官板烏素煤礦6煤層大采高下圍巖類型評價

摘 要：作者以官板烏素煤礦為研究對象，分析研究該礦609工作面采煤方法選擇的合理性，依據(jù)選擇合理采煤方法的原則，對該礦609工作面相關工程地質情況和巖石力學情況進行分析，對其6號煤609工作面圍巖條件進行了研究。結果表明，6煤頂板為Ⅰ類頂板（不穩(wěn)定）至Ⅱ類頂板（中等穩(wěn)定）。

關鍵詞：大采高；放頂煤；數(shù)值模擬；煤壁片幫

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.086

從厚煤層儲量比例來看，我國具有厚煤層達44.8%，厚煤層的高效開采對實現(xiàn)我國煤礦企業(yè)的高產高效具有重大現(xiàn)實意義[1]。目前厚煤層開采方法已經發(fā)展為放頂煤、分層開釆、大采高等多種方法[2，3]。要實現(xiàn)煤炭高產高效，需結合相應的開采技術條件和煤層工程、水文等地質條件進行合理的選取和應用。所以，研究并確定針對厚煤層的最優(yōu)開采方法，因當在確保安全生產情況下，根據(jù)所開采礦體賦存情況，從資源回收率，礦山企業(yè)的投資及生產成本、高產高效為出發(fā)點，優(yōu)選最佳采煤工藝方法[4]。

1 礦山概況

官板烏素煤礦地處準格爾煤田，礦區(qū)區(qū)內地形地貌以黃土高原為主，受雨水沿地形沖蝕嚴重，地貌復雜，沖溝發(fā)育，溝壑縱橫，海拔最高達1366m，最低達870m。

太原組是該礦區(qū)的主要含煤地層，其中主要可采煤層為6號煤，其分布于該組中部區(qū)域。依據(jù)鉆孔數(shù)據(jù)，煤層底板最低標高899m，最高標高1044m，煤層最小埋深133m，最大埋深305m，平均深度220m。層位較穩(wěn)定，厚度較大，全區(qū)可采；煤層厚度最大為8.5m，最小為1.9m，均厚6.5m；6號煤層厚度達6.0m以上的煤層占全區(qū)煤層80%，厚度在7.0m以上達45%。

2 巖石力學實驗及煤巖類型

巖石力學實驗主要是為了測定煤層頂?shù)装鍘r性，確定圍巖性質對煤礦開采而言至關重要，煤層圍巖的力學性質決定礦山開采工程中巷道支護類型、采場頂板控制方式等。因此研究煤層及圍巖的力學性質及，煤巖類型對于礦山開采工藝的選取必不可少。

2.1 6號煤煤層煤巖性質

針對6號煤層，要研究確定其最佳采煤法，就測定其頂板巖性及其巖石力學性質。6號煤頂板巖性包括泥巖及砂質泥巖，1號鉆孔煤頂板泥巖厚度達19m，占整個頂板厚度70%，粉砂巖占頂板厚度18%，中砂巖占頂板厚度13%；2號鉆孔中，頂板中所含泥巖及砂質泥巖層厚19m，為頂板總厚73%，粉砂巖占頂板厚度19.0%，中砂巖占頂板厚度9%；6號煤層底板主要巖性為細砂巖，夾有部分雜砂巖。

2.2 巖石力學參數(shù)測定

確定合理的頂板類型，首先要以煤層及其頂?shù)装鍘r性特征和力學特征為基礎，需要對所研究對象的6號煤層609工作面煤層頂?shù)装鍘r性及物理力學參數(shù)、6號煤硬度系數(shù)進行巖石力學試驗，具體包含煤和頂?shù)装鍘r石的抗壓、抗剪、抗拉強度，巖石容重。見表1和表2。

2.3 煤及圍巖類型評價

煤及圍巖類型評價主要目的是依據(jù)煤層及圍巖的力學參數(shù)，確定煤層、圍巖類型，為工作面開采工藝選取提供參考依據(jù)。

（1）煤層類型。依據(jù)相關巖石力學試驗及現(xiàn)場取芯結果，可確定6號煤層具體特征為：位于太原組上部，最小厚度1.7m，最大厚度8.0m，均厚6.5m，認定為主要可采煤層。該煤層結構單一，夾矸數(shù)量少，夾矸巖性以炭質泥巖為主，整體呈西厚東薄。頂?shù)装逡阅鄮r為主要巖性。6號煤層硬度較小，節(jié)理裂隙較發(fā)育。

（2）6號煤層頂板。MT554-1996是直接頂在我國的分類標準，依據(jù)這一標準，按照第一次垮落距離劃分：極穩(wěn)定頂板、不穩(wěn)定頂板、穩(wěn)定頂板、中等穩(wěn)定頂板四大類。依據(jù)6號煤巖石力學數(shù)據(jù)和巖石特性，以泥巖。砂質泥巖、煤為主要巖性特征的直接頂進行試驗時，可發(fā)現(xiàn)具有黑色特征的泥巖巖樣常常發(fā)生巖層斷裂現(xiàn)象，抗壓強度不大于40MPa，最終可認定6煤頂板為Ⅰ類頂板（不穩(wěn)定）至Ⅱ類頂板（中等穩(wěn)定）。

3 結束語

確定了官板烏素煤礦6煤層的巖石力學參數(shù)及煤巖類型。6煤層頂板為砂質泥巖，可發(fā)現(xiàn)具有黑色特征的泥巖巖樣常常發(fā)生巖層斷裂現(xiàn)象，抗壓強度不大于40MPa，最終可認定6煤頂板為Ⅰ類頂板（不穩(wěn)定）至Ⅱ類頂板（中等穩(wěn)定）。

參考文獻：

[1]陳鵬宇，袁廣玉.大采高綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究與分析[J]. 科學技術與工程，2013（30）：9007-9011.

[2]閆少宏，于雷，徐剛，劉全明.大采高綜采工作面產量再提高的回采工藝研究[J].煤炭科學技術，2015（08）：1-6.

[3]楊娟.大采高綜采工作面末采階段來壓規(guī)律與頂板控制技術[J]. 煤炭工程，2015（10）：54-57.

[4]范志忠，毛德兵，徐剛，王東攀.大傾角大采高綜采面傾向長度尺度效應分析[J].煤炭學報，2016（03）：581-585.

作者簡介：烏力吉門都（1985-），男，蒙古族，內蒙古鄂爾多斯人，碩士研究生，主要研究方向：采礦系統(tǒng)工程。endprint