平煤三环公司开采工业广场保护煤柱采动分析_图文

1、煤炭科技 开拓与开采 平煤三环公司开采工业广场保护煤柱采动分析 曹其俭 姜 军(平煤集团三环公司 , 河南省平顶山市 , 467000 摘 要 工业广场保护煤柱是三环公司立井的最后的可采资源 , 经过论证采用走向条带 开采方案 。 为实现工业广场煤柱安全开采 , ,筑物的预测移动和变形的计算分析 。案 ,关键词 BAnalysis of mine plant coal pillar recovery in Three -Circle Company of Pingdingshan Coal G roup Cao Qijian , Jiang J un(Three -Circle Company

2、 , Pingdingshan Coal Group ,Pingdingshan , Henan province 467000, China Abstract Mine plant coal pillar is the last recoverable coal resources of Three -Circle Company. Based on as 2 sessment , the mining method of stripe mining on the strike is used. For a safer recovery , the theory of mining sub

3、2 sidence is applied in the calculation and analysis of the expected movement and deformation of the ground and surface structures. With the mining impact assessed , maintenance or adjustment plans are worked out for different under 2 ground structures so as to ensure a normal operation of the entir

4、e production system is achieved while the mine plant coal pillar is recovered.K ey w ords mine plant , protective coal pillar , extraction analysis1 引言三环公司即原平顶山矿务局三矿 , 矿井开拓方 式为立井 -斜井联合开拓 。主要可采煤层包括 己 14、 己 15、 己 16-17煤层以及庚 20煤层 , 己 14煤层局 部可采 , 己 15煤层大部可采 , 己 16-17煤层全矿井可 采 。 目前 , 三环公司原井田范围内煤层已基本开采 结束

5、, 仅有工业广场煤柱己 14、己 15、己 16-17煤层 部分可采 。 考虑到己 16-17煤层厚度大 , 是工业广场 保护煤柱的主要开采煤层 , 为提高己 16-17煤层的开 采效率 , 拟采用放顶煤工艺开采 。 由于工作面宽度 比较窄 , 为更好地放煤 , 工作面宜布置成走向条 带 , 不宜布置成倾斜条带 。 在井下车场的上部布置 13个走向条带回采工作面 。2 地表移动及变形预测 三环公司工业广场煤柱开采 , 以走向条带开采 为主 , 非充分开采为辅 。 对于条带开采地表变形预 测 , 将整个条带开采区看成一个整体 , 采用概率积 分法 , 应用条带开采地表移动和变形预测参数对地 表移

6、动和变形进行预测 。 对于每一个非充分采动工 作面 , 将根据采动程度 , 对充分采动地表移动和变 形预测参数进行调整 , 再采用概率积分法对其地表 移动和变形进行预测 。 最后 , 通过叠加得到整个工 业广场煤柱开采后地表的移动和变形最终结果 。 参考平煤集团山高庄矿实测资料和根据经验公 式计算求得的地表移动参数 。 并考虑到三环公司工 业广场条带开采采出宽度较大 , 采深与工作面开采 宽度之比比较小 , 同时 , 还考虑一定的安全系数 , 确定条带开采地表移动参数如表 1。采用概率积分法对工业广场保护煤柱开采的地 表移动和变形进行分析计算 , 地表最大移动和变形 值如表 2所示 。05中国

7、煤炭第 34卷第 10期 2008年 10月 表 1 条带开采地表移动参数下沉系数 q =0112水平移动系数 b =0125主要影响角正切 tan =116影响传播角 =90-015拐点偏移距 S =0105H 从表 2中的数据可以看出 , 地表的移动和变形 的最大值均超过了规程规定的一般建筑物 I 级 采动损害所能承受的临界变形值 。 对比地表移动和 变形等值线图 , 工业广场内的主要建筑物 绞车 房 、 变电所 、 机修厂 、 仓库以及玻璃厂办公楼等处 地表的移动和变形均小于规程规定的一般建筑物 I 级采动损害所能承受的临界变形 , 地面建筑物将受 到轻微的采动损害 。表 2 沿走向和倾

