我矿受周边小窑破坏的边角盘区工作面比较多.docx

      我矿受周边小窑破坏的边角盘区工作面比较多，造成对我矿的资源浪费非常严重，资源损失不可估量。再加上我矿是一个年产400万吨的大型矿井,生产队组多的特点,因此采掘接替非常紧张，如果不去尝试开采这些破坏区域上覆的边角工作面，使我矿的采掘接替失调，直接造成一些队组没有工作面可采。研究目的就是解决我矿的接替紧张局面;进一步提高资源的回收，避免资源浪费,达到了延长矿井寿命的目的;同时主要研究在目前的破坏面积和层间距下，是否能够进行开采;为今后我矿和其他不同地区矿井小窑破坏的盘区开采提供科学合理的技术和宝贵的实践经验。

关键词: 下覆   小窑破坏   蹬空  开采技术研究与实践

一、盘区概况及地质特征
1、盘区位置及范围
本盘区位于晋华宫矿河南部，盘区范围是东南部为大井301盘区采空区，东北部为大井870大巷保护煤柱，北部为工业广场保护煤柱，南部为小煤窑破坏区矿界，西至南山303盘区巷道。东西走向长1520米—1980米，南北倾向为2050—2200米，面积4.74平方公里。
2、自然地理概况
本盘区对应地表为山地地形，大部分被黄土覆盖，冲沟内有云岗基岩出露，盘区对应地表内无河流与积水。
9#层埋藏最大深度294米；
9#层埋藏最小深度174米。
12#层埋藏最大深度380米；
12#层埋藏最小深度293米。
9#层与12#层间距平均为46.15米；
3、盘区上下层开采状况
本区对应上部为2-1 #层、2 -3#层、3#层、7-3 #层均已采空，现在南山303盘区9#层已采空,12#层正在开采。

二、地质构造
本区地质构造简单，煤岩整体走向东西，倾向南北，倾角0——10°平均为6°，盘区内发现有两条断裂构造，第一条F1正断层，走向100°,倾向190°，倾角60°—80°，落差为0.7—4米。第二条F2正断层，走向50°，倾向32°，倾角62°—86° 。落差为0.25—0.77米。

三、煤层赋存状况
本区内9#煤层赋存状况及特征说明如下：
全区分布，可采煤层厚度为1.1—1.48米，平均1.29米，赋存稳定厚度变化不大，东部和南部较高，煤层结构简单。
煤层顶底板情况：
直接顶：深灰色细砂岩，厚度为10米，层理发育；
老顶：深灰色粉砂岩，厚度为4米，层理发育；
直接底：深灰色细砂岩，厚度为4米，层理发育。
盘区内12#层煤大部分表现为12-1—12-2 合并层，西北部局部分叉。西部及西北角较薄，北部较厚，底板呈东北部较低，西部和南部较高。煤层厚度为2.67—8.88米, 平均5.65米,倾角0-10°，平均6º煤层赋存稳定。
煤层顶底板情况
伪顶：炭质泥岩，厚度0.6米,中南部局部存在；
直接顶：粉砂岩，厚度2—3米，夹细砂岩和砂质页岩；
老顶：粉砂岩，厚度2米，局部砂质页岩。
（附:综合柱状图）$Page_Split$
图1
四、瓦斯、煤尘

本盘区为高瓦斯盘区，瓦斯绝对涌出量2.381m3/min, 瓦斯相对涌出量为6.026 m 3/min .CO2绝对涌出量3.72m 3,相对涌出量3.723 m3。
本盘区煤尘具有爆炸性，煤尘爆炸指数为24.42—36.38%，煤层自燃发火期6——12个月。

五、水文地质
本盘区东翼水文地质条件比较简单没能含水层，向斜轴部涌水量大，以层间水形式涌出。
1、  盘区涌水量估算
Q=60K
式中：Q——涌水量
K——涌水系数，最大为2.1m3 / min, 正常为0.7m3/min
所以,盘区最大涌水量为126m3/h，正常涌水量42m3/h。
2、上层采空区积水状况
本盘区上覆2-1 #、2-3 #、3#、7-3#煤层已采空，在采空区内存有大面积积水，对将来盘区生产会有很大影响，在盘区开拓和生产前要进行有效的探放水，严禁顶水开采。

