(hào)鉆孔中，頂板中所含泥巖及砂質(zhì)泥巖層厚19m，為頂板總厚73%，粉砂巖占頂板厚度19.0%，中砂巖占頂板厚度9%；6號(hào)煤層底板主要巖性為細(xì)砂巖，夾有部分雜砂巖。

2.2 巖石力學(xué)參數(shù)測(cè)定

確定合理的頂板類型，首先要以煤層及其頂?shù)装鍘r性特征和力學(xué)特征為基礎(chǔ)，需要對(duì)所研究對(duì)象的6號(hào)煤層609工作面煤層頂?shù)装鍘r性及物理力學(xué)參數(shù)、6號(hào)煤硬度系數(shù)進(jìn)行巖石力學(xué)試驗(yàn)，具體包含煤和頂?shù)装鍘r石的抗壓、抗剪、抗拉強(qiáng)度，巖石容重。見(jiàn)表1和表2。

2.3 煤及圍巖類型評(píng)價(jià)

煤及圍巖類型評(píng)價(jià)主要目的是依據(jù)煤層及圍巖的力學(xué)參數(shù)，確定煤層、圍巖類型，為工作面開采工藝選取提供參考依據(jù)。

（1）煤層類型。依據(jù)相關(guān)巖石力學(xué)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)取芯結(jié)果，可確定6號(hào)煤層具體特征為：位于太原組上部，最小厚度1.7m，最大厚度8.0m，均厚6.5m，認(rèn)定為主要可采煤層。該煤層結(jié)構(gòu)單一，夾矸數(shù)量少，夾矸巖性以炭質(zhì)泥巖為主，整體呈西厚東薄。頂?shù)装逡阅鄮r為主要巖性。6號(hào)煤層硬度較小，節(jié)理裂隙較發(fā)育。

（2）6號(hào)煤層頂板。MT554-1996是直接頂在我國(guó)的分類標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)，按照第一次垮落距離劃分：極穩(wěn)定頂板、不穩(wěn)定頂板、穩(wěn)定頂板、中等穩(wěn)定頂板四大類。依據(jù)6號(hào)煤巖石力學(xué)數(shù)據(jù)和巖石特性，以泥巖。砂質(zhì)泥巖、煤為主要巖性特征的直接頂進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可發(fā)現(xiàn)具有黑色特征的泥巖巖樣常常發(fā)生巖層斷裂現(xiàn)象，抗壓強(qiáng)度不大于40MPa，最終可認(rèn)定6煤頂板為Ⅰ類頂板（不穩(wěn)定）至Ⅱ類頂板（中等穩(wěn)定）。

3 結(jié)束語(yǔ)

確定了官板烏素煤礦6煤層的巖石力學(xué)參數(shù)及煤巖類型。6煤層頂板為砂質(zhì)泥巖，可發(fā)現(xiàn)具有黑色特征的泥巖巖樣常常發(fā)生巖層斷裂現(xiàn)象，抗壓強(qiáng)度不大于40MPa，最終可認(rèn)定6煤頂板為Ⅰ類頂板（不穩(wěn)定）至Ⅱ類頂板（中等穩(wěn)定）。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳鵬宇，袁廣玉.大采高綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究與分析[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程，2013（30）：9007-9011.

[2]閆少宏，于雷，徐剛，劉全明.大采高綜采工作面產(chǎn)量再提高的回采工藝研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2015（08）：1-6.

[3]楊娟.大采高綜采工作面末采階段來(lái)壓規(guī)律與頂板控制技術(shù)[J]. 煤炭工程，2015（10）：54-57.

[4]范志忠，毛德兵，徐剛，王東攀.大傾角大采高綜采面傾向長(zhǎng)度尺度效應(yīng)分析[J].煤炭學(xué)報(bào)，2016（03）：581-585.

作者簡(jiǎn)介：烏力吉門都（1985-），男，蒙古族，內(nèi)蒙古鄂爾多斯人，碩士研究生，主要研究方向：采礦系統(tǒng)工程。endprint