8、斜方向地表移动和变形最大值类型 最大下沉值/mm最大水平移动值/mm最大倾斜值/mm m -1最大曲率值/×10-3 m -1最大水平变形值 /mm m -1拉伸 压缩走向方向 57014081201-311倾斜方向 5701639161-3183 井上下建筑物 、311工业广场受保护范围内的主要建筑物包括 :立井绞车房 、 机修厂 、 机电仓库 、 设备库 、 带式运煤走廊和煤楼 。 各主要建筑物所承受的地表移动和变形如表 3所示 。表 3 地面主要建筑物移动和变形值建筑物 名称 最大下沉/mm倾斜/mm m -1水平移动/mm水平变形 /mm m -1 在工业广场保护煤柱范围内

9、, 主要建筑物所承 受的地表的移动和变形均小于规程规定的一般建筑 物 I 级采动损害所能承受的临界变形 。以上建筑物 将受到轻微的采动损害 , 经过简单的维修即可保证 建筑物的安全使用 。312 玻璃厂的影响分析玻璃厂是三环公司自办工厂 , 位于工业广场保 护煤柱的东北角 , 玻璃厂内的主要建筑物包括 :办 公楼 、 生产车间 、 仓库 、 烟囱和燃气炉 。 其中生产 车间为南北走向 、 框架式的建筑 , 生产车间走向长 115m , 跨度 15m 。 办公楼为东西走向 , 4层 。受 小煤窑开采影响 , 办公楼已经产生了宽达 20mm 的裂缝 。建筑物名称最大下沉/mm倾斜/mm m -1水

10、平移动/mm燃气炉和烟囱处地表的移动和变形很小 , 几乎 不受工业广场煤柱开采的影响 , 在不维修的情况 下 , 可保证燃气炉和烟囱的正常使用 。313 地面其他建筑物的影响分析工业广场保护煤柱的西北角是褚庄 , 褚庄距工 业广场开采工作面最近水平距离 206m , 取工业广 场保护煤柱留设岩层及地表移动参数 , 划定褚庄的 保护煤柱 , 可见工业广场开采工作面均位于褚庄保 护煤柱的范围之外 , 从地表移动和变形预测结果可 以看出 , 褚庄地表的移动和变形很小 , 工业广场煤 柱的开采不会对褚庄造成采动损害 。15平煤三环公司开采工业广场保护煤柱采动分析 在工业广场保护煤柱的南部是技术学校 ,

11、 技术 学校最靠近工业广场的建筑物是食堂 , 距工业广场 开采工作面的距离是 70m 。经预测 , 食堂仅受到 轻微的采动影响 , 不会影响食堂的正常使用 。 4 其他关键设施的影响分析 411 铁路移动和变形分析矿区专用铁路从工业广场中穿过 , 主要承担煤 炭和货物运输任务 , 同时也承担了部分平顶山西区 与市区联系的客运任务 。 工业广场煤柱开采后 , 铁路地表的最大移动和变形值见表 5、 图 1和图 2。图 1 铁路纵向方向下沉和倾斜方向变形曲线表 5 最大下沉值 /mm最大水平移动值/mm最大倾斜值 /mm m -1-3m -1/mm m -1压缩5551387132175-2174图

12、 2 铁路纵向水平移动与水平变形曲线铁路的倾斜变形比较大 , 要通过垫道的方式调 整铁路的纵坡 , 满足通车的需要 。412 井下巷道的影响分析在整个煤柱开采过程中 , 井下巷道应能正常使 用 , 保证矿井的通风和运输系统完整 。 工业广场煤 柱开采由立井出煤 , 由返煤带式输送机 、 井底车场 和带式输送机下山构成整个工业广场煤柱开采的运 输系统 , 由斜风井和轨道下山 、 带式输送机下山等 构成工业广场煤柱开采的通风系统 , 层次关系如图 3所示 。井下的运输系统是由返煤带式输送机巷见煤点 处 , 掘进带式输送机下山直至保护煤柱的边界 , 由 东翼回风大巷掘轨道下山至保护煤柱的边界 , 所

13、利 用的原有巷道有井底车场 、 返煤带式输送机巷 、 煤 仓小井等 。 由图 3可以看出 , 返煤带式输送机巷与 己 16-17煤层相交处向下 , 带式输送机巷位于开采煤 层的底板 , 工业广场煤柱的开采对下部巷道的影响 很小 。 从见煤点到煤仓小井的平面距离为 53m , 整个带式输送机巷和煤仓位于保留煤柱的上方 , 工 业广场 003工作面的停采线距运输巷的水平距离为 6m , 工业广场 003工作面的开采必然增加带式输 送机巷的支护压力 , 可能造成带式输送机巷的破坏 , 但其影响的距离有限 , 在工业广场煤柱开采的 过程中要加强带式输送机巷的巡视 , 发现问题及时 维修 。图 3 返煤

