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讨

〔初稿〕伊川电力集团何庄煤矿河南理工大学2007.052023/12/291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2023/12/2921.反程序开采的必要性1.1平安方面的需求：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〔详细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。－2023/12/2931.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煤进展掘进和回采过程中，时常出现瓦斯超限景象，影响任务面的正常消费，实际上存在突出危险性，对任务面的人员平安构成要挟。2023/12/2941.反程序开采的必要性1.2放顶煤采煤法的需求：<煤矿平安规程>第68条规定：采用放顶煤采煤法时，任务面必需符合无煤〔岩〕与瓦斯〔CO2〕突出危险性。<煤矿平安规程>第183条规定：突出煤层中的突出危险区、突出要挟区，严禁采用放顶煤采煤法、水力采煤法、非正规采煤法采煤。2023/12/2951.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，要到达矿井设计消费才干，必需采取放顶煤采煤法。因此，处理任务面的瓦斯超限与突出问题，是保证本矿平安高效消费的前提和必要条件。2023/12/296矛盾！保证消费才干需求放顶煤开采瓦斯突出危险任务面严禁放顶煤开采矛盾！因此，处理任务面的瓦斯超限与突出问题，是保证本矿平安高效消费的前提和必要条件。2023/12/297怎样办？－瓦斯抽放！2023/12/2981.反程序开采的必要性1.3瓦斯抽放的需求：<防治煤与瓦斯突出细那么>第45条规定：在突出矿井开采煤层群时，必需首先开采维护层。开采维护层后，在被维护层中遭到维护的地域按无突出煤层进展采掘任务；在未遭到维护的地域，必需采取防治突出措施。2023/12/2991.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，远远低于较难抽放规范的下限0.1m2/MPa2.d，属于极难抽放煤层。因此，为了添加煤层的透气系数，有必要开采维护层。2023/12/2910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<0.12023/12/29112.反程序开采的可行性为理处理本矿二1煤层的煤和瓦斯突出问题，降低掘进和回采任务面的瓦斯浓度，防止煤和瓦斯的突出，应首先思索开采维护层。二1煤层无适宜的上维护层，因此，思索下维护层的开采。距二1煤层下22m左右有一7煤层，但是一7煤的开采能否会对二1煤的开采产生破坏性影响呢？2023/12/29122.反程序开采的可行性<防治煤与瓦斯突出细那么>第46条规定：选择维护层必需遵守以下规定：1、首先选择无突出危险的煤层作为维护层；2、〔略〕3、选择维护层时，应优先选择上维护层，条件不允许时，也可选择下维护层，但在开采下维护层时，不得破坏被维护层的开采条件。2023/12/29132.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2023/12/29142.反程序开采法的可行性2.1比值判别法运用比值判别法来断定一7煤开采对二1煤的影响程度，是反程序开采研讨的一个重要目的。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。

2023/12/29152.反程序开采法的可行性我国反程序开采的消费实际及研讨证明，当比值K>7.5时，先采下部煤层普通不会影响二1煤层内进展正常预备和回采。2023/12/29162.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，会随着时间的延伸，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要素，控制岩层台阶错动，实践上就是采场围岩力学平衡问题。2023/12/29172.反程序开采法的可行性在回采过程中可以构成不发生台阶错动的平衡岩层构造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。反程序开采的根本准那么就是：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。2023/12/29182.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，0.6-1.0m；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。根据实践情况代入运算得：H=10.8～18m

