第五章开采技术条件

第五章开采技术条件第一节 开采方法（一）、煤层层间距+120m 水平的段西翼内、外连煤层间距为0.42~6.01米，平均1.52米，实际上在9~Ⅷ勘探线间局部地段内、外连已合并为一个复煤层；该段层间距变异系数高达102.63%，间距变化特别大。段东翼内、外连煤层间距为0.25~5.072.5470.08%，2.96~8.32米，平均5.76米，变异系数仅27.10%，间距变化较小。-100m水平内、外连煤层间距为0.12~7.032.66米其变化规律仍是由南往北增大在段西翼0.12~4.891.60米，变异系数高达100.85%，层间距变化特别大；段东翼为0.87~5.13米，平均3.33米，变异系数40.30%，层间距变化较小。何家湾段西翼3.49~6.12米，平均4.68米，变异系数仅28.48%，间距变化较小。其余局部可采煤层均相对距离较远，对开采布置无影响。本主要可采的内连外连为近距离薄煤层两煤层的间距0.12~8.32米，平均2.18米；其变化规律是由南，至北间距增大何家湾段层间距变化较小段变化较大（见附图130，（、内、外连煤层煤炭资源储量按倾角分布情况内煤层倾角为9°~62°。其中：煤层倾角≦25°的内、外连煤层保有储量约766.25 万吨（其中东翼248.28万吨、西翼约517.97万吨，占该两层煤储量的38%；煤层倾角=26~45°的内、外连煤层储量约954.85吨（其中东翼约620.86万吨、西翼约333.99万吨48%；煤层倾角﹥45°的内、外连煤层储量约279.64万吨（其中东翼约89.04190.60万吨14%﹣100m水平西翼煤层倾角≦25°的内、外连煤层保有储量约250.73万吨，占西翼内、外连储量的52%；煤层倾角=26~45°的内、外连煤层储量约137.59万吨，28%；煤层倾角﹥45°的内、外连煤层储量约98.73万吨，占20%。东翼：煤层倾角偏大，其中煤层倾角≦25°的内、外连煤层为0万吨，煤层倾角=26~45°的内、外连煤层储量约377.59万吨，占东翼内、外连储量的90%；煤层倾角﹥45°的内、外连煤层储量约40.37万吨，占10%。﹣200m水平西翼煤层倾角≦25°的内、外连煤层保有储量为0万吨；煤层倾角=26~45°的内、外连煤层储量约139.45万吨，占西翼段内、外连储量的81%；煤层倾角﹥45°的内、外连煤层储量约32.33万吨，占19%。东翼：煤层倾角≦25°的内、外连煤层保有储量为0万吨，煤层倾角=26~45°的内、外连煤层储量约124.2091%﹥45°的内、外连煤层储量约12.479%。（、煤层结构外连为复杂结构煤层，一般含矸1~30.01~0.45米，夹矸岩性为炭质泥岩和泥岩。炭质泥岩厚0.03~0.17米，一般厚约0.10米；位于外连煤层的中上部及顶部，372kg/cm2,约为煤层抗压强度的3倍。由于外连煤层有“硬心炭”夹矸，所以在开采该煤层时不仅采煤机切齿消耗量大，而且还使煤炭质量降低，此乃开采之不利因素。外连煤层中下部的泥岩夹矸，厚0.01~0.45米，由南往北，由西往东增厚；该泥岩夹矸之下的煤分层称外连底炭，煤质好，色泽光亮。在西翼F50号断层以南为复合煤层，底炭一并采出；断层以北，泥岩夹矸往北继续增厚，只开采夹矸以上的煤层，而将泥岩夹矸及底炭均作为外连底板。内连煤层结构，在10号戡探线以北至HF4间，约3的面积为单煤层；10号线以南~边界，大部份有夹矸一层，在背斜东翼夹矸厚0.07~0.67米，一般0.27米，背斜西翼夹矸厚0.20~0.65米，一般0.40米左右；夹矸为泥岩、砂质泥岩或粉砂岩。含有夹矸的局部地段，由于夹矸较厚，致使内连的下分层煤不能计入可采厚度，因而使内连采厚大大减薄。