潘三矿西三C组煤下部采区煤层群开采方案的思考

唐义川

摘要：为研究煤层群开采方案，以潘三矿西三C组煤下部采区11-2煤和13-1煤开采顺序为研究对象，对传统从上向下依次开采煤层存在问题的研究，提出了先开采下层11-2煤后开采上层13-1煤的方案。根据顶板岩层“三带”规律及突出危险煤层瓦斯治理模式研究表明，开采下层11-2煤再开采13-1煤是可行的，能够实现工作面安全、高效、快速投产，同时能减少投资等目标。

Abstract： In order to study the mining scheme of coal seam group， taking the 11-2 Coal and 13-1 coal mining sequence in the lower coal mining area of the three C group of the pan three mine as the research object， the scheme of mining the upper layer 13-1 coal after mining the lower 11-2 Coal is proposed. According to the "three belt" rule of the roof rock stratum and the study of the gas control model of the outburst dangerous coal seam， it is proved that it is feasible to exploit 13-1 coal in the lower layer of 11-2 Coal and to realize the safety， high efficiency and rapid production of the working face， and reduce the target of investment.

關键词：瓦斯；突出危险区；地面钻井；三带；煤层群

Key words： gas；outburst danger area；surface drilling；three belt；coal seam group

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）33-0118-03

1 矿井及采区概况

1.1 矿井概况

潘三矿隶属于淮南矿业（集团）有限责任公司，位于安徽省淮南市西北部，距淮南市约34km。矿井于1979年6月10日开工建设，1992年11月1日建成投产。矿井设计生产能力3.0Mt/a。2009年，矿井扩建后生产能力为5.0Mt/a。

1.2 采区概况

西三C组煤下部采区位于矿井西部，北起西翼-810m胶带机大巷，南至F49、F19断层，东起ⅩⅢ勘探线，西至潘三-丁集井田边界。采区走向长1000～3000m，倾向长800～1500m，面积约3.14km2。采区开采11-2及13-1两个煤层，其中11-2煤层上限标高为-820m，下限标高为-880m，13-1煤层上限标高为-730m，下限标高为-800m，对应地面标高为+21～+26.6m。

本区位于董岗郢次级向斜轴部及南翼和叶集次级背斜两翼，区内构造地质条件较简单，小型断层较发育，断层以近东西走向为主，煤层赋存平缓、稳定，煤岩层产状230～30°∠1～10°。区内13-1煤煤厚2.3～4.67m，均厚3.7m，11-2煤煤厚0.68～4.18m，均厚2.23m；本区13-1煤与上覆16-1煤平均层间距为88.3m，11-2煤与上覆13-1煤平均层间距为78.0m；与下伏8煤煤平均层间距为80.2m。本区13-1煤和11-2煤均位于突出危险区；13-1煤内瓦斯压力位于4.2～7.0MPa之间，瓦斯涌出量为20～30m3/min；11-2煤瓦斯压力位于3.3～5.0MPa之间，瓦斯涌出量大于25m3/min。

2 传统开采煤层群存在的问题

根据矿井传统开采方法，先回采上层13-1煤，然后再回采下层11-2煤，经过多年的实践经验，目前开采工艺及技术已经比较成熟，能够满足矿井正常安全生产，但是此种开采技术仍存在以下问题：

2.1 瓦斯治理困难

由于该区域11-2煤及13-1煤均处于突出危险区，瓦斯压力及瓦斯含量非常大，如果按照以往开采顺序及开采工艺，先开采13-1煤，再回采11-2煤，需分别对13-1煤、11-2煤进行打钻抽采，消除煤层的突出危险性，降低瓦斯含量后方可掘进和回采。

2.2 工作面内布置巷道多

采用从上向下依次开采顺序，13-1煤及11-2煤需分别布置瓦斯综合治理巷，13-1煤及11-2煤每个工作面均需布置2条瓦斯综合治理巷，巷道工程量大，工期长。瓦斯治理巷道布置情况见图1。

3 从下向上开采煤层群的思考

若首先开采下层11-2煤将会存在以下问题：①开采下层煤对上煤层的影响；②瓦斯治理方面的问题，现就以上问题进行分析。

3.1 开采下层煤对上煤层的影响

先开采下部煤层一般对上部煤层影响较大，因为在采下部煤层时，受到矿压的影响，除了会对主采煤层的底板下一定范围内会产生破坏以外，煤层上部岩层由于受到重力、矿压等各方面因素影响，会形成“三带”，垮落带、裂隙带、弯曲带。在所采煤层受到水害影响时，垮落带、裂隙带也被称为矿井导水裂隙带。导水裂隙带的高度主要跟所采煤层的采高、构造、顶底板岩性、主采煤层的物理特性有关。

现就西三C组煤下部采区开采11-2煤之后“三带”计算如下：

3.1.1 煤层垮落带的计算：

根据以上计算得知，11-2煤回采之后上覆岩层垮落带14.7m，导水裂隙带最大39.7m，而11-2煤与上覆13-1煤平均层间距为78.0m，先开采11-2煤之后未对13-1煤造成断裂破坏，13-1煤处于弯曲下沉带中。

3.2 瓦斯治理方面的问题

3.2.1 11-2煤工作面

11-2煤处于突出危险区域，轨、运顺掘进采用瓦斯综合治理巷下向穿层钻孔掩护，抽采轨、运顺的瓦斯；穿层钻孔按抽采半径为5m布置布置，超前煤巷工作面不小于200m；钻孔控制掘进巷道两侧轮廓线外至少各15m。

回采11-2煤层时，则利用工作面顺层孔和施工在瓦斯综合治理巷内的顶板孔进行抽采。

3.2.2 13-1煤

根据前文“三带”描述，13-1煤由于受到11-2煤采動影响，处于弯曲下沉带中，此时煤体受到扰动，煤层裂隙发育，煤层中的瓦斯将通过事先已施工完毕的地面钻孔进行抽采；同时在11-2煤顶板的瓦斯综合治理巷内向上施工穿13-1煤层钻孔进行拦截抽采瓦斯，实现对13-1煤的瓦斯综合治理。

3.2.3 小结

11-2煤工作面设计布置4条巷道（轨顺、运顺和瓦斯综合治理巷），采用U型通风（即运顺进风，轨顺回风）；在开采11-2煤关键保护层的同时，利用布置在11-2和13-1煤层间的瓦斯综合治理巷和地面钻井，形成“走向上双巷左右拦截，垂向上与地面钻井上下拦截的立体瓦斯抽采”模式，实现对11-2和13-1煤的联合治理，具体见图2。

先开采下层11-2煤的优点：

①投资少：每个13-1煤工作面均可以减少2条瓦斯综合治理巷及轨、运顺钻孔。②工期短：由于13-1煤瓦斯大部分通过地面钻井抽出，减少了13-1煤工作面瓦斯综合治理巷的施工工期及13-1煤打钻工期。③瓦斯治理效果好：13-1煤受到采动影响，煤体裂隙发育，受到11-2煤采用影响之后大部分瓦斯通过地面钻井抽出，使13-1煤由突出煤层变成无突出危险煤层，安全的煤层，能实现13-1煤的安全快速回采。

4 结论

西三C组煤下部采区选择优先开采下层11-2煤再开采上层13-1煤的方案是可行的，也是安全的、经济的。

参考文献：

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