【導讀】液壓支架型的適用性進行了檢驗評價。研究成果在生產(chǎn)實踐中得到了。適當有效應(yīng)用，為解決生產(chǎn)技術(shù)問題發(fā)揮了積極作用。進行了研究，得出了通過放頂煤開采方式，一次開采全部煤層的結(jié)論；煤層穩(wěn)定賦存區(qū)全區(qū)可采。煤層厚度變化幅度較大，井田。內(nèi)向東南部逐漸變薄。其煤層頂板為粗砂巖、炭質(zhì)泥巖、中砂巖，偶。特征，5-1#煤層綜采工作面綜合考慮巷道圍巖性質(zhì)、地壓大小和方向；隨著我國市場經(jīng)濟的發(fā)展，煤炭工業(yè)日趨向集約化、高產(chǎn)高效。我國厚煤層儲量豐富，約占探明儲量的%，每。發(fā)展的重要方向之一。山西省煤炭資源儲量巨大，已探明儲量居全國第一。我國開采時間最悠久，生產(chǎn)能力巨大的煤田主產(chǎn)區(qū)。業(yè)水平，促進煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級。根據(jù)山西省煤礦企業(yè)兼并重組。山陰東灣溝煤業(yè)有限公司，并新增面積。業(yè)名稱為大同煤礦集團XXXX煤業(yè)有限公司。2020年12月10日山西

　　

【正文】 42 局部為粗砂巖及含礫砂巖。厚度 ，平均 。該礦東南部的后石門煤礦現(xiàn)開采 51 號煤層，據(jù)調(diào)查其頂板不易自行垮落，在開采過程中頂板易管理。 地質(zhì)構(gòu)造和巖漿巖 井田位于大同煤田南部洪濤山背斜的西翼，總體為一走向北東，傾向北西的單斜構(gòu)造，在單斜的基礎(chǔ)上發(fā)育次一級軸向北西的向斜，井田北部地層傾角平緩，傾角約 2～ 4176。 ，井田東南部地層傾角稍陡，傾角約 5～ 7176。 。井田內(nèi)發(fā)育有 3 條斷層（ F F F3），未見陷落柱，未發(fā)現(xiàn)巖漿巖侵入?？傊?，本井田地質(zhì)構(gòu)造簡單 ,為一類。 井田內(nèi)未發(fā)現(xiàn)巖漿巖。 水文地質(zhì)條件 井田 51號可采煤層的頂板為中粗砂巖，厚 10余米，直接充水含水層為砂巖裂隙含水層，含水量很小，涌水量為 。本礦井51號煤層水文地質(zhì)條 件為中等。 井田內(nèi)沒有古窯分布。斷層破碎帶不寬，但具導水性。 瓦斯、煤塵、自燃、地溫和礦壓 本礦井屬低瓦斯礦井，煤塵有爆炸性，煤層自燃等級為Ⅱ級，自燃傾向性為自燃 容易自燃。 本礦井未見有地溫異常和礦壓異常。 二、開采技術(shù)條件對采煤方法和工藝的影響 煤層對采煤方法和工藝的影響 43 本礦井各可采煤層厚度差距較大 (薄～厚煤層 ),屬較穩(wěn)定至穩(wěn)定煤層，可采性為局部或基本全井田可采，適宜長壁開采；不同厚度煤層均適用綜采工藝， 32 3 52號煤層適用普通綜采工藝、 42和 51號煤層適用放頂煤綜采工藝、 41和 8號煤層適用薄煤層綜采工藝或刨煤機綜采工藝。 煤層傾角選擇對采煤方法和工藝的影響 煤系地層傾角變化不大，井田北部地層傾角平緩，傾角約 2～4176。 ，井田東南部地層傾角稍陡，傾角約 5～ 7176。 。走向和傾斜長壁開采均適宜。 煤層頂板賦存條件對采煤工藝的影響 51 號煤層頂板為粗砂巖、炭質(zhì)泥巖、中砂巖，偶見含礫砂巖、泥巖，平均厚度 ，屬中等堅固的軟質(zhì)巖石。不易隨煤層開采而冒落。因 42 號煤層已大面積回采，由于回采工藝特點，殘留煤柱較多，在開采下部煤層時，易存在應(yīng)力集中。故在支架選型時應(yīng)考慮其頂板管 理特點，宜選用大工作阻力支架。 礦井瓦斯對開采的影響 本礦井屬低瓦斯礦井，但整合礦井存在現(xiàn)有井巷不詳、采掘存在導通盲巷和老空區(qū)可能，易出現(xiàn)瓦斯聚積，對采掘產(chǎn)生影響。 礦井水文地質(zhì)條件的影響 煤層上覆砂巖含水層水沿裂隙向下滲入煤層。據(jù)現(xiàn)掘進的 42 號煤層觀測資料，太原組砂巖裂隙含水層富水性弱，礦井涌水主要是頂 44 板淋水和井筒水。