枫香林煤矿煤层开采必选论证

枫香林煤矿煤层开采必选论证

种阳

平安煤矿瓦斯治理国家工程研究中心有限责任公司，安徽 淮南 232000

摘要：本文通过对枫香林煤矿煤层开采进行比选，以期对煤矿设计、管理专业同仁有所借鉴参考价值。

关键词：煤层；开采；比选论证

1矿井概况及开拓开采情况

（1）矿井概况：45万吨生产矿井。低瓦斯矿井。

（2）开采设计：平硐——斜井综合开拓，水平上下山开采，全矿井划分为二个采区。首采一采区，接替二采区。首采14煤层。

（3）生产现状：二采区14煤已基本采空，现主要开采一采区14、15煤。

2煤层赋存情况

井田内可采及大部可采煤层5层，即4、5、9、14、15煤层，分述如下：

4号煤层位于龙潭组上部，煤层平均厚度1.76m，采用厚度1.55m。为大部可采较稳定煤层。

5号煤层位于龙潭组上部，上距4号煤层平均9.98m，煤层平均厚度1.02m，采用厚度0.96m。为大部可采较稳定煤层。

9号煤层位于龙潭组中部，上距5号煤层平均12.68m，下距14号煤层平均38.06m。煤层平均厚度1.20m，采用厚度1.16m。属较稳定全区可采煤层。

14号煤层位于龙潭组下部，上距9号煤层平均38.06m，下距15号煤层平均12.14m。煤层平均厚度1.36m，采用厚度1.14m。属较稳定全区可采煤层。

15号煤层位于龙潭组底部，上距14号煤层平均12.14m，煤层平均厚度1.67m；采用厚度1.34m。属较稳定全区可采煤层。

表2-1 可采煤层主要特征表

3煤层突出危险性鉴定情况

枫香林煤矿一采区14、15号煤层在鉴定范围内无煤与瓦斯突出危险性，即一采区14煤在拐点J1-J2-J3-8-9-J4圈定范围内+1105m标高以上无煤与瓦斯突出危险性；15煤在拐点G1-G2-G3-8-9-G4圈定范围内+1090m标高以上无煤与瓦斯突出危险性。

4煤层瓦斯基础参数

表4-1 煤层瓦斯基础参数

5煤层顶底板岩性情况

井田内含煤地层岩性以碎屑岩为主，层间夹软弱层，层状结构为主，强度变化大，总体上地层岩性较复杂，岩体中等完整，质量等级一般，风化或软弱夹层地段易发生矿山工程地质问题，故井田工程地质勘探类型为第三类层状岩类，矿井工程地质条件复杂程度为中等。

6煤层水文地质情况

大部分煤层位于当地最低侵蚀基准面+1110m标高以上。4、5、9、14煤水文地质条件复杂程度为中等，水文地质勘查类型为Ⅱ类Ⅱ型。15煤与底板茅口组之间隔水层平均距3.39m，由于底板茅口组富水性强，补给条件好，并且具有较高水压，15煤水文地质条件复杂，水文地质勘查类型属Ⅲ类Ⅲ型。

7开采层顺序比选论证

（1）瓦斯灾害比较：

14、15煤经鉴定无煤与瓦斯突出危险性，14煤（压力0.5Mpa，含量5.4469m³/t）、15煤（压力0.25Mpa，含量3.5953m³/t）均小于9煤（压力0.5Mpa，含量8.9m³/t）。

故开采各煤层瓦斯灾害比较：9号＞14号＞15号。

（2）水害危险性比较：

开采各煤层水害比较：15号＞4号、5号＞9号、14号。

（3）顶底板稳定性比较：

除4煤顶底板稳定性差，5、9、14、15煤顶底板稳定性较好。

（4）首采层可行性分析：

A.比值(K)判别法：

式中：H——为上下煤层之间的垂距；M——为下部煤层的采高。

根据上行开采的生产实践研究证明，当比值K大于7.5（可行最低标准）时，一般先开采下部煤层不会影响在上部煤层中进行正常的回采与准备。开采14煤，采高1.6m，9与14煤平均层间距38.06m，K=23.8，开采15煤，采高1.7m，14与15煤平均层间距12.14，计算K=7.1小于7.5，开采14煤不会对上覆9煤造成影响，开采15煤会对上覆14煤造成影响。

B.“三带”判别法：

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》，各煤层开采后垮落带高度可按下式计算：

式中：Hm—垮落带高度，m；M—煤层采厚，m；K—冒落岩石碎胀系数，一般取1.3；α—煤层倾角，矿井煤层平均倾角为6°；W—冒落过程中顶板的下沉值，按0.2倍采高估算。

导水裂缝带高度可按下式计算：

式中：H_li—导水裂缝带高度，m；∑M—煤层累计采厚，矿井煤层为中厚煤层，可一次采全高，不分层开采，∑M即为煤层厚度，m。

计算得14煤开采后垮落带高度为4.44m，导水裂缝带高度为7.55m，均小于9与14煤平均层间距，开采14煤不会对上覆9煤造成影响；计算得回采15煤开采后垮落带高度为4.72m，导水裂缝带高度为7.49m，均小于14与15煤平均层间距，开采15煤不会对上覆14煤造成影响。

C.开采下部煤层对上部煤层影响的最小层间距：

根据《防治煤与瓦斯突出细则》，开采下保护层的最小层间距可采用下式确定：

式中：H—允许采用的最小层间距，m；M—保护层的开采厚度，m；α—煤层倾角，（°）；K—顶板管理系数。冒落法管理顶板时，K取10，充填法管理顶板时，K取6。

计算得开采14煤时，不破坏上部煤层的最小层间距为15.8m，小于9与14煤平均层间距，不破坏上覆9煤；开采15煤时，不破坏上部煤层的最小层间距为16.7m，大于14与15煤平均层间距，会破坏上覆14煤。

8比选结论

对矿可采煤层赋存、瓦斯灾害、水害、顶底板稳定性比较及首采层可行性分析、研判，开采14、15煤瓦斯灾害较低，但开采15煤会破坏上覆14煤，结合枫香林煤矿14煤成功开采经验。

开采方案：与初步设计煤层开采顺序一致，连续开采14煤作为首采煤层。