3煤总结.docVIP

前 言 兖州矿区位于鲁西南平原，是我国煤炭工业现代化矿井建设的重点。由于煤系地层普遍被巨厚的第四系含水砂砾层覆盖，对矿井的现代化生产构成了严重威胁。因此，在矿井设计中留设了较大尺寸的防水煤柱，致使煤炭资源大量积压浪费。例如，1995年10月山东省煤管局批复了杨村煤矿井田境界局部调整方案,为杨村煤矿新增地质储量8129.1万吨,其中特厚煤层3煤的地质储量为4617.1万吨,然而,新增加的地质储量中，80m防水煤柱和境界煤柱为3235.1万吨,占新增地质储量的70.7％。据统计，兖州矿区的防水煤柱储量近5亿吨。而与兖州煤田沉积条件类似的济宁、巨野，腾南、腾北等煤田。仅3煤的防水煤往储量就分别为1.7、9.4、0.4、0.21亿吨，总量达11.7亿吨。上述防水煤柱压煤储量均是按照综合机械化分层开采（简称为综采）开采条件留设的，然而，煤矿已经发展到目前的以综合机械化放顶煤开采（简称为综放开采）为主。综放开采是将特厚煤层的全层厚度一次就采放出来的一种高产高效采煤方法，与分层开采相比，其开采强度大大增加，采煤生产成本明显降低，但由于综放开采的一次开采厚度明显大于分层综采的初次开采厚度，其覆岩破坏规律也与分层开采情况有着明显不同，冒、裂高度显著增大，更缺乏在浅部受第四系底部含水层威胁情况下进行不疏降顶水采煤的实践经验。随着生产的发展，在兖州矿区甚至华东地区，如何尽快解决综合机械化放顶煤开采条件下的水体下采煤问题也成为当务之急。 1983～1997年兖州矿业（集团）公司兴隆庄煤矿进行了大量的水体下采煤研究其中主要为： 1987～1995年进行分层综采顶水提高开采上限试验研究，对综采分层开采条件下覆岩破坏规律有了较深入全面的认识，形成了探测覆岩破坏高度的技术体系；将防水煤柱从原设计80m缩小到约51 m，取得了巨大的经济和社会效益，技术达到国际先进水平； 1995～1997年进行综放顶水开采及提高回采上限的试验研究，对深部（基岩厚大于100m）综放开采条件下覆岩破坏规律有了一定的认识，将防水煤柱从原分层开采的80m缩小到综放开采的78m和采一放二（采上分层放下二分层）的66m，取得了巨大的经济和社会效益，技术达到国际先进水平。 然而，兴隆庄矿上述研究工作一方面都是从深部工作面逐渐缩小防水煤柱实现顶水开采，即留设防水煤柱开采，另一方面所获得的覆岩破坏规律均为中-深部覆岩条件（大于78m）的。而杨村矿3煤首采面,为仰斜工作面，煤柱厚度变化在30～80m之间。具有煤柱厚度变化大，最小煤柱尺寸小的特点。在巨厚含水砂层条件下，在30～80m的防水煤柱内采综采用放顶煤开采平均8.0m厚的煤层，还没有成功的经验可循。 因此，1997年，兖州矿业(集团)公司杨村矿、煤炭科学研究总院北京开采所和兖州矿业(集团)公司科技中心， 试验条件与试验研究情况概述 矿井概况及地质采矿条件 矿井及首采工作面概况 1、矿井概况 杨村煤矿位于兖州煤田西北部，井田内地势平坦，地面标高＋40m～＋47m，自东北向西南缓慢下降，泗河流经本矿东部，目前3煤改造工程完成后，矿井年生产能力将达到100万吨，主要开采3煤和16上、17层薄煤层。采用立井双翼单水平上山采区分区开拓布置，大巷水平-273m，总回水平-190m。目前矿井排水能力已达1100m3/h。 图1-1 兖州井田分布示意图 2、首采工作面基本情况 首采工作面位于矿井第7勘探线南侧, 该面东到孛椤树四号断层，北到井田边界（与杨庄煤矿的分界线），西到总回风巷。为倾斜长壁工作面，见图1-2。工作面倾斜长700m，走向约120m，埋藏深度240～300m，工作面基岩柱垂高30～136m, 工作面煤层厚度5.45～9.11m，平均8.0ｍ，煤层倾角7.8°～16°，平均11.5°。煤层硬度ｆ＝2.07。工作面设计采煤机割煤高度3.0m,放煤高度5.0m,采放比1:1.7。按回采率0.89计算，工作面实际采厚为7.1m。 工作面地质构造较复杂，小断层及裂隙较发育。根据巷道和生产实际揭露。对回采有一定影响的断层有5条（见表1-1）。根据已采过的断层情况看，断层带，特别是断层、裂隙发育处，岩体破碎，冒顶高度有时可达8ｍ左右。断层带充填物较致密，无充水迹象。 煤层结构简单，稳定可采，煤层中夹有少量的夹矸，其岩性以炭质细砂岩、泥岩为主，呈薄层、结核状分布，煤岩类型为半亮型煤，低硫(0.52%)，低灰36.83%，是良好的动力用煤和炼焦配煤。可采储量为59.87万吨。 表1-1 301工作面揭露断层情况一览表