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1、2000年第4期煤矿设计3煤层群条带开采优化设计原则煤炭科学研究总院北京开采研究所胡炳南摘要本文从地质采矿因素对开采沉陷的影响程度出发,提出了煤层群条带开采中选择开采煤层的最小采动影响原则、条带布置的层间距和层间条带煤柱的对齐原则以及条带参数计算的小变形准则等新内容。关键词煤层群条带开采设计原则我国三下压煤储量较大,仅国有煤矿村庄基于地表开采沉陷对煤层采出厚度不敏感,下压煤就达522亿t,其中,煤层群赋存的压煤量甚至于随着采厚的加大,其下沉系数减小,而地表所占的
2、比重较大,而且压煤开采研究较少。在单开采沉陷对采出率非常敏感,地表下沉随采出率一煤层中,开采的煤层无需选择。可是,在煤层群的增加而急增的变化规律,提出最小采动影响原压煤开采条带设计时,往往会因建筑物保护等级则:把常规采厚和采出率设计成大采出厚度和中的限制,只能从多层煤中采出一层或几层。所以,小采出率的条带开采。这样,在同样采出煤量的不仅需要条带参数的优化,而且还需要开采煤层前提下,新方案的开采沉陷将会得到显著减少,或的优化。本文主要讨论煤层群开采煤层选择、条在相同保护等级的前提下,可多采出煤量。同时,带布置设计和条带参数计
3、算等设计原则。新方案采用较大的采出厚度,可利用放顶煤技术开采,达到高产高效。图1表示了在相同采出煤1开采煤层选择量时,开采厚度从18m到8m时开采沉陷间的关11最小采动影响原则系曲线。根据条带开采中岩层移动分析,开采沉陷随着采出厚度的增加而加大,而表征开采沉陷与采出厚度之比值的下沉系数在一定的地质采矿条件下随采出厚度的增加却具有减小的趋势。这是由于在条带开采中,地表的开采沉陷由煤柱压缩、煤图1采出量相同时开采沉陷与采厚的关系柱压入顶板量和煤柱压入底板量组成。当采出厚12坚硬岩性原则度加大时,煤柱压缩量增加,但
4、是煤柱压入顶板量条带开采时的地表沉陷由条带煤柱压缩、煤和煤柱压入底板量却增加不大。所以,不同采出[1]柱对顶底板的压入等三部分组成。厚度时的下沉系数并不是常数,而是随着采出厚首先,由力学分析知,当煤层和顶底板岩层松度增加而稍有减少。软时,在相同外力作用下,会产生较大的煤柱压缩与采出厚度相反,条带开采中的采出率对开和煤柱对顶底板岩层的压入。所以,地表开采沉采沉陷的影响很大。由国内外条带开采地表沉陷陷变大。相反,对于弹性模量大的坚硬的煤层和实测资料统计可知,条带开采时的下沉系数与采顶底板岩层,地表开采沉陷就会相应减小。出率近似
5、地成平方关系。开采沉陷随采出率变化其次,在条带开采中,如果顶板松软破碎,采增长明显。如,当采出率翻一翻(从30%增加到出条带内顶板会产生冒落,形成了煤柱上方的双60%)时,开采沉陷却增加了400%。这说明采出向应力状态下的岩柱,从而加大了开采沉陷。率对开采沉陷的影响很大。4煤矿设计2000年第4期第三,煤柱顶底板对煤柱具有端面摩擦效应。灵活布置;而倾角大于35度的煤层,不宜采用走在相对煤柱较为坚硬的顶底板条件下,坚硬的顶向方向条带煤布置,推荐采用倾斜方向布置。底板将通过摩擦效应限制煤柱的
6、水平变形,从而22层间距和层间条带煤柱对齐使煤柱的强度和稳定性得以增强。相反,对于松煤层群层间条带布置指的是层间条带煤柱的软围岩情况,其顶底板的水平变形比煤柱大。此对齐与否。条带开采也与长壁开采一样,将受上时,顶底板对煤柱的摩擦作用并不是限制煤柱的下煤层的交互采动影响,而其交互采动影响程度水平变形,而实际上是使煤柱内产生水平拉力,削受煤层层间距的控制。弱煤柱强度和稳定性,最终导致煤柱的拉断破坏。峰峰矿务局二矿试验了近距离煤层群的条带[2]因此,在煤层群择层条带开采时,首选煤层坚开采,如表1。4号野青煤和6号山青煤的层间
7、硬、韧性好和顶底板坚硬的煤层进行开采。坚硬距为32m,6号山青煤和7号小青煤的层间距为的煤柱压缩量小,韧性好的煤柱不易产生片帮;而21m。三层煤的条带煤柱均未对齐。但4号野青顶底板坚硬既减少煤柱对顶底板的压入,也将通煤、6号山青煤和7号小青煤的下沉系数相差很过顶底与煤柱间的摩擦效应增加煤柱的稳定性,大,分别为007、0024和028。根据分析得出,减少地表开采沉陷。中等坚硬岩层条件下冒落裂隙带高度约为25m,613安全经济原则号山青煤开采后的冒落裂隙带距4号野青煤所留在煤层群三下压煤开采煤层选择时,不仅设煤柱
8、仍有一定距离,仍能保持4号野青煤煤柱要确保地表建筑物、铁路和水体等受保护体的安的完整性和稳定性。所以,虽然4号野青和6号全,并且还要确保地下水、火、瓦斯、煤尘的安全,山青之间的条带煤柱未考虑对齐,但下沉系数没应该考虑矿井中各煤层的突水的可能性、自然发有特殊的变化。可是,在下部的小青煤开采时,由火期、煤尘