其余局部可采的次要煤层现生产水平尚未开采，故不重述。详见煤层煤质一章。综上所述，内、外连属近距离薄煤层，适于联合布置分层开采，现生产区对于倾斜中倾角较小的部分是采用高档普采和综采；延深水平（即-100水平）西翼煤层倾角45°的倾斜煤层储量比例高达80%；东翼煤层倾角≦45°的倾斜煤层储量比例高达90%，都是适合机采的好条件。因此该水平宜发展机械化采煤。但外连煤层中的“硬心炭”夹矸因硬度大而成为机采的不利因素；内、外连煤层间距变化大且局部间距很小也给开采方法及顶板管理造成一定。第二节煤层顶、底板条件及顶板管理（、煤层顶、底板条件1、外连煤层顶、底板特征及顶板类别外连煤层老顶(T3xj6-3)中粒石英砂岩，含黑色矿物，俗称“芝麻砂岩，一般厚2.2~49.51米，平均18.26米，直接顶板泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩及煤线或炭质泥岩0~3层组成，为复合顶板，一般厚0~27.14米，平均3.94米，少数钻孔中夹有细砂岩或粉砂岩，个别钻孔夹粘土泥岩；所夹煤线或炭质泥岩在西翼主平峒以南及东翼CK11-1孔以南普遍有之，以北则因T3xj63砂岩冲蚀下切仅少数孔残留有煤线一层。外连煤层一般只有直接顶及老顶而无伪顶。底板为泥岩、粉砂质泥岩。1989年《修改地质报告》西安矿业学院采矿工程及矿山压力研究室会同煤矿于1987年11月编制的《W4324外连工作面顶板分类报告》对顶、底板进行了分类，该《报告》的分类指标如下：直接顶板：⑴、直接顶下位岩层单向抗压强度（RC60Mpa；⑵、节理裂隙间距（I）及影响系数（c1①I=0.1~0.3;②c1=0.3~0.34;⑶、分层厚度h及影响系数（c2①h=20cm；②c2=0.25；⑷、强度系数（DD=c1 ·c2·RC=4.5~5.6；⑸、直接顶初次垮落步距为8.5~9.2m。老顶：①、直接顶厚度与采高比值（N老顶在该工作面的厚度9.8mT3xj63粗粒砂岩；该工作面外连煤厚为0.71~0.96m，平均0.83m。直接顶自下而上的岩性及其厚度为：砂质泥岩，厚2.1m；粉砂岩，厚，具水平层理；泥质粉砂岩，厚1.8m；泥岩夹煤线，厚2.3m1.0m。直接顶岩层合计厚8.6m,为平均采高0.83m10.4倍；为最大采高0.96m9倍。②、周期性矿压显现现象：该工作面矿压观测表明，在开采过程中有周期性矿压显现，其初次来压步距为30m，周期来压步距为10m左右《报告》分析，这种周期性矿压显现不是9.8m老顶造成的，可能是由于2.1m砂质泥岩垮初步充填采空区，1.4m粉砂岩得到一定支撑后周期性垮断形成。根据以上情况该工作面顶板为“中等稳定的Ⅱ类直接顶”及“来压不明显的Ⅰ类老顶”2、内连煤层顶、底板内连煤层的顶板即外连的底板，岩性一般为泥岩、粉砂质泥岩；也有泥质粉砂岩的，何家弯段还有细砂岩顶板，段东翼CK21号孔内连顶板为粘土泥岩，31号孔内连顶板中有粘土泥岩夹层；极少数孔有炭质泥岩伪顶。底板为粉砂质泥岩、泥岩、泥质粉砂岩，个别孔为粉砂岩或细砂岩。矿井内、外连煤层及岩石抗压强度试验成果见（5-2-1本内、外连煤层顶、底板岩石的力学性质，勘探阶段未采样试验，1989年修改地质报告相邻斌郎的内外连顶底板岩石力学试验成果资料仍编入，供矿井开采时参考（表5-2-220065月由西安科技大学、教育部西部矿井开采及控制、陕西省岩层控制和煤矿联合编制的《3115综采工作面支架选型研究（究报告311采区煤及岩石进行了物理力学实验，其实验结果见（表5-2-35-2-6-试验日期：1980108重庆岩、长T6-~T6-~T6-T〃83年8月21日；省5-2- 备 ） ） ）3// 摘自《斌郎6/6/（最终337（5连顶板/ 6/64/ 4