2023/12/2919开采下维护层的最小层间距<防治煤与瓦斯突出细那么>第47条规定：开采下维护层时，上部被维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－维护层的开采厚度，0.6-1.0m；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。2023/12/29202.反程序开采法的可行性一7煤层与二1煤层之间的实践层间距为22m左右。阐明该区域实践层间距满足反程序开采的条件，对二1煤采场围岩力学平衡不会产生破坏，可以进展反程序开采。2023/12/29212.反程序开采法的可行性2.3数理统计分析法由我国煤矿反程序开采的实例，得出受下部煤层采动影响时反程序开采必需的层间距H的阅历公式为：H>1.14M2+4.14+MS式中：M——下煤层采高，0.6－1.0m；MS——上煤层厚度，4.69m。采高M=0.8m、MS=4.69m时，反程序开采必需的层间距为H＝9.56m，目前层间距为22m，满足反程序开采条件。2023/12/29222.反程序开采法的可行性2.4“三带〞判别法 根据煤岩破坏的特征，可将开采煤层的上覆岩层分为冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。根据“三带〞判别法，从实际上计算三带的高度，分析得出各分带在上覆岩层的情况及与上煤层的位置关系。综合评价一7煤层的开采对二1煤层的影响情况。2023/12/29232.反程序开采法的可行性反程序开采三带关系2023/12/29242.反程序开采法的可行性2.4.1冒落带确实定冒落带是由于下部煤层的开采，岩块呈不规那么垮落，它位于上覆岩层的最低层。 影响冒落带的要素有煤层厚度、煤层倾角、覆岩性质、采空区尺寸、采煤方法、顶板管理方法以及地质构造，还与岩石的碎胀系数有关。判别冒落带高度是一7煤开采对二1煤的延续性破坏程度的重要根据。

2023/12/29252.反程序开采法的可行性〔1〕实际计算公式：计算跨落带最大高度公式为式中m——煤层开采厚度，0.8m;K——跨落岩石的剩余膨胀系数，1.10；α——矿层的倾角，25°；ω——顶板下移过程中顶板的下沉值，ω=ηm=0.65×0.8＝0.52η——下沉系数，0.65；计算出冒落带最大高度为=3.09m2023/12/29262.反程序开采法的可行性(2)统计阅历公式：按照覆岩类别划分，顶板岩性为中硬，即跨落带最大高度：公式中m——煤层厚度，0.8m；2.2——误差；计算出冒落带最大高度为=1.31～5.71m2023/12/29272.反程序开采法的可行性经过实际公式和阅历公式的计算，得出冒落带最大高度为5.71m分析：一7煤开采产生的冒落带不能延伸到二1煤层，对二1煤层正常开采不会呵斥破坏性危害。2023/12/29282.反程序开采法的可行性2.4.2裂隙带高度确实定裂隙带处于冒落带之上，岩层存在许多裂隙，但仍坚持岩层的延续性。 本矿的一7煤层顶板为石灰岩、砂质泥岩，岩石硬度为中硬。裂隙带最大值可按<煤矿工业设计规范>中规定的裂隙带最大高度公式计算。2023/12/29292.反程序开采法的可行性覆岩岩性为中硬时，裂隙带最大高度：公式1公式2裂隙带最大高度分别为Hl1＝10.79～21.99m,Hl2＝27.8m,即裂隙带最大高度为10.79～27.8m。2023/12/29302.反程序开采法的可行性裂隙带综合分析：㈠由于一7煤与二1层煤之间的间隔22m，开采一7煤层产生的裂隙带能够延伸到二1煤层内，添加其透气性和导水性，对二1煤层开采、释放和抽放瓦斯产生积极的作用。㈡一7煤层回采后，冒落带岩层遭到破坏，裂痕带层理有所改动，且有放射状的裂隙。二1煤层顶板岩层赋存即使有所改动，但原生的地质构造、节理都不会发生明显变化，因此，冒落带不会影响至二1煤的正常开采。

2023/12/29312.反程序开采法的可行性2.5RFPA数值模拟〔初步模拟〕2023/12/29322023/12/29332023/12/29342023/12/29352023/12/29362023/12/29372023/12/29383.反程序开采法的可行性论证2023/12/29393.结论〔1〕根据围岩平衡法计算，围岩构成平衡的高度为10.8～18m，一7煤和二1煤之间的间隔为22m，大于其层间距。因此，二1煤处于一7煤开采构成的围岩平衡构造之上。〔2〕一7煤开采后顶板岩层构成的冒落带、裂隙带高度分别为1.31-5.71m和10.79-27.8m。〔3〕二1煤层处在一7煤层开采的裂隙带或弯曲下沉带内，一7煤的开采对二1煤的延续性不会呵斥破坏性