何庄煤矿反程序开采

伊川电力集团何庄煤矿

反程序开采可行性研究

（初稿）

伊川电力集团何庄煤矿河南理工大学2007.052023/5/91论证步骤1.反程序开采的必要性2.反程序开采的可行性3.结论2023/5/921.反程序开采的必要性1.1安全方面的需要：二1煤层:何庄煤矿主采煤层为二迭系下统山西组二1煤层。位于山西组大占砂岩之下。二1煤层厚度0.6～13.2m，平均厚度4.69m，煤层倾角25º。一7煤层:在二1煤的下部，距二1煤约22m。一7煤层厚约0.6～1.0m，容重1.39t/m3，煤层倾角25º左右（具体更详细的情况有待进一步了解）。其顶板为普遍发育、厚度稳定、标志性强的L7石灰岩。－2023/5/931.反程序开采的必要性初步推断，本矿二1煤具有突出危险性。目前，在对二1煤进行掘进和回采过程中，时常出现瓦斯超限现象，影响工作面的正常生产，理论上存在突出危险性，对工作面的人员安全构成威胁。2023/5/941.反程序开采的必要性1.2放顶煤采煤法的需要：《煤矿安全规程》第68条规定：采用放顶煤采煤法时，工作面必须符合无煤（岩）与瓦斯（CO2）突出危险性。《煤矿安全规程》第183条规定：突出煤层中的突出危险区、突出威胁区，严禁采用放顶煤采煤法、水力采煤法、非正规采煤法采煤。2023/5/951.反程序开采的必要性本矿二1煤层赋存极不稳定，煤层厚度变化大，要达到矿井设计生产能力，必须采取放顶煤采煤法。因此，解决工作面的瓦斯超限与突出问题，是保证本矿安全高效生产的前提和必要条件。2023/5/96矛盾！保证生产能力需要放顶煤开采瓦斯突出危险工作面严禁放顶煤开采

矛盾！因此，解决工作面的瓦斯超限与突出问题，是保证本矿安全高效生产的前提和必要条件。2023/5/97怎么办？

－瓦斯抽放！2023/5/981.反程序开采的必要性1.3瓦斯抽放的需要：《防治煤与瓦斯突出细则》第45条规定：在突出矿井开采煤层群时，必须首先开采保护层。开采保护层后，在被保护层中受到保护的地区按无突出煤层进行采掘工作；在未受到保护的地区，必须采取防治突出措施。2023/5/991.反程序开采的必要性《矿井瓦斯抽放管理规范》第19条规定，对未卸压的原始煤层，瓦斯抽放的难易程度划分为三类（见表）。根据实测资料，本矿二1煤层透气系数为0.041m2/MPa2.d，远远低于较难抽放标准的下限0.1m2/MPa2.d，属于极难抽放煤层。因此，为了增加煤层的透气系数，有必要开采保护层。2023/5/910本煤层预抽瓦斯难易程度分类表

抽放难易程度钻孔瓦斯流量衰减系数α（d-1）百米钻孔瓦斯极限抽量Qj(m3)煤层透气系数λ（m2/MPa2·d）容易抽放<0.003>14400>10可以抽放0.003～0.0514400～288010～0.1较难抽放>0.05<2880<0.12023/5/9112.反程序开采的可行性为了解决本矿二1煤层的煤和瓦斯突出问题，降低掘进和回采工作面的瓦斯浓度，防止煤和瓦斯的突出，应首先考虑开采保护层。二1煤层无合适的上保护层，因此，考虑下保护层的开采。距二1煤层下22m左右有一7煤层，但是一7煤的开采是否会对二1煤的开采产生破坏性影响呢？2023/5/9122.反程序开采的可行性《防治煤与瓦斯突出细则》第46条规定：选择保护层必须遵守下列规定：1、首先选择无突出危险的煤层作为保护层；2、（略）3、选择保护层时，应优先选择上保护层，条件不允许时，也可选择下保护层，但在开采下保护层时，不得破坏被保护层的开采条件。2023/5/9132.反程序开采的可行性反程序开采可行性论证方法：2.1比值判别法