5-2-单轴抗压强度抗拉强度Cφ/123煤4实验日期：2006413日实验单位：教育部西部矿井开采 控3、14煤层顶、底板本煤层老顶T3xj54砂岩;直接顶板多为泥岩、粉砂质泥岩；厚0.42~22.77m，平均9.56m，底板大部为泥质粉砂岩、粉砂岩，少部为泥岩。4、12煤层顶、底板该煤层上距14煤层7.57~61.46m，平均31.22m；上T3xj52砂岩1.8~16.63m，平均8.79m。顶板为粉砂质泥岩、泥岩；底板为泥岩、泥质粉砂岩。（、内、外连煤层顶、底板分类及回采巷道围岩分类。1、综上所述+120水平实际内、外连煤层顶、底板裂隙并不发育，煤层直接顶板砂质泥岩，粉砂岩，泥质粉砂岩，底板为泥岩、泥质粉砂岩。老顶中粒石英砂岩，按照《矿井地质规程》地质条件分类标准，岩石物理力学实验结果，直接顶板、底板应属Ⅱ类中等坚硬顶板、底板；老顶为Ⅳ类坚硬顶板。2、回采巷道围岩分类及管理煤矿目前开采外连和内连煤层，两煤层顶板岩性均为泥岩和粉砂质泥岩。外连煤层底板岩性为泥岩或粉砂质泥岩；内连煤层底板岩性为泥质粉砂岩、粉砂岩及粉砂质泥岩，1998年重庆大学、矿务局联合提交《矿务局回采巷道围岩稳定性分类研究报告中煤层顶板抗压强度30.0～63.3Mpa，底板抗压强度为36.9～55.8Mpa，两邦围岩抗压强度10.2～31.0Mpa，围岩稳定以上的观测点占了60.0%，中等稳定的占29.6%，不稳定的仅占10.4%，非常稳定占了3.2%，主要为2、3类，其次为1、4类，详见表5-2-4。内、外连煤层顶板管理为全部陷落法，内连煤层顶板较烂，不易管理；外连煤层有底鼓现象。2004年在回收外连煤层柱子时，因违章操作，顶板垮塌造成1人的事故开采过程中应加强顶板支护。

5-2-点%点%点%点%331333无21321无合计30～63.36.9～55.10.2～31.43.7156.3729.1310.本勘探阶段未瓦斯样，1989年修改地质报告系1987及1988年矿井瓦斯等级鉴定资料,此资料已逾期时甚久，现无参考价值。-100m水平延深地质报告采用近年来我矿矿井瓦斯等级鉴定资料获取瓦斯梯度进行瓦斯预测。煤矿现采水平矿井瓦斯等级根据矿井在近三年瓦斯等级鉴定结果报告中显示，均属低瓦斯、低二氧化碳矿井（见表5-3-1）矿井在1998525日曾发生过一次瓦斯煤尘爆炸事故，26人。因此，今后在开采过程中必须加强瓦斯管理严防瓦斯事故发生。近年矿井瓦斯及二氧

