406盘区煤层赋存不稳定条件下开采方案优化

刘　栋

(大同煤矿集团 煤峪口矿，山西　大同　037041)



·技术经验·

406盘区煤层赋存不稳定条件下开采方案优化

刘栋

(大同煤矿集团 煤峪口矿，山西大同037041)

根据大同煤矿集团煤峪口矿14#层406盘区煤层赋存地质条件极其复杂,盘区内揭露7条落差为0.8～4.5 m的断层,其中最长2条断层长达1 500 m和1 800 m的情况，提出了优化盘区巷道系统开采方案，包括回风系统、运输系统、排水系统及顶板管理，为盘区首圈回采工作面减少了115天，同时保证了首采工作面顺利安全生产，对煤峪口矿今后高效开采14#层406盘区煤层有一定的参考作用。

开采方法；断层；巷道；顶板管理

大同煤矿集团煤峪口矿14#层406盘区由于煤层赋存地质条件极其复杂,盘区内揭露7条落差为0.8～4.5 m的断层。其中，最长2条断层长达1 500 m和1 800 m，与煤层煤走向斜交，贯穿整个盘区；盘区内还发育3个长轴为62～185 m的陷落柱。煤层赋存极不稳定，煤层整体分叉为上、下两层煤，煤层东中部厚向两边变薄。该盘区上覆煤层均为1960—1980年开采，既有倾斜长壁后退式开采方法，又有刀柱仓房开采，采空区煤柱应力变化复杂，且积水量大，达到148.4万m3.由于以上原因一直没有开采。

406盘区下压同忻矿石炭纪一盘区7个工作面，3.95 km2，储量达7 400万t, 该盘区工作面计划于2016年1月生产,为不影响同忻矿正常生产及避免该矿406盘区蹬空开采,根据集团公司整体布署及同忻矿衔接安排, 该矿14#层406盘区必须于2014年2月圈出首采面进行开采,解放下压煤层。为此，经过研究与探讨，该矿决定优化406盘区各生产系统，达到生产要求。

1　研究内容

1.1地质概况

14#层406盘区位于煤峪口矿井田中部，北隔矿界煤柱与忻州窑矿相接，南为900大巷(900大巷以南已划归永定庄煤业公司)，西接408盘区以0.8 m不可采线为界，东以14#层不可采线为界。盘区可采范围呈一规则形，东西长约2 510 m，南北长约 890 m，面积2 365 797 m2.

14#层煤层赋存不稳定，盘区西、东均以低于可采0.8 m为界控制，盘区中部煤层厚度最大，煤层分叉为上下两层，上分层厚0.94～1.4 m，下分层厚0.4～4.35 m，上下分层间距为0.8～1.83 m，煤层东中部厚向两边变薄。煤层结构简单局部含1～2层夹石。煤厚0～7.27 m，平均3.12 m.

1.2地质构造

1) 断层。

14#层断层主要根据上覆14-2#层开采揭露推断，参数见表1.

2) 向斜。

14#层406盘区位于煤峪口向斜的南西翼，地层平缓，地层走向呈北西向，倾向北东，倾角3°～5°.根据煤层底板等高线分析，整个盘区呈北低南高，西高东低的趋势。

3) 陷落柱。

表1　14#层断层主要参数表

根据已开采9#、11#、14-2#煤层，推断本盘区14#层发育3个陷落柱，具体特征见表2.

表2　陷落柱特征表

1.3煤层顶底板岩性及与14-2#煤层间距

1) 顶板自14#煤层向上。

a) 伪顶：灰、灰黑色粉砂岩，厚0.1～0.5 m.

b) 直接顶：浅灰色，灰色细砂岩或中粒砂岩，厚2.0～4.0 m.

c) 老顶：大部为灰白色中、粗粒砂岩，厚8.0～10.0 m.

底板岩性：灰色、灰黑色粉砂岩或细砂岩，厚1.0～2.0 m.

2) 14#与14-2#层间距。

14#煤层406盘区与14-2#煤层层间距为9.85～15.19 m，平均11.68 m.

1.4上覆煤层开采情况

1) 该区上覆404、406盘区14-2#层已于1970—1980年开采。东北部原北坡井区14-2#层未采，煤层厚度1.97～3.44 m.采煤方法：大部分工作面为倾斜长壁后退式，只有北东部4个工作面为刀柱仓房开采。

2) 该区上覆12#406、404盘区1970—1980年初已采。煤层厚度：1.55～4.06 m.

