紫金煤業(yè)6101工作面頂煤冒放性分析

侯彥斌

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)晉中紫金煤業(yè)有限公司，山西 晉中 030600）

1 紫金煤業(yè)6101綜放工作面地質(zhì)概況

山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)晉中紫金煤業(yè)有限公司位于榆次區(qū)城北約20km處的烏金山鎮(zhèn)東蒜峪一帶，隸屬烏金山鎮(zhèn)管轄。其地理坐標(biāo)為：東經(jīng)112°46′22″～112°51′29″，北緯 37°37′45″～37°52′29″。井田面積22.7831km2，礦井生產(chǎn)能力1.2Mt/a。6號(hào)煤層開采深度118～148m，工作面上方地表為山區(qū)丘陵，地應(yīng)力較大，煤層厚度約5.6m。6號(hào)煤層賦存于二疊系山西組地層下部，根據(jù)巷道掘進(jìn)資料及鉆孔柱狀圖，局部煤層下部含0.02～0.05m炭質(zhì)泥巖夾矸。6號(hào)煤普氏硬度（f）在2～3，工作面原始瓦斯含量為8.4475m3/t，屬高瓦斯工作面，6101工作面回采過程中預(yù)測最大涌水量為120m3/h，正常涌水量為 50～80m3/h。

2 紫金煤業(yè)6101綜放工作面生產(chǎn)概況

紫金煤業(yè)6101綜放工作面采用走向長壁、后退式大采高低位放頂煤一次采全高全部垮落式綜合機(jī)械化采煤法。本工作面切眼斜距長292m。煤層平均厚度5.6m，工作面采高3.2±0.1m，循環(huán)進(jìn)度0.8m，頂煤平均厚度2.4m，割煤回收率為98%，放煤回收率為92%，一采一放為一個(gè)循環(huán)，循環(huán)產(chǎn)量為： 1018.3（t），放頂煤產(chǎn)量675.8（t）。

工作面采用端部割三角煤斜切進(jìn)刀，進(jìn)刀距離45m。推溜采用液壓支架推溜千斤頂以支架為支點(diǎn)向前推移大溜，移架則以大溜為支點(diǎn)，采用液壓支架推溜千斤頂回收時(shí)向前移架；推溜、移架均以本架操作方式進(jìn)行。采用分段多輪順序放煤法，放煤步距為0.8m，即一刀一放，頂煤從正規(guī)2#架開始向后溜放煤，工作面的采放比為1:0.75。

3 紫金煤業(yè)6101綜放工作面冒放性分析

工作面頂煤冒放性分析主要分為2步：（1）根據(jù)礦井煤層地質(zhì)情況，選取隸屬度評(píng)價(jià)指標(biāo)；（2）計(jì)算礦井隸屬度指標(biāo)，并對礦井開采技術(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)[1-3]。

3.1 紫金煤業(yè)6101綜放工作面冒放性隸屬度指標(biāo)

影響放頂煤冒放性的主要因素是地質(zhì)因素即煤層賦存條件。而煤層賦存條件對頂煤冒放性的影響主要體現(xiàn)在煤層開采深度、煤層厚度及強(qiáng)度、煤層結(jié)構(gòu)及完整性、頂板巖性強(qiáng)度及厚度等幾個(gè)方面[4-5]。因此本文采用模糊隸屬度評(píng)價(jià)法，對6號(hào)煤冒放性進(jìn)行分析。

表2 綜放工作面冒放性指標(biāo)

表3 頂煤冒放性影響因素權(quán)重分配

3.2 紫金煤業(yè)6101綜放工作面冒放性隸屬度指標(biāo)