目前未發(fā)現(xiàn)有地表水體對煤層開采的影響，但在今后開采中一定不能輕視地表水體對煤層開采的影響，煤層巷道開采到此處時，要注意煤層頂板裂隙滲水情況的變化，按要求預(yù)留煤層保安煤柱。在生產(chǎn)過程 中應(yīng)對溝谷附近的地表裂隙采取積極的預(yù)防處理并疏通河道，以減少地表水的滯留時間，減弱地表水對礦井的充水影響。 煤層上覆各含水層是礦井的主要充水水源，太原組砂巖裂隙含水層為礦坑充水的主要含水層，各主要可采煤層的直接充水含水層富水性較弱，對礦坑的充水不會產(chǎn)生太大的影響，一般都沿頂板節(jié)理或裂隙充入礦井，在初采期，由于巷道的開掘及采場作業(yè)破壞了地層平衡，隔水層破壞，使煤層上覆含水層的水進入巷道，礦井涌水量增大，當靜儲量趨于干枯時，動儲量主要靠大氣降水補給，這樣，涌水會明顯減少，在雨季時涌水量又會有所增大。 井田內(nèi)所采 煤層底板標高均高于奧灰?guī)r溶水位標高，故奧灰?guī)r溶水對本井田內(nèi)煤層開采基本無影響。 來自斷層導水的威脅，在開采此處時，要注意斷層導水性，嚴防通過斷層將含水層中水及下盤以后形成采空區(qū)中的水導入采區(qū)，給礦井生產(chǎn)造成威脅。 采空區(qū)積水的威脅：據(jù)原山西山陰 XX 煤業(yè)有限公司礦方提供，井田總體為前進式開采，井下涌水主要為頂板淋水和井筒水，本井田內(nèi)原整合礦井開采 42 號煤層，經(jīng)調(diào)查， 42號煤層共有 5 處采空區(qū)積 45 水， 1 處巷道積水。 51號煤層西南部有 1 處采空區(qū)，有積水。 在將來本礦及相鄰煤礦開采后形成采空區(qū)的低洼處可能會有積水存在，一定要堅持 “預(yù)測預(yù)報、有掘必探、先探后掘、先治后采 ”的原則，做好對采空區(qū)積水的探防工作，防止發(fā)生透水事故。 三、采煤方法選擇 本礦井各煤層傾角平緩呈近水平發(fā)育，構(gòu)造簡單。各煤層為薄～厚煤層 ,厚度穩(wěn)定，礦井水文地質(zhì)條件較簡單、涌水量小，煤層瓦斯含量低，但煤層易自燃發(fā)火，設(shè)計采取注漿防滅火、注氮防滅火、控制工作面漏風量和加強監(jiān)測監(jiān)控等綜合防治措施，總之，本礦井5 52和 8號煤層開采技術(shù)條件較好，適合于沿走向和傾向布置較大規(guī)格尺寸的長壁開采工作面，實現(xiàn)綜合機械化長壁開采，根據(jù)開拓部署，本設(shè)計推薦采用長 壁后退式采煤方法，沿走向或傾向布置機械化開采工作面。 51 號煤層屬厚煤層，提出綜合機械化分層 鋪網(wǎng) 開采和綜合機械化放頂煤開采一次采全高兩個采煤工藝方案。 （一） 分層鋪網(wǎng)采煤工藝是我國開采厚及特厚煤層的主要采煤方法之一，在大中型礦井得到普遍采用，積累了豐富的經(jīng)驗。但是，這種采煤方法存在明顯缺點。巷道系統(tǒng)復雜，巷道掘進率高，巷道的掘進與維護費用高；上分層開采時要鋪設(shè)人工假頂， 加大了工人的體力勞動強度，同時增加了工作面采煤作業(yè)循環(huán)時間和礦井的生產(chǎn)成本；下分層開采不僅單產(chǎn)低、效率低、 效益低。 而且下分層在假頂下開采， 46 頂板難于管理，開采困難較大； 對地質(zhì)構(gòu)造特別是斷層的適應(yīng)性差；煤層厚度變化時容易丟煤。 （二） 放頂煤綜采采煤法近 20 年來得到了迅速的發(fā)展，目前國內(nèi)放頂綜采開采技術(shù)、設(shè)備配套技術(shù)已趨成熟。放頂煤液壓支架已發(fā)展到 30 多個架型。 在厚及特厚煤層中，綜采放頂煤開采與分層鋪網(wǎng)開采相比具有明顯優(yōu)勢。 它簡化了巷道布置，減小了巷道掘進率，提高了巷道利用率。減少了分層鋪網(wǎng)工序，節(jié)省材料等費用；減少了工作面搬家次數(shù)，降低了綜采面設(shè)備搬遷、安裝的工作量及費用；降低了噸煤成本。 