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        紫金煤業(yè)6101工作面頂煤冒放性分析

        2018-12-05 09:11:16侯彥斌
        山東煤炭科技 2018年6期
        關(guān)鍵詞:老頂度值紫金

        侯彥斌

        (山西煤炭運銷集團晉中紫金煤業(yè)有限公司,山西 晉中 030600)

        1 紫金煤業(yè)6101綜放工作面地質(zhì)概況

        山西煤炭運銷集團晉中紫金煤業(yè)有限公司位于榆次區(qū)城北約20km處的烏金山鎮(zhèn)東蒜峪一帶,隸屬烏金山鎮(zhèn)管轄。其地理坐標(biāo)為:東經(jīng)112°46′22″~112°51′29″,北緯 37°37′45″~37°52′29″。井田面積22.7831km2,礦井生產(chǎn)能力1.2Mt/a。6號煤層開采深度118~148m,工作面上方地表為山區(qū)丘陵,地應(yīng)力較大,煤層厚度約5.6m。6號煤層賦存于二疊系山西組地層下部,根據(jù)巷道掘進資料及鉆孔柱狀圖,局部煤層下部含0.02~0.05m炭質(zhì)泥巖夾矸。6號煤普氏硬度(f)在2~3,工作面原始瓦斯含量為8.4475m3/t,屬高瓦斯工作面,6101工作面回采過程中預(yù)測最大涌水量為120m3/h,正常涌水量為 50~80m3/h。

        2 紫金煤業(yè)6101綜放工作面生產(chǎn)概況

        紫金煤業(yè)6101綜放工作面采用走向長壁、后退式大采高低位放頂煤一次采全高全部垮落式綜合機械化采煤法。本工作面切眼斜距長292m。煤層平均厚度5.6m,工作面采高3.2±0.1m,循環(huán)進度0.8m,頂煤平均厚度2.4m,割煤回收率為98%,放煤回收率為92%,一采一放為一個循環(huán),循環(huán)產(chǎn)量為: 1018.3(t),放頂煤產(chǎn)量675.8(t)。

        工作面采用端部割三角煤斜切進刀,進刀距離45m。推溜采用液壓支架推溜千斤頂以支架為支點向前推移大溜,移架則以大溜為支點,采用液壓支架推溜千斤頂回收時向前移架;推溜、移架均以本架操作方式進行。采用分段多輪順序放煤法,放煤步距為0.8m,即一刀一放,頂煤從正規(guī)2#架開始向后溜放煤,工作面的采放比為1:0.75。

        3 紫金煤業(yè)6101綜放工作面冒放性分析

        工作面頂煤冒放性分析主要分為2步:(1)根據(jù)礦井煤層地質(zhì)情況,選取隸屬度評價指標(biāo);(2)計算礦井隸屬度指標(biāo),并對礦井開采技術(shù)進行評價[1-3]。

        3.1 紫金煤業(yè)6101綜放工作面冒放性隸屬度指標(biāo)

        影響放頂煤冒放性的主要因素是地質(zhì)因素即煤層賦存條件。而煤層賦存條件對頂煤冒放性的影響主要體現(xiàn)在煤層開采深度、煤層厚度及強度、煤層結(jié)構(gòu)及完整性、頂板巖性強度及厚度等幾個方面[4-5]。因此本文采用模糊隸屬度評價法,對6號煤冒放性進行分析。

        表2 綜放工作面冒放性指標(biāo)

        表3 頂煤冒放性影響因素權(quán)重分配

        3.2 紫金煤業(yè)6101綜放工作面冒放性隸屬度指標(biāo)

        (1)采深與煤層強度之比值與隸屬度值

        μ1=H/Rc=12.68~15.91(工作面采深取118~148mm,參考 S2108工作面Rc取9.3MPa),所以μ1=0.8。

        (2)直接頂巖性與隸屬度值

        該工作面直接頂初次垮落步距為8~15m,直接頂類別為Ⅱ類,μ2=0.8。

        (3)老頂級別與隸屬度值

        老頂初次來壓時的循環(huán)末阻力:

