金谷煤礦11號煤層上行開采可行性技術(shù)研究

和金財

冀中能源邢臺礦業(yè)集團(tuán)有限公司金谷煤業(yè)工作處 河北邢臺 054000

在特殊地質(zhì)和開采條件下，采用上行式開采在技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和安全方面優(yōu)于下行式開采。上行開采的研究由來已久，針對近距離煤層群上行開采一直是煤炭行業(yè)的熱點和難點問題。

通過對11#煤層上行式開采技術(shù)方案進(jìn)行研究，不僅可以解決金谷礦面臨的實際難題，而且也為上行式開采提供了一個成功的案例。為了能夠充分的回收資源，保證礦山穩(wěn)產(chǎn)高效率，保證經(jīng)濟(jì)效益，在11號煤層開采完成后，能否使9+10號煤層安全高效回采是礦方面臨的難題。本文采用比值判別法、“三帶”判別法、圍巖平衡判別法3種方法對11號煤層上行開采提供了可行性研究。

1 上行開采理論分析

通過對國內(nèi)十余個與金谷礦2#、9#、10#和11#煤層的賦存條件相似數(shù)十個上行開采的工程比對分析，以及煤層群上行開采工程案例，可知金谷礦采用上行開采具備較強(qiáng)的技術(shù)保障[1]。

1.1 上行開采的比值判別法

比值判別法，即根據(jù)上、下煤層的層間距與下部煤層開采厚度的比值來判斷是否可采用上行開采方式。

上下煤層間距與下煤層的采厚比值K（2-1）式：

式中：K為上下煤層層間距與下煤層采厚的比值；H為上下煤層層間距，m；M2為下位m2煤層的采厚，m。

金谷礦地質(zhì)勘探資料顯示，10#與11#煤層的平均層間距為18．41m，11#煤層采采高按1．9m計算，將其帶入公式（2-1）得K=9．69．

根據(jù)上行開采的生產(chǎn)實踐，當(dāng)比值K大于7．5時，一般先開采下部煤層不會影響在上部煤層中進(jìn)行正常開采與準(zhǔn)備，可正常進(jìn)行上行開采。上述計算的結(jié)果大于7．5，表明對金谷煤礦11號煤層采用上行式開采方案是可行的。

1.2 “三帶”判別法

對煤礦煤層群當(dāng)中的各個煤層采用上行式開采的要求是一旦對其下部煤層進(jìn)行開采，其上面的煤將不會受到嚴(yán)重的影響，換句話就是說在采下部煤層的時候能夠保持上部巖層的穩(wěn)定性。

通常情況下，對下部煤層開采完畢，其上部巖層會受到各種不同程度的影響，根據(jù)影響的不同程度，可以分為三帶：從下往上依次為垮落帶、裂隙帶以及彎曲下沉帶[2]。如果其上部煤層在垮落帶內(nèi)，則表示這部分煤層無法進(jìn)行開采，因為其結(jié)構(gòu)已經(jīng)遭受到了非常嚴(yán)重的破壞，而如果其上部煤層在裂隙帶或者彎曲下沉以內(nèi)，則說明這部分煤層可以進(jìn)行正常開采。然而需要注意的是如果這部分煤層落在裂隙帶內(nèi)，要想進(jìn)行正常進(jìn)行開采的話，需要采取一定的措施，否則不利于進(jìn)行開采。

金谷礦11號煤層開采后，其上部10號煤巖層的‘三帶’高度計算公式分別為：

垮落帶高度H1

M—下部開采煤層厚度，取1．9 m

裂隙帶高度H2

由公式（2-2）和（2-3）可知，其上部煤巖層的垮落帶高度最大值為5．84m，裂隙帶高度H2為18．78m。可以得出在對11號煤層開采完畢以后，10號煤層正位于裂隙帶當(dāng)中，不會影響對10號煤層的正常開采，由此證明，采用上行開采這個方案是可行的。

1.3 圍巖平衡判別法

眾所周知，一旦對煤層進(jìn)行開采，肯定會打破原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)，就上行開采來說，開采下部煤層，其上部煤層的內(nèi)部必定會產(chǎn)生裂隙，其結(jié)構(gòu)就會不同程度的遭到破壞，包括橫向破壞與縱向破壞，隨著時間的推移，其內(nèi)部由于采動產(chǎn)生的裂隙就會重新閉合，以至于最終導(dǎo)致煤層發(fā)生臺階錯動[3]。對于煤層群來說，針對采場上覆巖層的堅硬程度，要想進(jìn)行上行開采，是有一定的基本準(zhǔn)則的。如果采場上覆巖層堅硬，則需要上部煤層在下部煤層平衡巖層上，平衡巖層指的就是在開采的過程當(dāng)中，不發(fā)生臺階錯動的巖層；如果采場上覆巖層松軟，則需要上部煤層在裂隙帶內(nèi)部，這樣在采取某些措施以后才有利于進(jìn)行正常開采。

上行開采必要的層間距估算公式（2-2）為

式中：M為煤厚，m；K為碎脹系數(shù)，取1．30-1．35；h為平衡巖層本身厚度，根據(jù)煤層賦存情況，估算取6 m；計算得：H=（11．42-12．3）m；

10#、11#煤之間的實際間距為18．41m，表明在金谷礦井田范圍內(nèi)進(jìn)行上行開采是可行的。

2 結(jié)語

綜合以上，可以得出，對金谷礦11號煤層采取上行開采的方案是可行的。利用比值判別法得到K=9．69，當(dāng)K＞7．5時可以上行開采；利用三帶判別法得到裂隙帶高度H=18．78m，而11#和10#煤層層間距平均為18．41m，可知10#煤層處于裂隙帶邊緣，考慮到10#煤層頂板較堅硬，利用圍巖平衡法的到H=11．42-12．3（m），小于18．41m，通過對上行開采的間距進(jìn)行分析，得到H=9．26m，遠(yuǎn)小于 18．41m。