對厚度變化大及地質(zhì)構(gòu)造復雜的煤層適應(yīng)性強。 利用地壓落煤，電能消耗少。據(jù)統(tǒng)計，綜放開采比綜采每噸煤可節(jié)約電能 。同時，放頂煤的塊煤率較大采高綜采高，使礦井的經(jīng)濟效益明顯提高。 綜采放頂煤工作面采用雙輸送機，采煤與放煤平行作業(yè)，可以實現(xiàn)高產(chǎn)高效。由于煤層的開采強度增加，在同一個工作面有兩個平行作業(yè)的出煤點，可以使工作面單產(chǎn)迅速提高，可以有效地促進礦井集中生產(chǎn)。 本礦井 51號煤層平均厚度為 ，根據(jù) 51號煤層底板等高線及資源 /儲量圖可以看出，全井田 51號煤層絕大部分區(qū)域厚度在 － 之間（本次設(shè)計采高為 3m，滿足《煤礦安全規(guī)程》中綜放工作面采放比不得大于 1:3 的規(guī)定），只有靠近西部井田邊界的局部小 47 范圍區(qū)域煤厚超了 12m，由于 51號煤層為自燃 — 容易自燃煤層，考慮分層鋪網(wǎng)開采時上、下分層開采間隔時間長，不利于煤層自然發(fā)火的管理。設(shè)計推薦 51號煤層采用綜采放頂煤一次采全高 開采。局部區(qū)域煤厚超過 12m 處考慮采用分層鋪網(wǎng)綜采放頂煤開采。 礦井 設(shè)計 首采 工作面 為 51號煤層一盤區(qū) 15112工作面 ， 51號煤層一盤區(qū)布置在 42號煤層采空區(qū)和 32 32號煤層 蹬空 區(qū)之下， 41號煤層一盤區(qū)位置基本無賦存； 作為 32 32號煤蹬空儲量是否可采，現(xiàn)通過計算進行分析論證。 按比值法進行計算： 計算公式： A=H/M 式中： M— 煤厚 H— 煤層間距 42號煤層厚度 ,平均厚度為 ，已 經(jīng)大面積采空。42號煤層距 32號煤層平均間距為 。 A=H/M=比值小于 5 42號煤層距 321號煤層平均間距為 。 A=H/M=比值也小于 5 通過計算可以看出，比值均小于 5，不滿足安全開采的條件，因此為 了安全起見，該部分 蹬空儲 量 不予開采。 48 在 32 32號煤層未蹬空的塊段，主要集中在井田的北部和東部，按盤區(qū)劃分為二、三盤區(qū)，該部分開采距離井筒較遠，初期工程量大，投資高，為此初期 32 32 號煤不予布置工作面。 第三節(jié) 首采煤層及首采工作面位置選擇 本井田 41號煤層局部賦存， 儲量主要分布在 F1斷層以北； 42號煤層經(jīng)過長期開采，剩余儲量分布在各工業(yè)場地和村莊煤柱、 F1 斷層以北、 F2 斷層以西以南，東南部火區(qū)威脅的局部區(qū)域，不利布置正規(guī)回采工作面；受 42號煤層開采影響， 32 32號煤層存在大面積蹬空區(qū)也不宜布置 回采工作面。特別是由于煤礦經(jīng)營單位更換，生產(chǎn)和管理人員變化較大，實際生產(chǎn)資料缺乏，采空區(qū)情況尚有不確定因素，難以確保安全生產(chǎn)，故暫確定首采煤層為 51 號煤層。建議礦井整合工程建設(shè)期間進一步查明剩余 42 號煤層的具體開采情況，從而優(yōu)化首采煤層，確定 42 號煤層剩余儲量安全回收開采的方案，盡量回收煤炭資源。 （一） 51號煤層頂煤可放性分析 在放頂煤開采中，頂煤由原始狀態(tài)到放煤主要經(jīng)歷了變形、膨脹、移動和垮落等一系列復雜過程。目前，放頂煤開采中頂煤的可放性主要表現(xiàn)為頂煤在到達放煤口上方的破碎程度。從放頂煤開采依 靠“地壓放煤”這一角度出發(fā)來分析頂煤可放性的影響因素，影響頂煤可放性的因素分別為頂煤整體強度、開采深度和頂板巖性，此外還與夾石厚度、節(jié)理裂隙發(fā)育程度和頂煤厚度有關(guān)。 49 采深與煤層強度比值 采深與煤層強度對頂煤冒放性而言是相對概念，這一指標代表支承壓力的破煤能力。要使頂煤在支承壓力作用下充分破碎。 