（1）采深與煤層強(qiáng)度之比值與隸屬度值

μ1=H/Rc=12.68～15.91（工作面采深取118～148mm，參考 S2108工作面Rc取9.3MPa），所以μ1=0.8。

（2）直接頂巖性與隸屬度值

該工作面直接頂初次垮落步距為8～15m，直接頂類別為Ⅱ類，μ2=0.8。

（3）老頂級(jí)別與隸屬度值

老頂初次來壓時(shí)的循環(huán)末阻力：

式中：

Pmo-老頂初次來壓時(shí)的循環(huán)末阻力，kN/m2；

DH-老頂來壓強(qiáng)度當(dāng)量，kN/m2；

M-采高，取3.2m；

N-直接頂充填系數(shù)，即直接頂厚度h1與采高M(jìn)的比值；

L0-老頂初次垮落步距，25～30m，取30m。根據(jù)分級(jí)基礎(chǔ)，520＜Pmo≤620，128.4～188.3，老頂屬于Ⅲ級(jí)，μ3=0.70。

（4）采放比與隸屬度值

工作面采煤高度為3.2m，放煤高度為2.4m，采放比為1:0.75，工作面煤體強(qiáng)度取f=2.5，查表2可知，μ4=0.70。

（5）煤層節(jié)理裂隙間距d與隸屬度值

根據(jù)該礦6號(hào)煤的情況，暫按9.3MPa考慮，查表2.1可知，μ5=0.9。

（6）夾矸層厚度與隸屬度值

根據(jù)地質(zhì)資料，該工作面6號(hào)煤層一般含1層夾矸，厚約0.05m，且夾矸位于煤層下部，不影響頂煤冒放，μ6=1.0。

3.3 紫金煤業(yè)6101綜放工作面冒放性評(píng)價(jià)

綜放工作面冒放性評(píng)價(jià)指標(biāo)u=采用指標(biāo)×權(quán)重系數(shù)，然后進(jìn)行累加。根據(jù)煤礦相關(guān)規(guī)程，通常u大于0.8，適宜綜放開采，工作面回采率滿足規(guī)程規(guī)范；u在0.65～0.8，中等程度適宜綜放開采，應(yīng)取某些針對性措施，使得工作面回采率滿足規(guī)范要求，u在0.65以下不適宜綜放開采。

紫金煤業(yè)6101工作面頂煤整體冒放性的隸屬度u= ∑Aiui =0.23×0.8+0.12×0.8+0.1×0.7+0.14×0.7+0.1 4×0.9+0.12×1.0+0.15×1.0=0.84，u值處于 0.8～0.9 之間，該工作面頂煤冒放性好，適宜采用放頂煤開采。

綜上分析，設(shè)計(jì)認(rèn)為本工作面煤層頂煤冒放性好，適合采用綜采放頂煤開采。

4 結(jié)論

本文以紫金煤業(yè)6101綜放工作面為研究背景，主要從6號(hào)煤賦存地質(zhì)特征角度出發(fā)，通過隸屬度分析法，對綜放工作面冒放性進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

（1）煤層硬度變化較大，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，應(yīng)注意加強(qiáng)放煤口管理，采用專職放煤工，保證放煤口順暢。

（2）工作面屬于高瓦斯工作面，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，區(qū)域內(nèi)有小斷層構(gòu)造，在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)同時(shí)加強(qiáng)瓦斯監(jiān)測，防止瓦斯集聚。

（3）工作面涌水量較大，頂板淋水現(xiàn)象嚴(yán)重，一方面對工作面生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)、軌道運(yùn)輸系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，另一方面惡化工作面生產(chǎn)環(huán)境，不利于安全生產(chǎn)。在煤礦生產(chǎn)過程中，應(yīng)加強(qiáng)工作面水文地質(zhì)條件勘察，對工作面回采范圍內(nèi)涌水量大小、分布及導(dǎo)水裂隙帶特征進(jìn)行論證分析，保證井下安全生產(chǎn)。

（4）工作面回采范圍內(nèi)有4條隱伏小斷層，斷層落差在0.6～1.2m之間。在實(shí)際回采過程中，工作面過斷層應(yīng)考慮斷層對瓦斯、工作面涌水及頂板穩(wěn)定性影響，保證過斷層期間的安全生產(chǎn)。