14、带式输送机煤仓井底车场与煤层关系图 4 立井下沉曲线图井底车场为一双环环形车场 , 坐落在开采煤层的顶板 , 距己 16-17煤层 13m 。从开采方案工作面 布置图中可以看出 , 井底车场沿煤层走向方向的巷 道位于保留煤柱的上方 , 煤柱宽 22m , 在工业广 场 002工作面开采以后 , 车场正好位于工作面集中 压力区 , 巷道的压力增大 , 要注意及时维修 。 特别 是在工业广场煤柱开采的后期 , 进入井底车场将破 坏严重 , 为了尽可能多采出地下煤炭资源 , 建议在井底车场下部开采时 , 将井底(下转第 81页 25中国煤炭第 34卷第 10期 2008年 10月闭型地质构造有利于封

15、存瓦斯 , 开放型地质构造有 利于排放瓦斯 , 闭合而完整的背斜构造又覆盖不透 气的地层是良好的储瓦斯构造 , 在其轴部煤层往往 积存高压瓦斯 , 形成气顶 。 断层对瓦斯涌出也有较 大的影响 , 开放性断层会引起断层附近煤层瓦斯含 量降低 , 封闭性断层一般可以阻止瓦斯的排放 , 煤 层瓦斯含量往往相对较高 。4 结论(1 高瓦斯近距离煤层群综采面瓦斯涌出源可 以分为煤壁瓦斯涌出 、 采落煤瓦斯涌出及采空区瓦 斯涌出 , 在实际计算中 , 对于复杂的采空区可以简 化为一个瓦斯源来考虑 。(2的 5913%, 来 和4017%。 可以看出 , 为沙曲 矿综采面瓦斯治理重点 。(3 综采面位于瓦

16、斯尾巷横贯位置与上隅角瓦 斯浓度关系较大 , 合理的横贯间距也对控制综采面 瓦斯涌出具有重要的作用 。(4 14205综采面瓦斯涌出量随着日产量的增 加而增加 , 其增高量略低于线性增加 。 合理配风量 的确定既能充分发挥通风系统功能 , 又能有效控制 综采面瓦斯涌出 。参考文献1 俞启香 , 王恺 , 杨胜强 1中国采煤工作面瓦斯涌出规 律及其控制研究 J1中国矿业大学学报 , 2000(1 2 俞启香 1矿井瓦斯防治 M 1徐州 :中国矿业大学 出版社 , 19923 王义江 , 杨胜强 , 许家林 , 屈庆栋 , 凌志迁 1阳泉三 J1河南理工大 , M 1北京 :煤炭作者简介 :武华太

17、 (1959- , 男 , 山西平遥县人 , 大 学本科 , 高级工程师 , 华晋焦煤有限责任公司党委书记 , 董事长 , 主要从事瓦斯灾害治理方面的研究 。(责任编辑 孔晋华 (上接第 52页 车场改造成单环的形式 。 减少巷道的维修量 , 工业广场煤柱的开采对其他井下巷道不会造成显著的影响 。413 立井的移动和变形分析开采工业广场煤柱 , 根据上表预测参数 , 采用概率积分法预测立井的最大移动和变形值 , 见表6、 图 4和图 5。图 5 立井竖向压缩变形曲线图表 6 立井井筒移动和变形最大值最大下沉/mm最大水平移动值最大倾斜值-3 m -1井筒倾斜方向 /°最大竖向压缩变形值-3 m -131969014N40°E 314参考文献 :1 何国清 , 杨伦等 1矿山开采沉陷学 1中国矿业大学 出版社 , 19912 吴立新 , 王金庄等 1建 (构 筑物下压煤条带开采 理论与实践 1中国矿业大学出版社 , 1994年3 钱鸣高 , 许家林 , 缪协兴 1煤矿绿色开采技术 J 1中国矿业大学学报 , 2003, 32(44 郭文兵 , 邓喀中 , 邹友峰 1我国条带开采的研究现 状与主要问题 J1煤炭科学技术 , 2004, 32