2.2围岩平衡法分析

2.3数理统计分析法

2.4“三带”判别法2.5RFPA数值模拟法2023/5/9142.反程序开采法的可行性2.1比值判别法应用比值判别法来判定一7煤开采对二1煤的影响程度，是反程序开采研究的一个重要指标。下部开采一7煤层时，用比值K判别，即：式中H——上下煤层之间的垂距，22m;M——下煤层平均采高，0.8m；计算得K=27.5>7.5m。

2023/5/9152.反程序开采法的可行性我国反程序开采的生产实践及研究证明，当比值K>7.5时，先采下部煤层一般不会影响二1煤层内进行正常准备和回采。2023/5/9162.反程序开采法的可行性2.2围岩平衡法分析

下部一7煤层的开采将破坏上覆岩(煤)层的原始应力，必然引起上覆岩(煤)层的横纵向变形或破坏。横向的离层变形产生的裂隙，会随着时间的延长，采动裂隙重新闭合压实；纵向的剪切变形将表现为煤层或岩层台阶错动，破坏煤岩层的整体性。纵向变形是影响反程序开采的关键因素，控制岩层台阶错动，实际上就是采场围岩力学平衡问题。

2023/5/9172.反程序开采法的可行性在回采过程中能够形成不发生台阶错动的平衡岩层结构的岩层称为平衡岩层。从下煤层顶板到平衡岩层顶板的高度称为围岩平衡高度。反程序开采的基本准则就是：当采场上覆岩层中有硬岩层时，上煤层应位于距下煤层最近的平衡岩层之上。2023/5/9182.反程序开采法的可行性反程序开采时必要的层间距估算公式为：式中M——下煤层开采厚度，；K1——岩石碎胀系数，K1＝1.10～2.0；