5-3-年量m3/t量低低低一、煤矿瓦斯梯度的确定1972年正式投产以来，从+600m+120m+500m（+600~+500m330~120十多年的矿井瓦斯涌出规律及生产状况，通过认真分析研究，确定出了矿井瓦斯梯度，其值为：90.25mm3/t。现将研究确定的依据，综述于下：（一）研究分析的方法及依据根据煤矿的瓦斯涌出规律和回采年限采用了统计法。由于该矿煤层为隐伏煤层，其最小埋藏深度为69m，根据现场观察和统计，其瓦斯风化带不明显，所以，未考虑瓦斯风化带的因素。矿井瓦斯的主要来源为采空区及围岩中，在单位时间内产量同瓦斯涌出量无确定的比例关系，同开采范围及深度有一定的关系。19782006（、对不同水平的瓦斯涌出量的确定对+500m水平的瓦斯涌出量的确定+500m水平共有两个采区，即西采区和东采区西采区内有十个回采工作（内外连各五个）为+500m水平的主要采区。东采区内有八个回采工（1514西采区为煤矿第一个投产采区，其投产工作面为W1514W1512，投产时间为1972年。整个水平回采时间历时七年。至1978年末，+500m水平基本处于结束阶段，当年的瓦斯等级鉴定，相对瓦斯涌出量为5.04m3/t，可作为+500m水平瓦斯梯度的计算值。对+120m水平瓦斯涌出量的确定根据煤矿2007年开展的煤层瓦斯参数测定及瓦斯综合治理技术，2006年瓦斯等级鉴定矿井开采至+250米标高，相对瓦斯涌出量为7.81m3/t，可作为+120m水平瓦斯梯度的计算值。（、矿井瓦斯梯度的计算采用+500m水平和+120m（2006年瓦斯等级鉴定矿井开采至+250米标高）两水平相对瓦斯涌出量和采深资料计算瓦斯梯度。瓦斯涌出量梯度的计算为A=H2_Q2_

（m/Am/m3/t；H1、H2—开采水平埋深值，m；Q1、Q2—对应水平高度的相对瓦斯涌出量，m3/t参数的确定H1、H2值,依其含义,应是自地表到煤层开采处的垂深。但由于本属中低山区，高差起伏变化很大很难确定H1H2值未按其定义取值，而是采用开采水平的标高值。瓦斯涌出量梯度（A）值A=H2_Q2_=500_7.81_=90.25m/m3/t（四）结论煤矿现为低瓦斯矿井，瓦斯主要来源于采空区及围岩中，经统计，采空区及围岩中的瓦斯涌出量约为出量基本随开采深度和开采范围的增加而增加，其规律符合以上梯度值，可作为设计的依据。三、延深水平相对瓦斯涌出量预算受资料所限，本次只能根据煤矿自主研究测定出的矿井瓦斯梯度值90.25m/m3/t和2006年度矿井瓦斯等级鉴定结果推算。由此推算-100m水平时，其矿井相对瓦斯涌出量为：QCH4=7.81+{（﹢250）-（﹣100）}÷90.25=11.69(m3/t)2004133条的规定应根据以上预算结果，建议设计按高瓦斯矿井考虑。第四节煤尘爆炸及煤的自燃性一、煤尘性1984199820031、5–4–25–4–35–4–4。其中，内、外连煤层经2003年12月24日煤炭科学研究总院重庆分院鉴定，煤尘均有强烈性，其煤尘指数35.71～38.8%。段的柏成2人，伤12人。我矿在1998年5月25日曾发生过一次

有有有有金段何 层〃〃〃〃〃层〃〃煤尘性鉴定报

有有%6性6性4性6性4性6性有有有有有有有有有有煤炭科学研究总院重庆分院煤尘性报5-4-工业分析5有煤尘5有煤尘200312242004165-4-工业分析）巷采样日期：19844月；鉴定日期：1984713日；鉴定单位：重庆煤研所二、煤的自燃性勘探阶段对煤的自燃倾向未作鉴定，生产阶段分别在1984年和2003年仅对内、外连煤层作过鉴定，均为不易自燃煤层，鉴定结果具体参数（见表5-4-54-6）。

T四四四7四四四8四四四8四 矿TTT巷5巷 第五节地温及-100m水平地温预现生产水平（120米水平）曾出现过大于26℃的工作面，即3113工作面。开采时受陷落柱涌水温度影响，其工作面温度曾达到31℃。通过观测，发现热源主要来自3113采面陷落柱的涌水中，在涌水量较大的水源处，其井巷内的温度高达31℃，