泰山隆安煤业11＃极近距煤层合理开采方法研究

摘要

近距离煤层在我国分布十分广泛，很多矿区都存在近距离煤层开采的问题。随着多年来对煤炭资源的高强度开采，很多赋存条件较好、开采较易的煤炭资源接近枯竭，为保障矿井的高效生产，增加矿井服务年限，对近距离煤层的开采越来越受到采矿界的重视。 泰山隆安煤业11 #煤层在井田范围内分为11 上、11 下两层煤，属于极近距离煤层，上、下煤层间距平均仅有2.41m，开采时相互影响较大。对于极近距离煤层的开采，选择合理的开采方法不仅能够保障工作面的安全高效生产，也能够有效降低生产成本，提高经济效益。针对泰山隆安煤业11#煤层的实际条件，本文提出了下行开采、合层综放开采两种方法，通过理论分析和数值模拟对两种方法的可行性进行论证，选择最合理的开采方法。主要研究结论包括： （1）采用极近距离煤层下行开采的方法时，受上煤层开采影响，下煤层开采前顶板便受到一定损伤破坏，给煤层开采带来一定困难。根据滑移线场理论，计算得到11 上煤层底板破坏最大深度为0.979m，小于层间岩层平均厚度2.41m，下煤层仍有1.431m厚的完整顶板，根据以往经验，基本可以保证下煤层的安全生产；根据极近距煤层开采层间顶板受力情况，建立力学模型，确定层间顶板安全开采最小厚度，可知在不考虑支架作用时，层间顶板安全开采最小厚度为2.32m，若考虑支架对顶板的支护，则层间顶板安全开采最小厚度可降至 1.52m，小于层间岩层的最小厚度。利用 UDEC 数值模拟软件，对在支架作用条件下，不同层间距时层间顶板稳定性进行模拟分析。综合考虑，认为泰山隆安煤业11 #极近距离煤层在采用适当措施条件下，可以采用下行开采的方法； （2）采用合层综放开采时，需考虑层间岩层对顶煤冒放性的影响。通常来讲，影响顶煤冒放性的主要因素包括开采深度、煤层的厚度和强度、顶板的岩性及厚度、煤层夹矸的位置及厚度、煤体裂隙发育程度等，本文利用模糊数学分类法和破坏系数分类法两种方法，对顶煤冒放性进行合理预测，综合实际情况，认为11#煤层冒放性属于Ⅳ类，对层间夹矸层采取一定措施后可进行放顶煤开采。利用FLAC3D数值模拟软件，对夹矸层厚度对顶煤冒放性的影响进行分析研究。综合考虑，认为泰山隆安煤业 11#煤层间距为2.4m以下时，可以采用放顶煤开采； （3）根据矿井实际条件，分别对两种开采方法条件下工作面主要开采设备进行合理选型，并对两种开采方法的经济效益进行分析，认为虽然下行开采的前期设备投资较大，但是单个工作面所产生的经济效益更高。综合技术和经济两个角度，认为下行开采更适合本矿的实际条件。

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