隆泰礦反程序開采的必要性與可行性分析

摘 要：通過分析反程序開采的條件，結合隆泰礦的地質條件和生產實踐，從技術理論和現實生產兩個方面闡述了該礦進行反程序開采的可行性和必要性，并為該礦反程序開采提供了科學依據。

關鍵詞：泰隆礦；反程序開采；煤層厚度；煤層間距

中圖分類號：TD821 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.05.068

1 概述

隆泰礦的初步設計是由山西春成煤礦勘察設計有限公司編制的，經晉煤辦基發〔2010〕1634號于2010-12-06批復；初步設計變更是經過晉煤基局發〔2014〕116號于2014-05-15批復，設計先行開采7下#煤層，再開采9+10#煤層。如果按照設計順序開采，將會引發一系列問題，不利于企業的長遠發展。根據晉煤行發〔2013〕880號文件的有關規定，該礦認真分析和研究了7下#煤層和9+10#煤層的開采順序，決定變更7下#煤層和9+10#煤層的開采順序。

2 煤層開采的條件

7下#煤層位于太原組中部，煤層厚度為0.00～1.05 m，平均厚度為0.56 m，可采區煤厚平均為0.75 m，煤層結構簡單，不含夾矸，層位穩定，主要可采范圍在井田西北部，南部僅HS-1、404號鉆孔一帶達到了可采厚度。頂板巖性主要為泥巖、砂質泥巖，局部為炭質泥巖，底板巖性主要為泥巖、砂質泥巖，局部為粉砂巖、細粒砂巖，屬于局部可采的較穩定煤層。

9+10#煤層位于太原組下段的頂部，上距7下#煤層21.20～52.90 m，平均距離35 m，煤層厚度為1.15～3.90 m，平均厚度為2.58 m，煤層分布穩定。除了102、鐵6、JH號鉆孔受斷層影響，煤層變薄外，其余鉆孔煤層厚度均在2.00 m以上，煤層結構比較簡單，含0～2層夾矸。煤層直接頂板為泥巖、砂質泥巖，老頂為K2石灰巖，底板巖性主要為砂質泥巖、泥巖，局部為細粒砂巖，偶見炭質泥巖，屬于全區穩定可采煤層。

3 變更煤層開采順序的必要性

7下#煤層薄，構造多，開采難度大。7下#煤厚度在0.8 m左右，分布不均勻。按晉政發〔2009〕10號、18號文件的要求，對于單獨保留的礦井，要求其生產能力達到9×105 t以上，隆泰礦也是基于文件的要求，設計其生產能力為9×105 t。如果先開采7下#煤層，礦井很難達到產能要求。

按照煤炭市場的需求，先開采7下#煤層。由于該煤層較薄，目前，并沒有適合其的回采工藝和設備，而且其產量較低。由于煤層頂板存在偽頂，就會造成煤質差、礦井效益差，進而使得礦長期處于嚴重虧損的狀態，嚴重影響了職工的收入和正常生活，影響企業和社會的穩定發展。

如果先行開采9+10#煤層，礦井會盡快投產并達產。隆泰礦9+10#煤層的煤質好，煤層較厚，非常適合綜采，而礦的生產、經營等各項工作都步入了正軌，未來，它將會為政府、主體企業作出應有的貢獻。所以，從生產、經營、企業發展、企業穩定等各方面來看，變更7下#煤層和9+10#煤層的開采順序是非常必要的。

為了保證礦井的長遠發展，其下一步將向南部延伸。由于南部7下#煤層局部可采，如果等現井田儲量全部采完再轉移到礦井南部生產，按照下行開采的順序，9+10#煤層將不能布置工作面。這樣，將會嚴重制約礦井的產量，并且礦井銜接也將出現較大的問題，不能保證其正常、健康的發展。

4 變更煤層開采順序的可行性分析

4.1 比值判別法

使用該方法可參考式（1）：

K=H/M2. （1）

式（1）中：K為兩層煤間距與下層煤采高的比值；H為兩層煤的間距，m；M2為下層煤的采高。

由垮落上行順序開采的生產實踐和研究可知，當比值K>7.5時，先采下層煤，同時，可以在上層煤層中進行正常的采掘活動。

經計算，K=13.56>7.5，所以，先開采9+10#煤層不會影響7下#煤層的正常采掘活動。

4.2 數理統計分析法

北京開采所根據我國煤礦上行開采部分實例分析得出，受下部一個煤層采動影響的上行開采的必需層間距H的計算公式為：

H≥1.14M2+4.14+Ms. （2）

式（2）中：M為下層煤采高，m；Ms為上層煤厚度，m。

由此可得，上行開采必需的層間距為12.5 m，7下#煤層與9+10#煤層的間距為35 m，遠遠大于上行開采必需的層間距12.3 m，所以，可以進行上行開采。

4.3 “三帶”分析法

9+10#煤層頂板石灰巖抗壓強度為51.3 MPa，抗拉強度為1.89 MPa，抗剪強度為3.93 MPa，頂板穩定性較好。開采空間和垮落巖層本身的空間可由頂板下沉和垮落巖石碎脹后填滿。

垮落帶公式為：

HK=[（100）ΣM/（2.1ΣM+16）]±2.5. （3）

在式（3）中，M=2.58 m，經過計算得，H KMAX=14.5 m，HKMIN=9.5 m。

由此可知，7下#煤層與9+10#煤層的間距為35 m左右，遠大于14.5 m，所以，不會影響7下#煤層的正常開采。

4.4 導水裂隙帶高度分析

9+10#煤層頂板為堅硬石灰巖，導水裂隙帶最大高度按以下公式計算：

Hd=[100ΣM/1.2ΣM +2.0]+8.9. （4）

代入數值得，Hd為59.52 m，遠大于35 m。

由此可知，即使開采9+10#煤層，導水裂隙帶的高度已經超過了7下#煤層，7下#煤頂板含水層的水會由于9+10#煤層的開采而疏放。7下#煤層底板細粒砂巖單向抗壓強度為28.6 MPa，抗拉強度為1.27 MPa，抗剪切強度為3.53 MPa，所以，其穩定性屬中等，含水性微弱，不會因為7下#煤的含水層對9+10#煤層的開采造成影響。

4.5 上行開采的成功經驗

根據突出煤層的開采辦法，必須先開采保護層，保護層分為上保護層和下保護層。國內很多煤礦采用上行開采順序都取得了成功，而開采結果證明，開采下部煤層不會破壞上部煤層。

5 結論

通過上述必要性和可行性分析，先行開采9+10#煤，在技術上是可行的，經濟上是合理的，尤其在目前煤炭市場形勢急劇低迷，企業面臨困難的時候，先開采煤層較厚、煤質較好的9+10#煤層十分必要。同時，此分析也將為其他礦區類似條件下的煤層開采提供了有利的借鑒，進而提高員工的人均收入，使員工安居樂業、家庭和諧，為企業和社會的穩定發展作出貢獻。

作者簡介：劉瑞鵬（1986—），男，山西忻州人，助理工程師，2011年畢業于河北聯合大學采礦專業（本科）。

〔編輯：白潔〕

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