何家塔煤矿上行开采分析

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1、1绪论M<1.5m时，H=8M；M>1.5m时，H=12M（1.6）③M.胡德克等人认为，层间距与采高成正比，而与岩石碎胀系数及冒落矸石压缩率成反比关系，即：M1H（1.7）K11P④马克叶夫斯基认为，上下煤层的层间距与下煤层采高的平方成正比，与岩石碎胀系数成反比，即：23MH（1.8）K1P⑤T.斯达朗认为，层间距与采高及岩石碎胀系数有关，即：4HM[2]（1.9）(K1)P上述公式1.1～1.9中：H–上、下煤层的层间距，m；M–下煤层采高，m；Kp–岩石碎胀系数；η–冒落矸石的压缩率；α–煤层倾角。1.3.2国内上行开采研究现状国内煤层（群）上行开

2、采的研究现状：在我国，上行开采工程实践始于20世纪70年代，由于种种原因，许多矿井不得不采用上行开采的改善采掘接续、提高回采率和矿井服务年限等。20世纪80年代，上行开采作为一种较为成熟的技术应用于煤矿设计、矿井技术改造及老矿区（矿井）的复采工作中，获得了丰富的实践经验。许多现实生产中的难题，采取上行开采后可得到令人满意的解决[9-13]。我国华铜铜矿应用上行开采，已初见成效；山东孙村煤矿在蒋金泉教授带领下实行上行开采技术并取得实际上的成功。鸡西立新矿，受条件所限，以往只采中部4个中厚煤层，总共厚10m。它们的开采虽使地面发生塌陷，而位于其上部30m左右的5#中煤层，仅表现为

3、下沉，其顶板岩层基本完整。70年代末，他们不但回收了5#中煤层，又对5#层上部30m处的6#层成功进行了开采[14]。下上兖矿集团济三煤矿3煤层与3煤层的层间距平均为34.84m，采用了上行开采顺序下来先采下部的3煤层，其采高为6.3m，观测研究得出其裂隙带高度为66.5m，裂隙带高度为采高的10.6倍。开滦吕家佗矿一水平一采区9#留煤层采空区上部7#、8#煤层合并区（7、8煤层合并区厚2.2m，9称煤层厚1.0m，层间距10m）的开采；大同永定庄矿对解放前日伪时期掠夺式开采后丢弃的中间层9#煤的长壁式回采（日伪时期只采了上部8#煤层及下部11#5西安科技大学硕士学位论文煤层

4、9#煤层厚1.3～1.6m，11#煤层厚1.93～3.5m，层间距26m）。开滦唐家庄矿1959年曾因水大，放弃11#煤层内已形成的2610工作面，而先采其下部的12#煤层2612工作面（11#煤厚2.0m，12#煤厚1.5m，层间距20m）。1972年该矿挖潜时，又恢复11#煤层2610工作面（长壁回采面长110m）。回采过程中发现底板上有一指宽的裂缝，但无错动。煤层中也有小的裂隙，但不影响开采[15]。鸡西城子河煤矿建于1938年，当时采用片盘斜井开拓方式，轨道上山一般布置在底部层或中部层组中，由于开采技术条件等因素的限制，先采了中部层组的25#煤，后采上部层组的29#煤

5、、36#煤或42#煤层，形成了上行开采，至今仍采用上行开采[16]。西山矿区的白家庄煤矿采用上行开采顺序，顺利开采了8号煤层采空区上方遗弃的6号煤层。大屯孔庄矿煤层倾角25°，7、8号煤层间距25m，8号煤层厚度2.26m，采用上行开采顺序先采了7号煤层之下的8号煤层。国内上行开采经验：当下部开采一个煤层时，采动影响倍数K>7.5，可以成功进行上行开采；当下部开采多个煤层时，综合采动影响倍数K>6.3，可以成功进行上行开采；当上部煤层位于下煤层开采后的冒落带之上时，一般可正常进行上行开采；上下煤层的开采必须有足够的时间间隔。从上述例子可以看出，有的是处于已采区裂隙带顶部，如鸡

6、西立新矿；有的是处于裂隙带的中部，如唐家庄矿、兖矿集团济三煤矿；而吕家沱矿开采的7、8#合并区及永定庄开采的9#煤层则处于下部煤层开采的裂隙带中下部。上述矿井上行开采后所形成的裂隙带及其以上的煤层是可以进行回采的。1.4研究内容和技术路线有的矿井煤系地层可塑性极强，下层煤开采后上覆煤层、岩层会整体缓慢下沉，因而不会影响上层煤的开采。一般矿井不具有这样的围岩条件，常常是为了解放某一煤层（如高瓦斯煤层）而采取上行开采，或者由于矿井资源枯竭又重新开采原来遗弃的煤层而形成上行开等等。在上行开采的成功实例中，其中相当一部分是下层煤采用房柱式开采或条带式开采。开采实践和研究表明：在特定煤

7、层赋存条件下，只要采取合理的开采技术，长壁垮落可以成功地进行上行开采。尽管有了一定的关于上行开采的实践与认识，但是在上行开采的过程中，仍存在诸如准确判定未采煤层的上行开采可行性以及下部煤层开采后上部煤层的覆岩运动规律等难题[17-22]。因此，本论文研究的具体内容是：（1）影响上行开采的因素分析；（2）研究5-2煤开采后覆岩运动及断裂规律；61绪论（3）5-2煤开采后的三带特征；（4）5-2煤开采后对上部煤岩的影响程度；（5）何家塔煤矿上行开采的可行性。本论文主要采用煤岩力学实验、相似模拟实验、数值模拟