何家塔煤矿上行开采研究
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摘要
煤层群层间、厚煤层分层间，一般采用下行式开采，但在一些特殊情况下采用上行开采式开采则可能会收到更好的效果。何家塔煤矿有三层可采煤层，从上到下依次为3-1煤、4-2煤和5-2煤，其中3-1煤和4-2煤属薄煤层，5-2煤为厚煤层。如果采用传统的下行开采，即按3-1煤→4-2煤→5-2煤顺序开采，初期开采为薄煤层，产量低、效率低、效益差。相反，如果采用上行开采，即先开采5-2煤、再开采3-1煤、4-2煤，初期产量大、效率高、效益好，有利于矿井的发展。本文就何家塔煤矿上行开采的可行性进行了研究。
通过相似模拟实验研究，5-2煤开采后出现三带，冒落带高度为18m，裂隙带高度54m，4-2煤处在5-2煤开采后的弯曲下沉带内，受5-2煤的采动影响较小。通过数值模拟研究，5-2煤开采后在4-2煤底板处应力和位移变化不大，最大应力为0.25MPa小于底板岩层的抗拉强度2MPa；工作面沿垂直方向最大下沉值0.09m；塑性区没有演化到4-2煤。5-2煤的开采不影响上部4-2、3-1煤的正常开采，上行开采可行。理论分析得出，冒落带高度为11.26m，裂隙带高度55m，上行开采必要的围岩平衡高度为42.5m，而4-2煤与5-2煤之间最小层间距为93.7m，说明5-2煤开采后4-2煤位于平衡岩层之上，上行开采可行。综合以上分析得到5-2煤开采对上部的4-2、3-1煤影响不大，得出在何家塔煤矿采用上行开采是可行的。为解决类似问题的上行开采提供了参考依据和借鉴。
本次上行开采的尝试，不仅丰富了上行开采的理论和实践，同时对于提高何家塔煤矿的煤炭资源回收率有重要的实际价值和现实意义。
In the group layers of coal seams and the layering thick coal seam, we generally use thedescending coal mining in every coal seam, however, in some special cases adopt ascendmining may receive better results. Hejita coal mine has a three-tier of minable coal seam, thelayer are 3-1,4-2,5-2 from top to bottom, among them, the coal-tier of 3-1, 4-2 are thin coal seamand the 5-2 coal is thick coal seam. If adopt the traditional production method of descendingcoal mining, coal is by 3-1→4-2→5-2 coal mining coal sequence, the initial exploitation of thethin coal seams, low output, low efficiency and poor benefit. Conversely, if adopt the ascendmining. first coal mining 5-2, then mining 3-1 coal ,4-2 coal , initial yield large output, highefficiency and rich benefit, conducive to the development of mine. In this paper, study ascendmining feasibility of Hejita coal mine.
Through the simulation experiment research,after 5-2 coal mined appear three zones,thatheight of the caving zone is 18m,Highly fractured zone is 54m, 4-2 coal is in the curvesubsidence zone after 5-2 coal mined,show that 5-2 coal mining have little influence 4-2 coal.Through numerical simulation research, 5-2 after the coal mining in 4-2 coal floor place stressand displacement, the maximum stress little change for 0.25MPa less than floor rock tensilestrength 2Mpa; along the vertical direction mining maximum lowering value 0.09m; theplastic zone is not evolution to 4-2 coal. 5-2 coal mining does not affect the upper 4-2, 3-1 thenormal mining ,conclude that ascending mining feasible. the conclusion of that height of thecaving zone is 11.26m,highly fractured zone is 55m,and ascending mining necessarySurrounding balance height is 42.5m, while the minimum space is 93.7 m between 4-2coal and5-2 coal above surrounding balance,conclude that ascend mining is feasible. The aboveanalysis conclude that the coal-tier 5-2 have little effect to it's upper coal-tier 3-1 and 4-2 coal,and conclude that the ascend mining is feasible in the Hejita coal mine.The research provided areference for ascend mining and opened up a new way for resolving the similar issues.
The attempts of the ascend mining, it's not only enriches the theory and practice of ascend mining, while have important practical value and practical significance for improving theresource recovery rate in Hejiata coal mines.