h——平衡岩层本身厚度，根据一7煤层顶板赋存情况，估算取10m。根据实际情况代入运算得：H=10.8～18m

2023/5/919开采下保护层的最小层间距《防治煤与瓦斯突出细则》第47条规定：开采下保护层时，上部被保护层不被破坏的最小层间距可参用式(A.3)或式(A.4)确定：当a<60时，H=kMcosa(A.3)当a>=60时，H=kMsin(a/2)(A.4)式中：H－允许采用的最小层间距，m；M－保护层的开采厚度，；a－煤层倾角，25度；k－顶板管理系数。冒落法管理顶板时，采用10，充填法管理顶板时，采用6。本矿H＝5.4－9.0m，即层间距大于9m时即满足要求。2023/5/9202.反程序偏开采法围的可行桂性一7煤层与二1煤层之间厨的实际层暖间距为22m左右。表明该习区域实松际层间羽距满足炉反程序洋开采的趋条件，迎对二1煤采场围雅岩力学平船衡不会产搁生破坏，跑可以进行亩反程序开遵采。202鸭3/4圈/28212.反程序开筝采法的可警行性2.3数理统滑计分析阁法由我国煤得矿反程序蒜开采的实诊例，得出奸受下部煤樱层采动影忆响时反程次序开采必残需的层间盘距H的经验系公式为仰：H>1睁.14谣M2+4.1桑4+MS式中：M——下煤层炕采高，0.6－1.0开m；MS——上煤层厚滨度，4.69串m。采高M=0.跳8m、MS=4厨.69m时，反程简序开采必骄需的层间灰距为H＝9.56胁m，目前营层间距另为22m，满足反以程序开采器条件。2023欺/4/2柜8222.反程序留开采法苦的可行选性2.4扶“三带”精判别法根据煤坏岩破坏醒的特征圾，可将序开采煤午层的上京覆岩层哪分为冒落带、柄裂隙带和殖弯曲下沉捷带。依据辟“三带魄”判别歼法，从贩理论上室计算三关带的高轻度，分耽析得出撤各分带尿在上覆奥岩层的长情况及罢与上煤谣层的位养置关系她。综合显评价一7煤层的开衰采对二1煤层的材影响情赵况。202涝3/4色/28232.反程序梁开采法写的可行俗性反程序雹开采三润带关系202这3/4党/28242.反程序棵开采法前的可行钳性2.4.救1冒落带的卫确定冒落带舟是由于删下部煤存层的开哄采，岩唱块呈不膏规则垮究落，它两位于上长覆岩层夜的最低庆层。影响冒落猾带的因素末有煤层厚度崖、煤层倾劫角、覆岩委性质、采嫁空区尺寸萌、采煤方谨法、顶板段管理方法以及地质构造，还与岩石的兰碎胀系垄数有关。判夏断冒落带咬高度是一7煤开采典对二1煤的连续撑性破坏程耕度的重要信依据。202宇3/4瓦/28252.反程序开疤采法的可痛行性（1）理论计绍算公式：蒜计算跨落晒带最大高招度公式为式中m——煤层开采固厚度，0.8m植;K——跨落岩石脑的残余膨搂胀系数，1.10；α——矿层的择倾角，25°；ω——顶板下移摘过程中顶划板的下沉踪蝶值，ω=ηm伞=0.6群5×0.级8＝0.52η——下沉系数搅，0.65；计算出冒哲落带最大霉高度为=3.0稼9m2023荐/4/2济8262.反程序开望采法的可斑行性(2)统计经圣验公式牺：按照覆岩燥类别划分信，顶板岩母性为中硬投，即跨落威带最大高弓度：公式中m——煤层厚疏度，0.8钟m；2.2—过—误差；计算出财冒落带局最大高农度为=1.盯31～5.71嫂m202炉3/4念/28272.反程序码开采法凡的可行求性通过理论状公式和经沈验公式的市计算，得翻出冒落带搭最大高度角为5.71线m分析：拨一7煤开采拉产生的炸冒落带绩不能延腾伸到二1煤层，党对二1煤层正常俘开采不会违造成破坏护性危害。2023横/4/2摧8282.反程序吼开采法魄的可行嫩性2.4填.2裂隙带高良度的确定裂隙带怠处于冒察落带之泛上，岩音层存在弓许多裂德隙，但彼仍保持歉岩层的北连续性盘。本矿的一7煤层顶板库为石灰岩熔、砂质泥茄岩，岩石山硬度为中鞋硬。裂隙杠带最大值分可按《煤矿工业风设计规范》中规定璃的裂隙拆带最大搞高度公预式计算安。2023志/4/2复8292.反程序才开采法穴的可行淹性覆岩岩上性为中漫硬时，茂裂隙带贩最大高倘度：公式1公式2裂隙带最谅大高度分炭别为Hl1＝10.7耳9～21.9仗9m,炼Hl2＝27.8面m,即裂隙带篇最大高度坝为10.链79～27.啄8m。202河3/4卡/28302.反程序开福采法的可圈行性裂隙带冻综合分义析：㈠由于一7煤与二1层煤之间姨的距离22m，开采一7煤层产诱生的裂怕隙带可奴能延伸滴到二1煤层内，短增加其透手气性和导岛水性，对二1煤层开浴采、释揪放和抽笼放瓦斯转产生积微极的作副用。㈡一7煤层回断采后，黎冒落带有岩层遭征到破坏柜，裂缝范带层理垦有所改洲变，且毫有放射顾状的裂炼隙。二1煤层顶板混岩层赋存顷即使有所拿改变，但封原生的地召质构造、畅节理都不业会发生明做显变化，习因此，冒落带不旁会影响至悼二1煤的正排常开采。2023伶/4/2遮8312.反程序开沉采法的可叙行性2.5司RF选PA数值模拟村（初步模阻拟）202蜓3/4误/2832202展3/4炊/2833202鉴3/4结/28342023勤/4/2策835202轿3/4葵/28362023容/4/2鼓8372023酱/4/2选8383.反程序洒开采法暂的可行快性论证202披3/4雨/28393.结挖论（1）根据宅围岩平扔衡法计消算，围茅岩形成先平衡的愿高度为10.8～18m，一7煤和二1煤之间的海距离为22m，大于阅其层间姻距。因坟此，二1煤处于一7煤开采诵形成的翅围岩平青衡结构榜之上。（2）一7煤开采清后顶板近岩层形镰成的冒伸落带、屑裂隙带滴高度分芽别为1.31仔-5.7润1m和10.敢79-络27.坊8m。（3）二1煤层处拦在一7煤层开馅采的裂晃隙带或讨弯曲下微沉带内崖，一7煤的开李采对二1煤的连币续性不训会造成趁破坏性筛的影响体，二1煤层中另不会产调生台阶芬状下沉帐。202