六：盘区及小窑破坏情况
1、          盘区范围：
盘区位于晋华宫矿河南部，盘区范围是东南部为大井301盘区采空区，东北部为大井870大巷保护煤柱，北部为工业广场保护煤柱，南部为小煤窑破坏区矿界，西至南山303盘区巷道。东西走向长1520米—1980米，南北倾向为2050—2200米，面积4.74平方公里。
2、          小窑破坏情况：
河南402盘区12#层西南部已被小窑破坏，东西长350米，南北长600米，破坏面积为0.21平方公里,小窑破坏区域9#煤层厚度为1.4米,破坏煤量36.57万吨,图上虚线为推测破坏范围，小窑破坏区域内，大部分为不规则刀柱式或仓房式开采，破坏区域回采面刀间距最大按25米考虑，采高按3.0米考虑。    

七、盘区储量
盘区储量计算采用地质块段法，其参数确定方法为：
1、面积用几何法或求积仪法测算两次取平均值。
2、煤层厚度采用算术平均值。
3、容重采用原有钻孔煤样分析结果。     
9#层402盘区储量表
                                  表1        单位：万吨    
层次
工业储量
可采储量
煤柱
小窑破坏
9#
858.8
658.43
163.8
36.57
合计
858.8
658.43
163.8
36.57
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八：小窑破坏区域蹬空开采技术研究及方案：
1、小窑破坏区域开采技术研究
为了提高有限的煤炭资源回收率，我们对河南9#、层402盘区小窑破坏区域及有关资料进行认真的分析和研究;同时对9#层402盘区西南部小窑区域能否适应综采开采进行了科学的论证;
（1）、该区域9#～12#层间距46.15米,大于4～8倍的小窑开采高度，小窑采高为3.0米,从理论上分析,小窑古塘顶板冒落高度最大为;
H冒=H采×K=3×8=24米
式中：H冒－小窑采空区古塘顶板冒落高度，取24米：
      H采－小窑采高，取3米：
      K――顶板冒落系数：取8
（2）、按自然拱高确定小窑古塘顶板冒落高度为；
小窑破坏区域内，大部分为不规则刀柱式或仓房式开采，破坏区域回采面刀间距最大按25米考虑；小窑古塘顶板冒落高度最大为：
      H冒=L采=25米    
式中：H冒－小窑采空区古塘顶板冒落高度，取25米：
      L采－小窑工作面最大开采垮度，按25米：
（3）、下层12#煤层小窑大部分为不规则刀柱式或仓房式开采，而该部采空区可通过钻孔进行灌浆充填，减小或消除他对上部9#煤层及围岩破坏和影响。因此，对上部9#层进行开采是有一定的可行的方法和措施，具有可操作性。
如图所示

