隆泰矿反程序开采的必要性与可行性分析

摘 要：通过分析反程序开采的条件，结合隆泰矿的地质条件和生产实践，从技术理论和现实生产两个方面阐述了该矿进行反程序开采的可行性和必要性，并为该矿反程序开采提供了科学依据。

关键词：泰隆矿；反程序开采；煤层厚度；煤层间距

中图分类号：TD821 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.05.068

1 概述

隆泰矿的初步设计是由山西春成煤矿勘察设计有限公司编制的，经晋煤办基发〔2010〕1634号于2010-12-06批复；初步设计变更是经过晋煤基局发〔2014〕116号于2014-05-15批复，设计先行开采7下#煤层，再开采9+10#煤层。如果按照设计顺序开采，将会引发一系列问题，不利于企业的长远发展。根据晋煤行发〔2013〕880号文件的有关规定，该矿认真分析和研究了7下#煤层和9+10#煤层的开采顺序，决定变更7下#煤层和9+10#煤层的开采顺序。

2 煤层开采的条件

7下#煤层位于太原组中部，煤层厚度为0.00～1.05 m，平均厚度为0.56 m，可采区煤厚平均为0.75 m，煤层结构简单，不含夹矸，层位稳定，主要可采范围在井田西北部，南部仅HS-1、404号钻孔一带达到了可采厚度。顶板岩性主要为泥岩、砂质泥岩，局部为炭质泥岩，底板岩性主要为泥岩、砂质泥岩，局部为粉砂岩、细粒砂岩，属于局部可采的较稳定煤层。

9+10#煤层位于太原组下段的顶部，上距7下#煤层21.20～52.90 m，平均距离35 m，煤层厚度为1.15～3.90 m，平均厚度为2.58 m，煤层分布稳定。除了102、铁6、JH号钻孔受断层影响，煤层变薄外，其余钻孔煤层厚度均在2.00 m以上，煤层结构比较简单，含0～2层夹矸。煤层直接顶板为泥岩、砂质泥岩，老顶为K2石灰岩，底板岩性主要为砂质泥岩、泥岩，局部为细粒砂岩，偶见炭质泥岩，属于全区稳定可采煤层。

3 变更煤层开采顺序的必要性

7下#煤层薄，构造多，开采难度大。7下#煤厚度在0.8 m左右，分布不均匀。按晋政发〔2009〕10号、18号文件的要求，对于单独保留的矿井，要求其生产能力达到9×105 t以上，隆泰矿也是基于文件的要求，设计其生产能力为9×105 t。如果先开采7下#煤层，矿井很难达到产能要求。

按照煤炭市场的需求，先开采7下#煤层。由于该煤层较薄，目前，并没有适合其的回采工艺和设备，而且其产量较低。由于煤层顶板存在伪顶，就会造成煤质差、矿井效益差，进而使得矿长期处于严重亏损的状态，严重影响了职工的收入和正常生活，影响企业和社会的稳定发展。

如果先行开采9+10#煤层，矿井会尽快投产并达产。隆泰矿9+10#煤层的煤质好，煤层较厚，非常适合综采，而矿的生产、经营等各项工作都步入了正轨，未来，它将会为政府、主体企业作出应有的贡献。所以，从生产、经营、企业发展、企业稳定等各方面来看，变更7下#煤层和9+10#煤层的开采顺序是非常必要的。

为了保证矿井的长远发展，其下一步将向南部延伸。由于南部7下#煤层局部可采，如果等现井田储量全部采完再转移到矿井南部生产，按照下行开采的顺序，9+10#煤层将不能布置工作面。这样，将会严重制约矿井的产量，并且矿井衔接也将出现较大的问题，不能保证其正常、健康的发展。

4 变更煤层开采顺序的可行性分析

4.1 比值判别法

使用该方法可参考式（1）：

K=H/M2. （1）

式（1）中：K为两层煤间距与下层煤采高的比值；H为两层煤的间距，m；M2为下层煤的采高。

由垮落上行顺序开采的生产实践和研究可知，当比值K>7.5时，先采下层煤，同时，可以在上层煤层中进行正常的采掘活动。

经计算，K=13.56>7.5，所以，先开采9+10#煤层不会影响7下#煤层的正常采掘活动。

4.2 数理统计分析法

北京开采所根据我国煤矿上行开采部分实例分析得出，受下部一个煤层采动影响的上行开采的必需层间距H的计算公式为：

H≥1.14M2+4.14+Ms. （2）

式（2）中：M为下层煤采高，m；Ms为上层煤厚度，m。

由此可得，上行开采必需的层间距为12.5 m，7下#煤层与9+10#煤层的间距为35 m，远远大于上行开采必需的层间距12.3 m，所以，可以进行上行开采。

4.3 “三带”分析法

9+10#煤层顶板石灰岩抗压强度为51.3 MPa，抗拉强度为1.89 MPa，抗剪强度为3.93 MPa，顶板稳定性较好。开采空间和垮落岩层本身的空间可由顶板下沉和垮落岩石碎胀后填满。

垮落带公式为：

HK=[（100）ΣM/（2.1ΣM+16）]±2.5. （3）

在式（3）中，M=2.58 m，经过计算得，H KMAX=14.5 m，HKMIN=9.5 m。

由此可知，7下#煤层与9+10#煤层的间距为35 m左右，远大于14.5 m，所以，不会影响7下#煤层的正常开采。

4.4 导水裂隙带高度分析

9+10#煤层顶板为坚硬石灰岩，导水裂隙带最大高度按以下公式计算：

Hd=[100ΣM/1.2ΣM +2.0]+8.9. （4）

代入数值得，Hd为59.52 m，远大于35 m。

由此可知，即使开采9+10#煤层，导水裂隙带的高度已经超过了7下#煤层，7下#煤顶板含水层的水会由于9+10#煤层的开采而疏放。7下#煤层底板细粒砂岩单向抗压强度为28.6 MPa，抗拉强度为1.27 MPa，抗剪切强度为3.53 MPa，所以，其稳定性属中等，含水性微弱，不会因为7下#煤的含水层对9+10#煤层的开采造成影响。

4.5 上行开采的成功经验

根据突出煤层的开采办法，必须先开采保护层，保护层分为上保护层和下保护层。国内很多煤矿采用上行开采顺序都取得了成功，而开采结果证明，开采下部煤层不会破坏上部煤层。

5 结论

通过上述必要性和可行性分析，先行开采9+10#煤，在技术上是可行的，经济上是合理的，尤其在目前煤炭市场形势急剧低迷，企业面临困难的时候，先开采煤层较厚、煤质较好的9+10#煤层十分必要。同时，此分析也将为其他矿区类似条件下的煤层开采提供了有利的借鉴，进而提高员工的人均收入，使员工安居乐业、家庭和谐，为企业和社会的稳定发展作出贡献。

作者简介：刘瑞鹏（1986—），男，山西忻州人，助理工程师，2011年毕业于河北联合大学采矿专业（本科）。

〔编辑：白洁〕

Abstract： By analyzing the reverse program mining conditions， geological conditions and production practices Longtai mine， both explained the feasibility and necessity of anti-mine exploration program from technical theory and practical production， and for anti-mine program mining provides a scientific basis.

Key words： Longtai mine； anti-mining program； seam thickness； seam pitch