泰山隆安煤业11#极近距煤层合理开采方法研究

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近距离煤层在我国分布十分广泛,很多矿区都存在近距离煤层开采的问题。随着多年来对煤炭资源的高强度开采,很多赋存条件较好、开采较易的煤炭资源接近枯竭,为保障矿井的高效生产,增加矿井服务年限,对近距离煤层的开采越来越受到采矿界的重视。泰山隆安煤业11#煤层在井田范围内分为11、11两层煤,属于极近距离煤层,上、下煤层间距平均仅有2.41m,开采时相互影响较大。对于极近距离煤层的开采,选择合理的开采方法不仅能够保障工作面的安全高效生产,也能够有效降低生产成本,提高经济效益。针对泰山隆安煤业11#煤层的实际条件,本文提出了下行开采、合层综放开采两种方法,通过理论分析和数值模拟对两种方法的可行性进行论证,选择最合理的开采方法。主要研究结论包括:(1)采用极近距离煤层下行开采的方法时,受上煤层开采影响,下煤层开采前顶板便受到一定损伤破坏,给煤层开采带来一定困难。根据滑移线场理论,计算得到11煤层底板破坏最大深度为0.979m,小于层间岩层平均厚度2.41m,下煤层仍有1.431m厚的完整顶板,根据以往经验,基本可以保证下煤层的安全生产;根据极近距煤层开采层间顶板受力情况,建立力学模型,确定层间顶板安全开采最小厚度,可知在不考虑支架作用时,层间顶板安全开采最小厚度为2.32m,若考虑支架对顶板的支护,则层间顶板安全开采最小厚度可降至1.52m,小于层间岩层的最小厚度。利用UDEC数值模拟软件,对在支架作用条件下,不同层间距时层间顶板稳定性进行模拟分析。综合考虑,认为泰山隆安煤业11#极近距离煤层在采用适当措施条件下,可以采用下行开采的方法;(2)采用合层综放开采时,需考虑层间岩层对顶煤冒放性的影响。通常来讲,影响顶煤冒放性的主要因素包括开采深度、煤层的厚度和强度、顶板的岩性及厚度、煤层夹矸的位置及厚度、煤体裂隙发育程度等,本文利用模糊数学分类法和破坏系数分类法两种方法,对顶煤冒放性进行合理预测,综合实际情况,认为11#煤层冒放性属于Ⅳ类,对层间夹矸层采取一定措施后可进行放顶煤开采。利用FLAC3D数值模拟软件,对夹矸层厚度对顶煤冒放性的影响进行分析研究。综合考虑,认为泰山隆安煤业11#煤层间距为2.4m以下时,可以采用放顶煤开采;(3)根据矿井实际条件,分别对两种开采方法条件下工作面主要开采设备进行合理选型,并对两种开采方法的经济效益进行分析,认为虽然下行开采的前期设备投资较大,但是单个工作面所产生的经济效益更高。综合技术和经济两个角度,认为下行开采更适合本矿的实际条件。
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