八连城煤矿31801工作面上行开采可行性报告.doc

八连城煤矿 31801 工作面上行开采可行性论证报告珲矿公司所属矿井到目前为止，基本来用自上而下即下行开采顺 序、由于八连城煤矿 31801 工作面受特定原因的影响，需要采用上行 开采的方式进行回采工作面上行开采时，由于其下部煤层己经回采 完毕，下层煤的上覆岩层必然产生变化，这时可能会对上层顶底板造 成一定的影响，甚至可能导致煤层的结构产生一定的变化，其变化程 度取决于下层煤层顶板岩性垮落特性以及煤层的间距因此，我们要 通过下层煤层的开采状况、围岩岩性、顶板下沉规律进行分析研究， 来确定工作面上行开采方式的可行性一、上行开采规律及研究方法(一)煤层群上行开采的一般规律1、理论资料上显示上行开采的一般规律：(1) 当下部开采一个煤层时，采动影响倍数K>7.5,上煤层可正常进 行掘进和采煤如果下煤层采出时留有煤柱，则在下部煤柱对应的上 煤层工作面内可能出现局部顶板岩层和煤层的开裂现象，采取一定措 施后，可正常进行上行开采2) 当下部开采多个煤层时，综合采动影响倍数K >6.3,可在上行z煤层正常进行掘进和采煤工作3) 上煤层位于下煤层开采的冒落带之上时,一般可正常进行上行开 采2、国内上行开采实践分析结论：(1) 当下部开采单一煤层时，采动影响倍数 K 的下限值为 6。

2) 当下部开采多个层时，综合采动影响倍数K >6.3时上部煤层可正z常进行回采，没有提出 K 的下限值z(3) 上下煤层开采间隔时间大于 3 个月二)针对 31801 工作面分析研究方法针对八连城煤矿 19 号煤层、18 号煤层围岩岩性、工作面布置形式 等条件，通过理论计算方法，开展顶板下沉变形规律、采空区在时间 和空间上对上覆煤层造成的影响等相关内容的研究，获得 31801 工作 面围岩抗压强度变化范围、安全回采的煤层层间距和上部综采面合理 布置及开采时间间隔等关键性参数根据下部 19 号煤为已有采空区， 确定上部 18 号煤层再进行综采的上行开采的可行性，提供安全回采可 行性临界条件及实施方案，并指导现场应用二、下部工作面开采现状1、工作面位置及周边情况31912 工作面位于西三区南部，第 2 勘探线与第 5 勘探线之间；走 向长1150m，倾向长度200m，平均厚度3.3m，可采面积230000m2，可 采储量 82.9 万吨与四邻关系：北东为西三皮带下山、西三轨道下山 及西三回风下山；北西为 31906 工作面；东南为 DF67 及 DF73 正断层； 西南为图们江堤 19 层保护煤柱。

2、地表及标高情况 与地表关系；以农田为主，包括河流，公路等；地面标高：24.1026.50m，井下标高：-546.50〜-562.10m3、煤层特征及构造情况表 2.1 可采煤层特征表内容单位指标备注煤层厚度最大~最小/平均m4.60~2.70/煤层倾角最大~最小/平均o8~1/3煤层硬度f1.30煤层层旦发育程度较发育煤层结构0.55 (0.15) 0.45 (0.20) 1.45 (0.20) 0.50煤体结构原生结构煤4、煤层顶底板特征1）顶底板特征表 2.2 顶底板岩性顶底板岩，性厚度（米）裂隙发育情况顶板老顶粗砂岩5.40较发育直接顶粉砂质泥岩2.40较发育伪顶底板粉砂岩1.15较发育2）地质特征表 2.3 地质情况瓦斯八连城煤矿19号煤层鉴定区域无煤与瓦斯突出危险性绝对瓦斯涌 出量20.58m3/min,相对瓦斯涌出量：10.03m3/T煤尘煤尘具有爆炸性，煤尘爆炸指数51.19%煤层自燃特征丨类容易自燃，自燃发火期12个月地压该区域无冲击地压5、工作面支护情况工作面入回风巷采用锚网索联合支护，断面为15.54m2；工作面共计安装 134 部 ZY6000/16.5/38D 型液压支架，支架主要技术参数如下：表 2.4 支架主要技术参数支架型号ZY6000/16.5/38D支架主度m1.65~3.80支护强度MPa0.8~0.9 (P=31.5MP)中心距mm1500支架宽度m1.43~1.60初撑力kN5064 (P=31.5MPa)工作阻力kN6000推溜力/拉架力kN633/360支架重量t20.5对底板平均比压MPa1.416、采煤方法31 91 2工作面沿煤层倾向布置，采用走向长壁一次采全高后退式全 部垮落法综合机械化采煤法，为工作面的回采主要布置了 31912 运输 顺槽、回风顺槽及开切眼。

工作面开采时间为2016年8月〜2017年5 月三、上部设计工作面基本情况1、 工作面位置及周边情况31801 工作面位于西三采区南部，第2探线和第5勤探线之间，走 向长度1050m，倾向长度195m，平均厚度1.6m，可采面积196820m2, 可采储量44.0万吨与四邻关系：31810运输顺槽北为待采区；南为 DF73号和DF67号正断层；西为图们江堤18层保护煤柱线；东为西三 轨道下山，下部为 31912 采空区2、 地表及标高情况 与地表关系：以农田为主，包括河流，公路等；地面标高：24.10~26.50m，井下标高：-527.6~-556.1m3、煤层特征及构造情况工作面煤岩层走向北西~Xo南东，倾向南西X预掘区 12域为单斜构造；断层：DF73号正断层，（在西三轨道下山导线点268 点, 西三皮带下山导线点 850 点，西三回风下山导线点 118 点处均有揭露） 走向北东~乂西，倾向Xo，倾角60°DF67号正断层，走向北东~X5o, 34倾向北西Xo,落差0~23两条断层均存在预掘巷道外侧，均为不含（导） 6水断层，对预掘巷道围岩的完整性存在影响工作面顶板为粉砂岩，厚度7.0m,灰白色，胶结中等，f = 1.78; 煤层平均煤厚1.60m,黑色，块状，半亮型，f = 0.96;底板为粉砂岩, 厚度10.20m，灰白色，成分以石英，长石为主，f = 2.54。