   图2
图3
Ⅰ——冒落带高度：h1=25米
Ⅱ——裂缝带高度：h2 =2.5m M=7.5m
Ⅲ——弯曲下沉带高度：h3 =2.5×M=2.5×3=7.5米<13.5m
（4）按铰接岩块假说分析：
12#层小窑破坏区域对上部402盘区9#层影响情况按铰接岩块假说分析，小窑破坏区域内，大部分为不规则刀柱式或仓房式开采，破坏区域回采面刀间距最大按25米考虑；小窑古塘顶板冒落高度最大为;
      H冒=L采=25米    
式中：H冒－小窑采空区古塘顶板冒落高度，取25米：
      L采－小窑工作面最大开采垮度，按25米：h1=25米；
则；9#～12#层之间的岩石变化情况如图所示；
图4
图中：
Ⅰ——小窑采空区顶板冒落带高度：h1=25米
Ⅱ——小窑采空区顶板裂缝带高度：h2 =2.5m M=7.5m
Ⅲ——小窑采空区顶板弯曲下沉带高度（9#层底板弯曲下沉带高度）：
       h3 =2.5×M=2.5×3=7.5米<13.5m
（5）、方案：
将河南9#、层402盘区、8220、8222、8224工作面顺槽巷，经过12#层小窑破坏区域上部9#层实体煤，延伸到距矿界20米拐边切，形成回采工作面，利用综采进行开采回收被破坏区域的煤炭资源。
 在巷道掘进期间，加强巷的顶板和围岩的矿压观察和离层监察，待工作面掘出后，利用工作面的巷道进行钻探，一方面探清下部煤层小窑破坏情况，另一方面利用钻孔对下部12#层小窑破坏区域进行灌浆充填。
2、具体方法：
（1）、在巷道掘进开采期间，加强巷道和工作面的顶板和围岩的矿压观察和离层监察，及时采取有效的支护措施：对有害气体进行重点监测,特别是对小窑破坏区域的上部巷道掘进期间更应重点以观察,发现有异常突出现象,必须采取打钻灌浆措施。
 在巷道开口40米设置第一道顶板离层监察站,以后每隔100米设置一道,及时了解顶板的离层, 巷道的围岩变化（巷帮及底板）采用宏观观察了解其变化情况。破坏区域上履巷道掘进期间，每班进行三次重点对有害气体的监测。
（2）、待工作面掘出后，利用工作面的巷道进行钻探，一方面清下部煤层小窑破坏情况，另一方面利用钻孔对下部12#层小窑破坏区域进行灌浆充填。$Page_Split$
十、具体实施情况：
巷道掘进期间，我们对巷道的顶板和围岩进行了有效的矿压观察和离层监察，其结果和有关数据显示与未受小窑破坏区域基本相同，该区域巷道顶板下沉量为10～30毫米，巷道的围岩变化（巷帮及底板）采用宏观观察未发现其有较大的变化，如炸帮和底鼓现象的发生。
，根据上述实际情况，我们未进行对工作面的巷道进行钻探和对下部12#层小窑破坏区域进行灌浆充填。对该区域煤层按常规方法进行了直接开采。

十一、取得的社会效益和经济效益：
1、为今后对小窑破坏蹬空区域进行煤炭开采积累一定的实践经验；
今后再有小窑破坏蹬空区域发生时，如果上下煤层间距大于小窑破坏区域采高M的8倍（小窑破坏区域的顶板冒落带高度）＋2.5倍的采高（小窑破坏区域的顶板裂缝带高度）＋2.5倍的采高（小窑采空区顶板弯曲下沉带高度）时,可进行煤炭资源的开采和回收。同时在上部煤层巷道掘进期间，加强巷的顶板和围岩的矿压观察和离层监察，待工作面掘出后，利用工作面的巷道进行钻探，一方面探清下部煤层小窑破坏情况，另一方面利用钻孔对下部煤层的小窑破坏区域进行灌浆充填。
（1）应用情况：肯定了在该条件下（层间距为46.15米、小窑破坏面积为S=L×B=380×165=6.27×104m2），破坏区域肯定能开采。
（2）经济效益：a、8220工作面回收的煤量：T=LBHVγ=380×165×1.4×1.31×0.97=11.1万吨
b、8222工作面回收的煤量：T=LBHVγ=380×165×1.4×1.31×0.97=11.1万吨
c、8224工作面回收的煤量：T=LBHVγ=380×165×1.4×1.31×0.97=11.1万吨
注：T—小窑破坏区域回收的煤量，万吨
L—小窑破坏工作面走向的长度，m
B—工作面的倾向长度，m
H—煤层厚度，m
V—煤的容重，t／m3
γ—资源回收率，97%
（3）社会效益：为今后其它小窑破坏区域的开采提供了科学合理的技术依据和宝贵的实践经验。同时为我矿、集团公司及本行业过蹬空区开采起到了积极作用。
2、该方案实施后可多回收煤炭约30万吨。创经济效益4000万元。
作者介绍：
本人2004年6月20日毕业与华北科技学院，政治面貌：党员，毕业后被招聘到同煤集团，2007年7月15日被分配到同煤集团晋华宫矿综采三队任技术员，参与薄煤层综采设备配套技术研究，获2005年度科技进步二等奖，同时被评为2005年度科技工作先进个人，2006年在该项目中负着实践和理论研究，并被集团公司评为科技进步一等奖。2007年聘为助理工程师，2007年4月调到技术科从事矿井设计工作。
参考文献：
1、钱鸣高，刘听成。矿山压力及其控制，煤炭工业出版社。
2、钱鸣高，何富连，李全生等.综采工作面矿压显现与支护质量监控，煤炭工业出版社。