        式中:

        Pmo-老頂初次來壓時的循環(huán)末阻力,kN/m2;

        DH-老頂來壓強度當(dāng)量,kN/m2;

        M-采高,取3.2m;

        N-直接頂充填系數(shù),即直接頂厚度h1與采高M的比值;

        L0-老頂初次垮落步距,25~30m,取30m。根據(jù)分級基礎(chǔ),520<Pmo≤620,128.4~188.3,老頂屬于Ⅲ級,μ3=0.70。

        (4)采放比與隸屬度值

        工作面采煤高度為3.2m,放煤高度為2.4m,采放比為1:0.75,工作面煤體強度取f=2.5,查表2可知,μ4=0.70。

        (5)煤層節(jié)理裂隙間距d與隸屬度值

        根據(jù)該礦6號煤的情況,暫按9.3MPa考慮,查表2.1可知,μ5=0.9。

        (6)夾矸層厚度與隸屬度值

        根據(jù)地質(zhì)資料,該工作面6號煤層一般含1層夾矸,厚約0.05m,且夾矸位于煤層下部,不影響頂煤冒放,μ6=1.0。

        3.3 紫金煤業(yè)6101綜放工作面冒放性評價

        綜放工作面冒放性評價指標(biāo)u=采用指標(biāo)×權(quán)重系數(shù),然后進行累加。根據(jù)煤礦相關(guān)規(guī)程,通常u大于0.8,適宜綜放開采,工作面回采率滿足規(guī)程規(guī)范;u在0.65~0.8,中等程度適宜綜放開采,應(yīng)取某些針對性措施,使得工作面回采率滿足規(guī)范要求,u在0.65以下不適宜綜放開采。

        紫金煤業(yè)6101工作面頂煤整體冒放性的隸屬度u= ∑Aiui =0.23×0.8+0.12×0.8+0.1×0.7+0.14×0.7+0.1 4×0.9+0.12×1.0+0.15×1.0=0.84,u值處于 0.8~0.9 之間,該工作面頂煤冒放性好,適宜采用放頂煤開采。

        綜上分析,設(shè)計認(rèn)為本工作面煤層頂煤冒放性好,適合采用綜采放頂煤開采。

        4 結(jié)論

        本文以紫金煤業(yè)6101綜放工作面為研究背景,主要從6號煤賦存地質(zhì)特征角度出發(fā),通過隸屬度分析法,對綜放工作面冒放性進行分析,得出以下結(jié)論:

        (1)煤層硬度變化較大,在實際生產(chǎn)過程中,應(yīng)注意加強放煤口管理,采用專職放煤工,保證放煤口順暢。

        (2)工作面屬于高瓦斯工作面,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,區(qū)域內(nèi)有小斷層構(gòu)造,在實際生產(chǎn)中,應(yīng)加強支護同時加強瓦斯監(jiān)測,防止瓦斯集聚。

        (3)工作面涌水量較大,頂板淋水現(xiàn)象嚴(yán)重,一方面對工作面生產(chǎn)運輸系統(tǒng)、軌道運輸系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響,另一方面惡化工作面生產(chǎn)環(huán)境,不利于安全生產(chǎn)。在煤礦生產(chǎn)過程中,應(yīng)加強工作面水文地質(zhì)條件勘察,對工作面回采范圍內(nèi)涌水量大小、分布及導(dǎo)水裂隙帶特征進行論證分析,保證井下安全生產(chǎn)。

        (4)工作面回采范圍內(nèi)有4條隱伏小斷層,斷層落差在0.6~1.2m之間。在實際回采過程中,工作面過斷層應(yīng)考慮斷層對瓦斯、工作面涌水及頂板穩(wěn)定性影響,保證過斷層期間的安全生產(chǎn)。

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