永宁煤矿上行开采可行性及巷道合理位置研究

发布时间：2020-05-19 18:00

【摘要】：近年来我国经济飞速发展,其中煤炭作为能源结构中的重要一环,对经济的发展起到了重要的作用。山西吕梁离石永宁煤业由于以往地质勘查不详,将3#煤层划为不可采煤层,目前的开采实践表明,已采4#煤上部3#煤可布置回采工作面。但由于受到4#煤层的采动影响,层间岩层受到一定程度的破坏,且3#煤下方部分区域为采空区,巷道布置情况受下组煤开采影响,因此上组煤是否可采以及工作面回采巷道的合理位置如何确定是一个难题。本文采用理论分析、数值模拟、现场实践的方法对上组煤开采可行性与工作面巷道的合理位置进行了研究,研究结果如下:(1)分析了近距离煤层层间岩层结构,将层间岩层结构以有无控制岩层为条件分为层间无主控岩层结构、层间单一主控岩层结构以及层间多主控岩层三种类别,并根据层间岩层物理力学特性,计算了永宁煤矿近距离煤层层间各岩层载荷及破断规律,确定永宁煤矿下组4#煤层顶板第8层砂质泥岩为控制岩层,即永宁煤矿近距离煤层是属于层间单一主控岩层结构。以此为基础,采用“三带”判别法、围岩平衡判别法以及比值判别法三种理论方法,确定永宁煤业3#煤层可采用上行开采方式。(2)通过FLAC3D三维数值模拟软件分析了永宁煤业4#煤层不同工作面长度回采时对3#煤层的影响,研究结果表明4#煤开采后会对3#煤局部位置产生影响,但未贯通整个煤层,煤层仍具有一定连续性,因此确定3#煤可采用上行开采方式。(3)采用理论分析与现场实测的方法,研究了永宁煤业近距离煤层下组煤开采后层间岩层垮落及裂隙发育特征,对层间距与下组煤裂隙带分区关系进行了分类,并基于现场窥视结果确定永宁煤矿3#煤层位于4#煤层裂隙带内一般断裂区内,回采工作面巷道位置应避开裂隙发育区与应力增高区。(4)通过数值模拟分析方法,确定了4#煤开采后,3#煤层内的应力集中区域。在工作面倾斜方向上,应力集中区域为采空区煤壁帮侧6.5~25.3m、采空区内9.1~46.9m,与4#煤层工作面分别为外错和内错关系。在工作面推进方向上,应力集中峰值点位于4#煤层开切眼后方10m处,而在4#煤层开切眼位置前方距离大于6m范围内,煤层内应力均低于原岩应力。(5)对上组3#煤首采4207工作面巷道布置方案与支护方案进行了设计,4207工作面回风巷采用外错布置方式,外错距离为2m;运输巷道采用内错布置方式,内错距离为3m,4207工作面开切眼布置在下组煤工作面开切眼超前6m位置处。巷道采用锚杆+锚索+金属网联合支护方式。(6)在方案确定后对巷道掘进至150m内的围岩变形量进行了监测,确定巷道掘进影响范围约为30m,围岩变形量整体较小,围岩控制情况较好。截止到2018年12月,永宁煤矿3#煤层已成功回采4个工作面,并且回采过程中未出现明显的矿压显现情况,经济效益具有明显的提升,表明本文研究结果具有较好的应用效果。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD822.2

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本文编号：2671267