通过相似模拟实验研究，5-2煤开采后出现三带，冒落带高度为18m，裂隙带高度54m，4-2煤处在5-2煤开采后的弯曲下沉带内，受5-2煤的采动影响较小。通过数值模拟研究，5-2煤开采后在4-2煤底板处应力和位移变化不大，最大应力为0.25MPa小于底板岩层的抗拉强度2MPa；工作面沿垂直方向最大下沉值0.09m；塑性区没有演化到4-2煤。5-2煤的开采不影响上部4-2、3-1煤的正常开采，上行开采可行。理论分析得出，冒落带高度为11.26m，裂隙带高度55m，上行开采必要的围岩平衡高度为42.5m，而4-2煤与5-2煤之间最小层间距为93.7m，说明5-2煤开采后4-2煤位于平衡岩层之上，上行开采可行。综合以上分析得到5-2煤开采对上部的4-2、3-1煤影响不大，得出在何家塔煤矿采用上行开采是可行的。为解决类似问题的上行开采提供了参考依据和借鉴。
本次上行开采的尝试，不仅丰富了上行开采的理论和实践，同时对于提高何家塔煤矿的煤炭资源回收率有重要的实际价值和现实意义。
In the group layers of coal seams and the layering thick coal seam, we generally use thedescending coal mining in every coal seam, however, in some special cases adopt ascendmining may receive better results. Hejita coal mine has a three-tier of minable coal seam, thelayer are 3-1,4-2,5-2 from top to bottom, among them, the coal-tier of 3-1, 4-2 are thin coal seamand the 5-2 coal is thick coal seam. If adopt the traditional production method of descendingcoal mining, coal is by 3-1→4-2→5-2 coal mining coal sequence, the initial exploitation of thethin coal seams, low output, low efficiency and poor benefit. Conversely, if adopt the ascendmining. first coal mining 5-2, then mining 3-1 coal ,4-2 coal , initial yield large output, highefficiency and rich benefit, conducive to the development of mine. In this paper, study ascendmining feasibility of Hejita coal mine.
Through the simulation experiment research,after 5-2 coal mined appear three zones,thatheight of the caving zone is 18m,Highly fractured zone is 54m, 4-2 coal is in the curvesubsidence zone after 5-2 coal mined,show that 5-2 coal mining have little influence 4-2 coal.Through numerical simulation research, 5-2 after the coal mining in 4-2 coal floor place stressand displacement, the maximum stress little change for 0.25MPa less than floor rock tensilestrength 2Mpa; along the vertical direction mining maximum lowering value 0.09m; theplastic zone is not evolution to 4-2 coal. 5-2 coal mining does not affect the upper 4-2, 3-1 thenormal mining ,conclude that ascending mining feasible. the conclusion of that height of thecaving zone is 11.26m,highly fractured zone is 55m,and ascending mining necessarySurrounding balance height is 42.5m, while the minimum space is 93.7 m between 4-2coal and5-2 coal above surrounding balance,conclude that ascend mining is feasible. The aboveanalysis conclude that the coal-tier 5-2 have little effect to it's upper coal-tier 3-1 and 4-2 coal,and conclude that the ascend mining is feasible in the Hejita coal mine.The research provided areference for ascend mining and opened up a new way for resolving the similar issues.
The attempts of the ascend mining, it's not only enriches the theory and practice of ascend mining, while have important practical value and practical significance for improving theresource recovery rate in Hejiata coal mines.
引文
[1]黄庆享.近距离煤层上行开采底板稳定性分析[J].西安矿业学院学报，1996，12（4）：291～294.
[2]李元辉，刘炜，解世俊.矿体阶段开采顺序的选择及数值模拟[J].东北大学学报，2006，27（1）：88～91.
[3] Geomechanical substantiation of access roads and stope faces in upward mining of thereserves subjacent the open pit bottom in terms of the mine“Aikhal”Journal of MiningScience[J].2008，44（2）：155～162.
[4] Xiao-hong Chen，Bang-chuan Lai and Ding Luo. Mining association rule efficiently basedon data warehouse Journal of Central South University of Technology[J]. 2003，10（4）：375～380.
[5] XU Yong-qi.Coal Mine Learning[M].Xuzhou:China University of Mining andTechnology，2004.
[6]杜计平，汪理全.煤矿特殊开采[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2003：1～15.
[7]Т·Ф·葛尔巴节夫，А·П·札柏.库兹巴斯煤层群上行顺序开采法[M].北京：煤炭工业出版社，1958：1～20.
[8]崔晓峰，朱银昌.特定条件下的上行顺序开采问题[J].陕西煤炭技术，1995，No.3，4.
