紫金煤业6101工作面顶煤冒放性分析

侯彦斌

（山西煤炭运销集团晋中紫金煤业有限公司，山西 晋中 030600）

1 紫金煤业6101综放工作面地质概况

山西煤炭运销集团晋中紫金煤业有限公司位于榆次区城北约20km处的乌金山镇东蒜峪一带，隶属乌金山镇管辖。其地理坐标为：东经112°46′22″～112°51′29″，北纬 37°37′45″～37°52′29″。井田面积22.7831km2，矿井生产能力1.2Mt/a。6号煤层开采深度118～148m，工作面上方地表为山区丘陵，地应力较大，煤层厚度约5.6m。6号煤层赋存于二叠系山西组地层下部，根据巷道掘进资料及钻孔柱状图，局部煤层下部含0.02～0.05m炭质泥岩夹矸。6号煤普氏硬度（f）在2～3，工作面原始瓦斯含量为8.4475m3/t，属高瓦斯工作面，6101工作面回采过程中预测最大涌水量为120m³/h，正常涌水量为 50～80m³/h。

2 紫金煤业6101综放工作面生产概况

紫金煤业6101综放工作面采用走向长壁、后退式大采高低位放顶煤一次采全高全部垮落式综合机械化采煤法。本工作面切眼斜距长292m。煤层平均厚度5.6m，工作面采高3.2±0.1m，循环进度0.8m，顶煤平均厚度2.4m，割煤回收率为98%，放煤回收率为92%，一采一放为一个循环，循环产量为： 1018.3（t），放顶煤产量675.8（t）。

工作面采用端部割三角煤斜切进刀，进刀距离45m。推溜采用液压支架推溜千斤顶以支架为支点向前推移大溜，移架则以大溜为支点，采用液压支架推溜千斤顶回收时向前移架；推溜、移架均以本架操作方式进行。采用分段多轮顺序放煤法，放煤步距为0.8m，即一刀一放，顶煤从正规2#架开始向后溜放煤，工作面的采放比为1:0.75。

3 紫金煤业6101综放工作面冒放性分析

工作面顶煤冒放性分析主要分为2步：（1）根据矿井煤层地质情况，选取隶属度评价指标；（2）计算矿井隶属度指标，并对矿井开采技术进行评价[1-3]。

3.1 紫金煤业6101综放工作面冒放性隶属度指标

影响放顶煤冒放性的主要因素是地质因素即煤层赋存条件。而煤层赋存条件对顶煤冒放性的影响主要体现在煤层开采深度、煤层厚度及强度、煤层结构及完整性、顶板岩性强度及厚度等几个方面[4-5]。因此本文采用模糊隶属度评价法，对6号煤冒放性进行分析。

表2 综放工作面冒放性指标

表3 顶煤冒放性影响因素权重分配

3.2 紫金煤业6101综放工作面冒放性隶属度指标

（1）采深与煤层强度之比值与隶属度值

μ1=H/Rc=12.68～15.91（工作面采深取118～148mm，参考 S2108工作面Rc取9.3MPa），所以μ1=0.8。

（2）直接顶岩性与隶属度值

该工作面直接顶初次垮落步距为8～15m，直接顶类别为Ⅱ类，μ2=0.8。

（3）老顶级别与隶属度值

老顶初次来压时的循环末阻力：

式中：

Pmo-老顶初次来压时的循环末阻力，kN/m2；

DH-老顶来压强度当量，kN/m2；

M-采高，取3.2m；

N-直接顶充填系数，即直接顶厚度h1与采高M的比值；

L0-老顶初次垮落步距，25～30m，取30m。根据分级基础，520＜Pmo≤620，128.4～188.3，老顶属于Ⅲ级，μ3=0.70。

（4）采放比与隶属度值

工作面采煤高度为3.2m，放煤高度为2.4m，采放比为1:0.75，工作面煤体强度取f=2.5，查表2可知，μ4=0.70。

（5）煤层节理裂隙间距d与隶属度值

根据该矿6号煤的情况，暂按9.3MPa考虑，查表2.1可知，μ5=0.9。

（6）夹矸层厚度与隶属度值

根据地质资料，该工作面6号煤层一般含1层夹矸，厚约0.05m，且夹矸位于煤层下部，不影响顶煤冒放，μ6=1.0。

3.3 紫金煤业6101综放工作面冒放性评价

综放工作面冒放性评价指标u=采用指标×权重系数，然后进行累加。根据煤矿相关规程，通常u大于0.8，适宜综放开采，工作面回采率满足规程规范；u在0.65～0.8，中等程度适宜综放开采，应取某些针对性措施，使得工作面回采率满足规范要求，u在0.65以下不适宜综放开采。

紫金煤业6101工作面顶煤整体冒放性的隶属度u= ∑Aiui =0.23×0.8+0.12×0.8+0.1×0.7+0.14×0.7+0.1 4×0.9+0.12×1.0+0.15×1.0=0.84，u值处于 0.8～0.9 之间，该工作面顶煤冒放性好，适宜采用放顶煤开采。

综上分析，设计认为本工作面煤层顶煤冒放性好，适合采用综采放顶煤开采。

4 结论

本文以紫金煤业6101综放工作面为研究背景，主要从6号煤赋存地质特征角度出发，通过隶属度分析法，对综放工作面冒放性进行分析，得出以下结论：

（1）煤层硬度变化较大，在实际生产过程中，应注意加强放煤口管理，采用专职放煤工，保证放煤口顺畅。

（2）工作面属于高瓦斯工作面，地质构造复杂，区域内有小断层构造，在实际生产中，应加强支护同时加强瓦斯监测，防止瓦斯集聚。

（3）工作面涌水量较大，顶板淋水现象严重，一方面对工作面生产运输系统、轨道运输系统产生不利影响，另一方面恶化工作面生产环境，不利于安全生产。在煤矿生产过程中，应加强工作面水文地质条件勘察，对工作面回采范围内涌水量大小、分布及导水裂隙带特征进行论证分析，保证井下安全生产。

（4）工作面回采范围内有4条隐伏小断层，断层落差在0.6～1.2m之间。在实际回采过程中，工作面过断层应考虑断层对瓦斯、工作面涌水及顶板稳定性影响，保证过断层期间的安全生产。