唐義川

摘要：為研究煤層群開(kāi)采方案，以潘三礦西三C組煤下部采區(qū)11-2煤和13-1煤開(kāi)采順序?yàn)檠芯繉?duì)象，對(duì)傳統(tǒng)從上向下依次開(kāi)采煤層存在問(wèn)題的研究，提出了先開(kāi)采下層11-2煤后開(kāi)采上層13-1煤的方案。根據(jù)頂板巖層“三帶”規(guī)律及突出危險(xiǎn)煤層瓦斯治理模式研究表明，開(kāi)采下層11-2煤再開(kāi)采13-1煤是可行的，能夠?qū)崿F(xiàn)工作面安全、高效、快速投產(chǎn)，同時(shí)能減少投資等目標(biāo)。

Abstract： In order to study the mining scheme of coal seam group， taking the 11-2 Coal and 13-1 coal mining sequence in the lower coal mining area of the three C group of the pan three mine as the research object， the scheme of mining the upper layer 13-1 coal after mining the lower 11-2 Coal is proposed. According to the "three belt" rule of the roof rock stratum and the study of the gas control model of the outburst dangerous coal seam， it is proved that it is feasible to exploit 13-1 coal in the lower layer of 11-2 Coal and to realize the safety， high efficiency and rapid production of the working face， and reduce the target of investment.

關(guān)鍵詞：瓦斯；突出危險(xiǎn)區(qū)；地面鉆井；三帶；煤層群

Key words： gas；outburst danger area；surface drilling；three belt；coal seam group

中圖分類(lèi)號(hào)：TD82 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）33-0118-03

1 礦井及采區(qū)概況

1.1 礦井概況

潘三礦隸屬于淮南礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，位于安徽省淮南市西北部，距淮南市約34km。礦井于1979年6月10日開(kāi)工建設(shè)，1992年11月1日建成投產(chǎn)。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力3.0Mt/a。2009年，礦井?dāng)U建后生產(chǎn)能力為5.0Mt/a。

1.2 采區(qū)概況

西三C組煤下部采區(qū)位于礦井西部，北起西翼-810m膠帶機(jī)大巷，南至F49、F19斷層，東起ⅩⅢ勘探線，西至潘三-丁集井田邊界。采區(qū)走向長(zhǎng)1000～3000m，傾向長(zhǎng)800～1500m，面積約3.14km2。采區(qū)開(kāi)采11-2及13-1兩個(gè)煤層，其中11-2煤層上限標(biāo)高為-820m，下限標(biāo)高為-880m，13-1煤層上限標(biāo)高為-730m，下限標(biāo)高為-800m，對(duì)應(yīng)地面標(biāo)高為+21～+26.6m。

本區(qū)位于董崗郢次級(jí)向斜軸部及南翼和葉集次級(jí)背斜兩翼，區(qū)內(nèi)構(gòu)造地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單，小型斷層較發(fā)育，斷層以近東西走向?yàn)橹?，煤層賦存平緩、穩(wěn)定，煤巖層產(chǎn)狀230～30°∠1～10°。區(qū)內(nèi)13-1煤煤厚2.3～4.67m，均厚3.7m，11-2煤煤厚0.68～4.18m，均厚2.23m；本區(qū)13-1煤與上覆16-1煤平均層間距為88.3m，11-2煤與上覆13-1煤平均層間距為78.0m；與下伏8煤煤平均層間距為80.2m。本區(qū)13-1煤和11-2煤均位于突出危險(xiǎn)區(qū)；13-1煤內(nèi)瓦斯壓力位于4.2～7.0MPa之間，瓦斯涌出量為20～30m3/min；11-2煤瓦斯壓力位于3.3～5.0MPa之間，瓦斯涌出量大于25m3/min。

2 傳統(tǒng)開(kāi)采煤層群存在的問(wèn)題

根據(jù)礦井傳統(tǒng)開(kāi)采方法，先回采上層13-1煤，然后再回采下層11-2煤，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，目前開(kāi)采工藝及技術(shù)已經(jīng)比較成熟，能夠滿足礦井正常安全生產(chǎn)，但是此種開(kāi)采技術(shù)仍存在以下問(wèn)題：

2.1 瓦斯治理困難

由于該區(qū)域11-2煤及13-1煤均處于突出危險(xiǎn)區(qū)，瓦斯壓力及瓦斯含量非常大，如果按照以往開(kāi)采順序及開(kāi)采工藝，先開(kāi)采13-1煤，再回采11-2煤，需分別對(duì)13-1煤、11-2煤進(jìn)行打鉆抽采，消除煤層的突出危險(xiǎn)性，降低瓦斯含量后方可掘進(jìn)和回采。

2.2 工作面內(nèi)布置巷道多

采用從上向下依次開(kāi)采順序，13-1煤及11-2煤需分別布置瓦斯綜合治理巷，13-1煤及11-2煤每個(gè)工作面均需布置2條瓦斯綜合治理巷，巷道工程量大，工期長(zhǎng)。瓦斯治理巷道布置情況見(jiàn)圖1。

3 從下向上開(kāi)采煤層群的思考

若首先開(kāi)采下層11-2煤將會(huì)存在以下問(wèn)題：①開(kāi)采下層煤對(duì)上煤層的影響；②瓦斯治理方面的問(wèn)題，現(xiàn)就以上問(wèn)題進(jìn)行分析。