[9]朱银昌，陈庆禄，张铁岗.复杂·难采煤层的开采[M].世界图书出版公司，1998.
[10]伊学农，宋世军，吴金满.矿床地下开采的新动向.现代科技与人文大观[M].中国华侨出版社.
[11]刘天泉.用垮落法上行开采的可能性[J].煤炭学报，1981，（1）：18～28.
[12]孙广京，王元龙.采用上行开采改善煤层复合顶板的控制[J].煤炭科学技术，2004，32（5）：15～18.
[13] Gibson，B.St.C.Effects of ground subsidence from longwall coal mining on pole typeoverhead power lines[J].Journal of Electrical and Electronics Engineering，Australia，1995，15（2）：177～182.
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[16]尚志伟，孙喜庆，刘延飞.反程序开采方式的探讨[J].煤炭技术，2002，21（11）：27～29.
[17]程新明.复杂地质条件下上行开采的研究与实践[J].煤炭科学技术，2004，32（1）：44～46.
[18]田昌栋.倾斜近距离煤层工作面上行开采的时间应用[J].山东煤炭科技，2002专刊：62～65.
[19] Yan，Ronggui；Chen，Shaoyun.Study on a large-scale overhead cableway on theheavily destructed and cracked surface over a coal[J].Mining and MetallurgicalEngineering，1993，13（2）：12～15.
[20] Sassos，MichaelP.Trolley assist，ComputerDispatching.new Technologies Offer Potentialfor Significant Reduction in Mining Costs.Engineering and Mining Journal[J].1984，185（6）：74～80.
[21] Feng guo-rui，Wang xian-xia，Kang li-xun.A Probe into“Mining Technique in theCondition of Floor Failure”for Coal Seam above Longwall Goafs[J].Journal of CoalScience&Engineering，2008，14（1）：19～23.
[22]唐又驰,朱建军.某矿西翼村庄下开采方案可行性分析［J］.辽宁工程技术大学学报,2001，20（3）：285～287.
[23]姚宝魁，刘竹华，李春元.矿山地下开采稳定性研究[M].中国科学技术出版社，1994.
[24]孙广京，王元龙.采用上行开采改善煤层复合顶板的控制[J].煤炭科学技术，2004，32（5）：15～18.
[25]谢海峰.柳海矿井上行开采可行性探讨[J].山东煤炭科技，1996，（2）：38～41.
[26] Yan，Ronggui，Chen，Shaoyun.Study on a large-scale overhead cableway on the heavilydestructed and cracked surface over a coal[J].Mining and Metallurgical Engineering，1993，13（2）：12～15.
[27]王文彬.平顶山七矿上行开采技术研究[D].徐州：中国矿业大学，1997.
[28]李红涛.厚煤层放顶煤条件下上行开采机理与应用研究[D].徐州：中国矿业大学，2008.
[29] Peng，S.S.，Hsiung，S.M.Problems and solutions for multiple seam mining[J].CollieryGuardian，1988，236（10）：371～372.
[30]汤建泉，何满潮，马庆云.开采覆岩运动和破坏规律的实验研究[J].中国煤炭，1996（2）：14～17.
[31] Syd S.pend,Coal mine group control,John wiley and Sons,Inc,1978.
[32]李明.钱家营矿上行开采技术研究和应用[D].吉林：辽宁工程技术大学，2009.
[33]汪理全，李中颃.煤层（群）上行开采技术[M]．北京：煤炭工业出版社，1995：189～196.
[34]任天培.水文地质学[M].地质出版社，1986.
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[36]钱鸣高，刘听成.矿山压力及其控制[M].北京：煤炭工业出版社，1991，95～101.
[37]韩万林，汪理全，周劲锋.平顶山四矿上行开采的观测与分析[J].煤炭学报，1998，23（3）:267～270.
[38]张恩强，张建忠，刘金辉.煤矿上行开采覆岩运动规律研究.西安科技大学学报.2011，（3）:258～262.
[39]刘波，崔道品，杨洪伟.新庄煤矿三煤组上行开采可行性分析[J].能源技术与管理，2006，（4）:13～15.
[40]孙中辉，王怀新.深井倾斜近距离煤层上行开采技术探讨[J].煤炭学报，2002，No.3.
[41]汪理全.岩层稳定时间确定，煤层群上行开采技术及应用[J].煤炭学报，2001，No.26.
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[41]汪理全.岩层稳定时间确定，煤层群上行开采技术及应用[J].煤炭学报，2001，No.26.