直接頂巖性 直接頂板能隨采隨冒，頂煤放出后能及時充填滿放出空間，減少了頂煤放出損失。直接頂巖性以泥巖、頁巖、粉砂巖等中等穩(wěn)定性以下為好。 本礦井 51號煤層頂板為粗砂巖、炭質(zhì)泥巖、中砂巖，偶見含礫砂巖、泥巖 ，頂板大部分 屬中等冒落頂板、局部屬易冒落頂板。 老頂巖性 老頂?shù)淖饔弥饕窍蛎罕谇胺絺鬟f支承壓力。巖性越好，傳遞支承壓力的能力越強，對頂煤破碎越越有利，但來壓步距相對要加大，來壓強度加劇。綜合考慮老頂破煤作用與來壓強度，以中粗砂巖、細砂巖等中等穩(wěn)定巖性為好。 采放高度比 頂煤破碎主要依靠支承壓力和支架反復支撐卸載使用來實現(xiàn)，頂煤太厚，上部頂煤破碎不充分，破碎塊度大不易放出。 本礦井首采工作面割煤高度 ，放頂煤高度 ，采放比為1:，頂煤易于破碎放出。 節(jié)理裂隙發(fā)育程度 煤體中 節(jié)理裂隙發(fā)育大大降低了頂煤的整體強度?？偟膩碇v，裂 50 隙發(fā)育程度高則有利于頂煤的再次破碎與冒落成均質(zhì)松散體。頂煤放出時具有明顯的規(guī)律性，回收率高。但裂隙發(fā)育超過一定限度后，由于頂煤過分松軟，架前頂煤片幫、冒頂將影響工作面正常推進。 本礦井 51煤層煤層節(jié)理列隙發(fā)育程度一般。 夾石層厚度 根據(jù)煤炭工業(yè)部煤生字〔 1995〕第 104 號文件規(guī)定：當煤層中夾石層單層厚度大于 300mm 時，將影響頂煤冒落。因此以 300mm 為界，大于 300mm 時視頂煤可放性“極差”，厚度越小冒放性越好。 本礦井 51煤層一般含 3－ 5 層 夾矸，局部含 1層夾矸，夾矸大部單層厚度小于 300mm，冒放性良好。 夾石層強度 夾石層強度對頂煤冒放性影響取決于夾石層強度與煤層強度之比值。一般認為，只有當夾石層強度大于煤層強度時，才會對頂煤冒落造成不良影響，且夾石層強度越大頂煤越難冒落。 本礦井 51煤層夾矸巖性為泥巖、炭質(zhì)泥巖，強度較低，冒放性良好。 各因素對冒放性的隸屬度是根據(jù)實測、理論研究和經(jīng)驗給出的，綜合分析以上因素，本礦井 51煤層具備放頂煤開采的條件。 （二）首采工作面 本設(shè)計將首采工作面選在 XX煤礦 2號回風斜井底 5－ 1南翼膠帶 機大巷東側(cè)的 15112工作面，該工作面距離主斜井底煤倉 700m，距 51 回風斜井底 270m，主輔運輸距離較短，井巷工程量小，可以滿足礦井盡快達產(chǎn)的要求。 首采工作面巷道布置 一盤區(qū)綜采放頂煤首采工作面為15112工作面。 皮帶進風順槽布置為機軌合一巷道，巷內(nèi)鋪設(shè)一部皮帶運輸機，移動變電站、開關(guān)組及乳化液泵站設(shè)置在該巷。，凈高， 2,錨網(wǎng)索支護。 軌道回風順槽鋪設(shè)22Kg/m的木枕道床，， 2, 錨網(wǎng)索支護。 15112工作面切眼 ， 2,采用錨網(wǎng)索支護，長度為150m。 工作面生產(chǎn)系統(tǒng) （ 1）運煤系統(tǒng)： 15112 工作面 → 15112 皮帶運輸順槽 → 51 號煤層南翼皮帶大巷 →主井裝卸煤倉→主斜井→地面 （ 2）輔助運輸系統(tǒng)：副斜井 →＋ 1494 m 水平車場→ 51號煤層南翼東軌道大巷→ 51 號煤層南翼軌道聯(lián)絡(luò)大巷→ 51 號煤層南翼軌道大巷→ 15112 運料回風順槽→ 15112 綜放工作面。 （ 3）通風系統(tǒng)： 地面→主（副斜井）→ 51號煤層南翼軌道大巷、皮帶大巷 → 15112皮帶進風順槽→ 15112 綜放工作面→ 15112 軌道回風順槽→回風繞道 52 → 51號煤層南翼回風大巷 → 2 號回風斜井→地面。 第四節(jié) 采煤工藝 綜放工作面采、裝、運、支等作業(yè)工序全部機械化，其主要工藝過程為：頭部斜切進刀→采煤機向尾部割煤→前移支架→推前運輸機→放頂煤→拉后運輸機→運煤→回空刀→采煤機向尾部割煤→移架→推前運輸機