3.1 開(kāi)采下層煤對(duì)上煤層的影響

先開(kāi)采下部煤層一般對(duì)上部煤層影響較大，因?yàn)樵诓上虏棵簩訒r(shí)，受到礦壓的影響，除了會(huì)對(duì)主采煤層的底板下一定范圍內(nèi)會(huì)產(chǎn)生破壞以外，煤層上部巖層由于受到重力、礦壓等各方面因素影響，會(huì)形成“三帶”，垮落帶、裂隙帶、彎曲帶。在所采煤層受到水害影響時(shí)，垮落帶、裂隙帶也被稱為礦井導(dǎo)水裂隙帶。導(dǎo)水裂隙帶的高度主要跟所采煤層的采高、構(gòu)造、頂?shù)装鍘r性、主采煤層的物理特性有關(guān)。

現(xiàn)就西三C組煤下部采區(qū)開(kāi)采11-2煤之后“三帶”計(jì)算如下：

3.1.1 煤層垮落帶的計(jì)算：

根據(jù)以上計(jì)算得知，11-2煤回采之后上覆巖層垮落帶14.7m，導(dǎo)水裂隙帶最大39.7m，而11-2煤與上覆13-1煤平均層間距為78.0m，先開(kāi)采11-2煤之后未對(duì)13-1煤造成斷裂破壞，13-1煤處于彎曲下沉帶中。

3.2 瓦斯治理方面的問(wèn)題

3.2.1 11-2煤工作面

11-2煤處于突出危險(xiǎn)區(qū)域，軌、運(yùn)順掘進(jìn)采用瓦斯綜合治理巷下向穿層鉆孔掩護(hù)，抽采軌、運(yùn)順的瓦斯；穿層鉆孔按抽采半徑為5m布置布置，超前煤巷工作面不小于200m；鉆孔控制掘進(jìn)巷道兩側(cè)輪廓線外至少各15m。

回采11-2煤層時(shí)，則利用工作面順層孔和施工在瓦斯綜合治理巷內(nèi)的頂板孔進(jìn)行抽采。

3.2.2 13-1煤

根據(jù)前文“三帶”描述，13-1煤由于受到11-2煤采動(dòng)影響，處于彎曲下沉帶中，此時(shí)煤體受到擾動(dòng)，煤層裂隙發(fā)育，煤層中的瓦斯將通過(guò)事先已施工完畢的地面鉆孔進(jìn)行抽采；同時(shí)在11-2煤頂板的瓦斯綜合治理巷內(nèi)向上施工穿13-1煤層鉆孔進(jìn)行攔截抽采瓦斯，實(shí)現(xiàn)對(duì)13-1煤的瓦斯綜合治理。

3.2.3 小結(jié)

11-2煤工作面設(shè)計(jì)布置4條巷道（軌順、運(yùn)順和瓦斯綜合治理巷），采用U型通風(fēng)（即運(yùn)順進(jìn)風(fēng)，軌順回風(fēng)）；在開(kāi)采11-2煤關(guān)鍵保護(hù)層的同時(shí)，利用布置在11-2和13-1煤層間的瓦斯綜合治理巷和地面鉆井，形成“走向上雙巷左右攔截，垂向上與地面鉆井上下攔截的立體瓦斯抽采”模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)11-2和13-1煤的聯(lián)合治理，具體見(jiàn)圖2。

先開(kāi)采下層11-2煤的優(yōu)點(diǎn)：

①投資少：每個(gè)13-1煤工作面均可以減少2條瓦斯綜合治理巷及軌、運(yùn)順鉆孔。②工期短：由于13-1煤瓦斯大部分通過(guò)地面鉆井抽出，減少了13-1煤工作面瓦斯綜合治理巷的施工工期及13-1煤打鉆工期。③瓦斯治理效果好：13-1煤受到采動(dòng)影響，煤體裂隙發(fā)育，受到11-2煤采用影響之后大部分瓦斯通過(guò)地面鉆井抽出，使13-1煤由突出煤層變成無(wú)突出危險(xiǎn)煤層，安全的煤層，能實(shí)現(xiàn)13-1煤的安全快速回采。

4 結(jié)論

西三C組煤下部采區(qū)選擇優(yōu)先開(kāi)采下層11-2煤再開(kāi)采上層13-1煤的方案是可行的，也是安全的、經(jīng)濟(jì)的。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁運(yùn)培，文光才.頂板巖層“三帶”劃分的綜合分析法[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2000.

[2]曹丁濤，李文平.煤礦導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算方法研究[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2014.

[3]涂敏.潘謝礦區(qū)采動(dòng)巖體裂隙發(fā)育高度的研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，2004.

[4]劉洋.工作面不同采寬與導(dǎo)水裂隙帶高度關(guān)系研究[J].煤礦安全，2010.

[5]袁亮.淮南礦區(qū)瓦斯治理技術(shù)與實(shí)踐[J].煤炭科學(xué)技術(shù)， 2000.

[6]袁亮.淮南礦區(qū)的瓦斯治理戰(zhàn)略[J].中國(guó)煤炭，2003.