关于煤层顶煤冒放性分类及工作面设计的研究

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1、关于煤层顶煤冒放性分类及工作面设计的研究：特定的煤层综放开采是否能成功很大程度上取决于回收率的高低，因此，应用综放开采时首先要评价煤层的冒放性。综放开采中顶煤冒放性影响因素很多，论文提出了运用模糊聚类分析法评价顶煤冒放性的研究办法，运用分形几何测定、现场统计、相似模拟等手段对综放开采顶煤冒放性进行了分类研究；并且针对山西潞安左权阜生煤业15#煤层顶煤进行了开采设计，具有重要的工程意义和参考价值。　　关键词：冒放性，工作面，模糊数学　　1．矿区概述及其地质特征　　山西潞安集团左权阜生煤业有限公司井田面积5.8195km2，批准开采15#煤层，生产能

2、力1.2Mt/a，目前矿井初步设计等相关程序正在进行中。井田基本构造形态为一单斜，大致走向北东，倾向北西，地层产状比较平缓（4°～22°）。在此基础上又发育了次一级的背向斜构造，轴向为北东向。15#煤层俗称“丈八煤”位于太原组下段下部，上距“四节石”K2灰岩5.90～11.26m，下距太原组底界K10砂岩4.50m。　　煤层层位极其稳定，全井田分布广泛，在井田内3个钻孔中均见此煤层，厚度3.17～6.42m，平均厚度为5.52m，可采系数100%，是本井田的主要可采煤层，煤层结构较简单，含0-3层夹矸。详见煤层特征详见表1。矿井井田内批采煤层煤质

3、特征见表2。　　表1批采煤层特征表　　煤层　　编号见煤点厚度可采系数　　(%)厚度变异系数(%)顶板　　岩性底板　　岩性稳定性　　平均(m)　　15#3.17—6.42　　5.5210010.3泥岩砂　　质泥岩泥岩稳定　　表2煤质特征表　　煤层项目Ad(％)Mad(％)Vdaf(％)St.d(％)Qgr.d(MJ/kg)　　15#原煤14.41-26.05　　19.520.13-0.68　　0.4513.54-16.6　　15.251.1326.34-29.83　　28.28　　精煤7.83-9.43　　8.820.21-0.52　　0.4111

4、.04-11.75　　11.440.7030.88-32.82　　31.85　　15#煤层顶板砂岩、K2、K3、K4石灰岩，四个含水层为一大的含水岩组，都是15#煤层直接充水含水层，15#煤层顶板为砂质泥岩、泥岩，平均单向抗压强度29.6(MPa)，15#煤层开采的垮落带高度为：　　　　导水裂缝带高度：　　　　K2、K3、K4石灰岩距15#煤层平均间距41.6m，小于开采15#煤层时导水裂缝带高度，开采15#煤层时，K2、K3、K4石灰岩水必然向巷道内充水，出现涌水现象。　　2.放顶煤150107工作面基本情况介绍　　(1)地面位置：工作面地面全

5、部为山区，四周无任何建筑物。　　(2)井下位置：150107工作面以东为150105工作面采空区，以西为未开采区域，南部为佳瑞煤业有限公司开采井田，北部为二级皮带下山、二级轨道下山、二级进风下山三条大巷。　　(3)工作面基本参数：工作面走向长度115m，倾斜长726m—589m，平均：657.5m，总面积约51973㎡。可采长度504.1m，服务年限5～8个月。150107综采工作面回收率为93%。工作面储量见下表3：　　表3放顶煤工作面基本参数表　　走向长（m）倾斜长（m）斜面积（m2）煤厚（m）　　726m—589m11562787.95.5

6、2　　容重（t/m3）工业储量（吨）回采率（%）可采储量（吨）　　1.3546620093％433566　　(4)地质构造情况：150107工作面为阜生矿井现生产工作面，根据相邻工作面揭示及本工作面掘进揭示，本工作面内地质构造简单，煤层赋存稳定。　　(5)顶板岩性：该煤层直接顶为砂质页岩，老顶为石灰岩，底板泥质页岩，整个顶底板发育较好，对开采较为有利。　　(6)煤层普氏硬度　　表4层普氏硬度表　　名称煤层夹矸直接顶直接底　　普氏硬度（f）1—31--33--83--8　　3.综放工作面顶煤冒放性及回采率研究与评析　　对于特定的煤层综放开采是否能成

7、功很大程度上取决于回收率的高低，因此，应用综放开采时首先要评价煤层的冒放性，其次是顶板的跨落性。　　3.1针对15#煤层综放开采的冒放性参考分类方法　　运用分形几何测定、现场统计、相似模拟等手段对综放开采顶煤冒放性进行分类研究，用顶煤冒放性破坏系数将综放开采顶煤冒放性划分为5类。　　Ⅰ类：冒放性极好。这类顶煤在地压及自重的作用下，完全冒落，有时支架顶部冒空，切顶线前移，造成片帮冒顶，支护设备的选取主要是以预防架前、架间漏顶。　　Ⅱ类：冒放性好。这类顶煤既有一定的稳定性，又的较适宜的冒落块度。　　Ⅲ类：冒放性中等。这类顶煤需要优化参数，选择适宜的架

8、型，可以达到较好的放煤效果。　　Ⅳ类：冒放性较差。这类要采取专门的顶煤或顶板处理措施来提高冒放性。　　Ⅴ类：冒放性极差。采取顶煤弱化措施