工作面与下部采空区层间距为18-30m，平均为24m煤层顶底板综台柱状图1©S Cm>i?首塔4r4fr性抵堆* 0■■ H—■ 4 1SAT 壬一匚壬:10■W .1j 二壬■ ■■ ■■話1 ■ ■・二二■ ■鼻$ 4F" ■ F 1 -■ ■ ■■■ • ■*・审；＞刃1,,” ” £1*1 1” ；!*■ tl1 Z/好、1« Hk:;b?：i1 z ig4、地质特征表 3.1 地质情况瓦斯八连城煤矿18号煤层鉴定区域无煤与瓦斯突出危险性绝对瓦斯涌出量1.40m3/mi n煤尘煤尘具有爆炸性，煤尘爆炸指数51.19%煤层自燃特征II类容易自燃，自燃发火期12个月地温空气温度最高为31.6恒温带温度为10.77oC,全区平均地温梯度为每100 米增加3.7oC）计算得出温度为31.6oC，属地温异常区域地压该区域无冲击地压地应力场为水平主控应力场，其最大水平主应力分布 范围为18.12~23.26MPa，其与垂直应力比值在1.56~1.58之间，平均为1.57最大水平主应力的走向平均为213.83为SW向，与区域构造应力 场最大主应力的方向基本保持一致涌水量工作面正常涌水量0.01~0.20m3/h，最大涌水量0.30m3/h。

四、煤岩物理力学参数测定结果 此次论证将北京煤科总院对八连城测定的煤岩物理力学参数结果 作为本次围岩参数的参考依据表 2.10 八连城煤矿 19 、 23 煤及基本原底板的物理力学参数测试结果煤层名称块体密度/kgm-3抗压强度/MPa弹性模量/GPa泊松比内聚力/MPa内摩擦角 / （o）抗拉强度/MPa19煤顶2237.2417.8421.6340.4095.11031.712.44219煤1279.569.6631.7150.4592.80928.970.97519煤底2358.2025.4304.3010.3294.96431.582.60423煤顶2384.3323.1115.2940.3465.34431.232.57023煤1277.6711.5211.5710.4193.04127.080.99023煤底2350.4225.3014.7850.3464.71432.512.639五、采空区上行开采条件判别论证国内煤矿对于上行开采的研究成果主要是围绕煤层层间距离、岩 性和煤层采高等因素来分析下部煤层开采顶板的垮落特征，进而确定 能否实现上行顺序开采，重点是把煤层间距离作为决定能否采用上行 开采的主要衡量指标。

煤层能否采用上行开采的判别方法主要包括： ①实践经验判别方法、②比值判別法、③“三带”判别法、④围岩平 衡法1、“三带”判别法：上行开采法首先是开采下部煤层，其上覆岩层稳定后，再开始开 采上部煤层，这样就必须确定上、下煤层之间的距离，只有在层间距 适当的时候才能有条件采用上行开采法，否则无法进行上行开采当 下部煤层开采后，采空区上覆岩层必然产生移动变形，形成冒落带、 裂隙带、弯曲下沉带，其三带关系可以见图 5.1所示三I 一冒落带11-裂隙带ID-弯曲下沉带当上下煤层的层间距小于或等于下煤层冒落带的高度时，上煤层 结构将遭到严重破坏，无法进行上行开采；当上下煤层间距小于或等 于裂隙带高度时，上煤层结构只发生中等程度的破坏，采取一定安全 措施后，可正常进行上行开采；当上下煤层间距大于下煤层的裂隙带 高度时，上煤层只发生整体移动，结构不受破坏，可正常进行上行开 采，上煤层的开采应该在下煤层开采引起的岩层移动稳定之后进行不同倾角、不同岩性的岩层及不同组合的覆岩，其移动规律及破 坏规律是不同的当上下两层煤的最小垂距 h 大于煤层的冒落带 Hm 时 上下煤层的裂隙带最大高度取标高最高者作为两层煤的裂隙带最大高 度。

通常对上部煤层的影响主要是冒落带和裂隙带，弯曲下沉带对上部煤层的影响不是太大冒落带与裂隙带之间并无严格的界线根据我国各煤田的实测资料分析,这两带的总高度一般为采出煤厚的9-35倍因此采用“三带”法进行判别，根据《建筑物、水体、铁路及主 要井巷煤柱留设与压煤开采规范》附录 4中关于垮落带高度的计算公 式：附表 5-1 厚煤层分层开采的垮落带高度计算公式覆岩岩性（单向抗压强度及主要岩石名称）/Mpa计算公式之/m坚硬（40-80,石英砂岩、石灰岩、砾岩）100 工 MH, = —V ± 2.5k 2.1 乙 M + 16中硬（20-40，砂岩、泥质灰岩、砂质页岩、页岩）100 工 MH = V1 ± 2.2k 4.7乙 M + 19软弱（10-20，泥岩、泥质砂岩）100 工 MH = V ± 1.5k 6.2乙 M + 32极软弱（V10，铝土岩、风化泥。