复杂条件下l型孤岛煤柱旋转开采应用研究

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1、复杂条件下L型孤岛煤柱旋转开采应用研究第一章绪论1.1课题研究背景纵观能源结构图可以看出：我国仍然是一个以煤炭作为主要能源消耗的国家，这一能源消耗现状将长期存在下去，主要取决于我国是一个富煤贫油而少气的地下能源储存状况。我们就以2005年和2010年为例：2005年在我国能源结构消耗中煤炭消耗约占72.00%，石油消耗约占18.00%，天然气消耗约占2.80%，其他消耗约占7.20%；到2010年这一比例分别为：煤炭76.60%，石油11.30%，天然气3.90%，其他8.20%。这一比例说明：①在我国煤炭仍然是最主要的能源并且占据较大比重；②煤炭的消耗量仍在不断增加、所占比重越来越大。

2、因此，以煤炭作为主要能源消耗这一状况在未来相当长的时期内仍将继续存在下去。根据有关专家的预测和分析，考虑到环境保护、尽量控制具有温室效应气体的排放及资源合理利用。截止到2050年，我国的煤炭消耗量在整个能源消耗结构图中仍要占据40%45%的比重[1-4]。我国人口众多、工业发达，是一个能源消耗大国。根据测算，2013年的全年煤炭产能将达到46.3亿吨。生产规模的扩大一般都会导致因管理疏忽而造成的资源浪费。据不完全统计，仅2011年因开采方法不合理造成一部分煤炭采出后，与其相邻的煤层或煤炭储量无法回采的煤量就高达20亿吨之多。其次，由于受地质条件限制及因煤炭开采初期经验不足，致使煤炭政策不

3、完善，造成我国煤矿普遍存在多、小、散、乱的格局。因此，煤炭采出率低这一问题就显现出来了，我国大型煤矿的采出率也就仅仅只能维持在80%左右，小型煤矿采出率在2007年煤矿整顿之前曾一度低于17%。由于管理的无序，煤矿的伤亡率也较其他行业高出很多，中国采矿业曾一度被称作带血的煤炭。与此同时还造成了诸多的环境问题：①在井下开采中，由于煤炭的采出破坏了含水层的原始径流，大量的地下水被排除。因此，导致区域性的地下含水岩层的水位下降，有时开采部分埋藏较浅的煤层时，因开采造成的地表下陷波及到地表对地面水体生态也产生较大破坏，甚至导致地表水体干涸。据有关统计，全国范围内每年因煤炭开采造成的地下水破坏高达

4、22亿立方米之多；②由于煤炭的开采导致的地表沉陷、良田沙漠化、矸石废弃物对土地的压占等现象也较严重。..1.2课题研究的目的和意义目前，全国范围内的煤矿普遍存在煤炭采出率低的现象。尤其是地质条件相对复杂、煤层赋存不稳定、原有小煤矿遍地的邯郸邢台地区，这一问题尤为突出。孤岛煤柱：矿井在生产过程中,随着采区内工作面的持续回采,到全采区的回采结束时,势必留下采区上下山孤岛煤柱，简单点说就是一个煤柱，该煤柱两边的煤都开采了，剩下的这个煤柱就是孤岛煤柱了。孤岛煤柱在一个矿井里边所占的比例不低，如果能够开采出来可以提高煤炭采出率，延长矿井服务年限，增加经济效益。近几年由于煤矿开采强度普遍增大，进而加

5、剧了老矿井煤炭资源紧张的局面。因此，对于华北地区大部分矿井，尤其是老矿井来说如何最大限度的回采孤岛煤柱提高采出率，延长矿井服务年限，成为当前煤矿亟待解决的问题。本论文以冀中能源邯郸矿业集团申家庄煤矿2109工作面为孤岛煤柱旋转开采研究对象，拟通过2109L型旋转工作面的特定地质条件下，巷道顶板变形、矿压观测分析，提出了复杂地质条件下孤岛煤柱实心旋转开采的研究。所谓实心旋转：相对于虚心旋转，就是工作面的旋转过程中，其旋转的中心点位于回采巷道内。该工作面开采的成功希望为以后复杂地质条件下孤岛煤柱旋转开采提供经验。本课题的研究结果将在很大程度上解决因地质条件复杂而孤岛煤柱旋转开采所导致的支护难

6、度和支护成本增加的问题。可以实现工作面的高效率、高效益、高安全系数的目标，使其技术经济指标达到国际领先水平。第二章开采方案的比较与确定2.1矿井概况河北省磁县申家庄煤矿位于河北省邯郸市磁县黄沙镇申家庄村东北部，本矿主采2#煤，矿井年设计生产能力21万吨，经过不断自我改造。现年产原煤85万吨。毗邻黄沙矿。交通运输方便，位于邯郸市西约40km，省道S22和邢都公路穿过该井田，交通运输便利，地理位置优越。.2.22109工作面概况本工作面位于辛二付下山的南部：纬距1241012825，经距2223522545。该工作面北至运输上山，南至2109工作面切眼，西至2109回风巷，东至2109运输巷

7、，本工作面北邻-200泵房，南邻2104采空区，西邻2103采空区，东邻2107采空区，面积：64149m2,该工作面内最低标高-213.269米，最高标高-106.66米，上下煤层均无开采。本工作面底部有-200大巷穿过，另外，在本工作面南部有-50运输、轨道下山沿2号煤穿过本工作面，地面在岳城水库库区边缘。标高+130132米，没有建筑物，其余均为黄土台地及农田。煤层顶板为灰及深灰色粉砂岩，泥质胶结含植物叶部化石，具有层理构造。