3) 该区上覆11#402、404盘区1960—1970年开采。采煤方法为刀柱仓房开采，406盘区1970年后期开采，采煤方法为倾斜长壁后退式开采。

2　优化设计及应用

2.1回风系统

为了尽早实现盘区的独立通风系统，利用14#层408盘区现有巷道，加快406盘区的开拓周期。在408盘区皮带巷尾掘1条1 250 m长的巷道，将14#层406盘区的回风引至西二风井，以满足回风需要，同时进行406盘区总回风巷的开拓，实现多头开拓。

2.2运输系统

在与上层采空区层间距薄，限制煤仓高度的情况下设计主、副2个煤仓及下部2个绕道，为后期加快回采速度创造良好的运输条件。根据900大巷现有巷道，将原有旧406盘区一绕道扩帮挑顶达设计断面，并新掘110 m巷道以满足现煤车的生产条件。由于14#层406盘区煤层与900大巷基本位于同一水平，在保证与14#层煤层4 m层间距的同时，煤仓垂深仅有11.7 m，直径为8 m的煤仓容量为593.2 t,不能满足正常生产需要。根据这一情况，在406盘区重新布置406二绕道及406二煤仓作为辅助出煤系统，当一绕道煤仓满仓时，辅助煤仓可以继续服务生产。利用900大巷的旧绕道进行406盘区下部车场开拓期间的车辆调度，减少部分绕道的掘进236 m，节约开拓时间3个月。在406二绕道里施工一132 m运料斜井，作为掘进及回采运输使用。

2.3排水系统

406盘区各煤层积水主要集中在14#层盘区中、东部(煤峪口向斜轴附近)，3#、9#、11#、14-2#层累计积水面积110.7万m2，积水量148.4万m3.根据这一情况，在406盘区下部布置主、副2个长度为56 m容水量为1 455 m3的水仓，便于采区排水使用。盘区下部先开拓大容量水仓，保证采掘期间的排水能力，盘区开拓施工实行有掘必探，提前编制探放水设计，并配备大功率探水设备，减少水患影响，保证安全生产。

2.4顶板管理

该盘区上覆煤层均为1960—1980年开采，既有倾斜长壁后退式开采方法，又有刀柱仓房开采，采空区煤柱应力变化复杂，处于断层带，煤层赋存极不稳定，煤层整体分叉为上、下两层煤，煤层东中部厚向两边变薄。为了减少采掘时间，降低成本，采掘工作面巷道布置沿断层走向线留保护煤柱，尽量减少采掘期间过断层的次数，从设计上为加快采掘速度创造条件。巷道分阶段布置不同支护形式，在遇断层下方加强支护，保证采掘过程中安全生产。

3　结　语

通过优化开采方案，解决开采断层带等不稳定煤层、积水量大等地质困难，利用14#层408盘区巷道施工14#层406盘区总回风巷，将回风引至西二风井，解决回风系统形成时间长的问题，同时圈出首采工作面减少115天时间。通过采用该优化方案，首采工作面在5个月顺利完成回采任务，产量达32万t.

[1]胡绍祥,李守春.矿山地质学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2008:56-58.

[2]郭光华.薄煤层开采安全高效技术探析[J].煤矿安全,2009(2):77-79.

[3]煤炭工业部.煤炭工业矿井设计规范[S].北京：中国设计出版社,1999:14-15.

[4]徐永圻.煤矿开采学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2008:233-240.

Optimization Mining Scheme under the Condition of 406 Panel Coal Seam Occurrence Unstable

LIU Dong

Datong coal mine group Meiyukou coal mine 14#layer 406 panel coal seam occurrence geological conditions is extremely complex. Panel shows seven faults which are 0.8～4.5 m drop, and the longest two faults are 1 500～1 800 m. Puts forward the optimizing mining scheme of panel roadway system, includes air return system, transport system, drainage system and roof control. Reduces 115 days for panel mining working face in the first time, at the same time guarantees the first mining face for safety production. It has a certain reference value for efficient mining 14# 406 panel coal seam in Meiyukou coal mine in future.

Mining method; Fault; Roadway; Roof management

2016-02-22

刘栋(1988—)，男，山西大同人，2011年毕业于华北科技学院，助理工程师，主要从事煤矿开采与设计工作(E-mail)249715750@qq.com

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