《近距离薄煤层群联合开采理论与工艺研究》严国超著|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《近距离薄煤层群联合开采理论与工艺研究》

【作　者】严国超著

【页 数】 283

【出版社】 北京：煤炭工业出版社 , 2013.04

【ISBN号】978-7-5020-4167-0

【价 格】28.00

【分 类】薄煤层-煤层群-联合开采

【参考文献】 严国超著. 近距离薄煤层群联合开采理论与工艺研究. 北京：煤炭工业出版社, 2013.04.

图书封面：

图书目录：

《近距离薄煤层群联合开采理论与工艺研究》内容提要：

本文以潞安集团漳村煤矿为背景，采用理论研究、物理实验研究和数值模拟相结合的方法，并借助于各个工程实例对其进行补充研究。理论上给出近距离薄煤层群联合开采下的工作面压外式错距和压内式错距的计算公式，对两种布置方式的运用范围进行了总结。定性给出了不同层间距时工作面布置形式，定量给出了不同层间距时巷道布置形式及其参数大小。提出了近距离煤层群联合开采新型混合优化和内错优化两种回采布置系统。

《近距离薄煤层群联合开采理论与工艺研究》内容试读

1绪论·1

1绪论

1.1概述

我国矿井赋存薄及极薄煤层的可采储量为5.29Gt,占国有重点煤矿可采储量的20.86%左右，南方地区所占比重较大，煤质好，北方地区薄煤层分布范围广，储量稳定。然而我国薄煤层的产量只占10%左右，远远低于其储量所占比例，而且伴随着大批煤矿中厚煤层资源的枯竭，煤矿开采的趋势正在向薄煤层和极薄煤层发展。我国大多矿区薄煤层大都是以群赋存在一起，煤层间距比较近，存在着近距离薄煤层群开采的问题，如潞安矿区、大同矿区、西山矿区、新汶矿区、平顶山矿区、淮南矿区等。

近年来，近距离薄煤层群开采越来越受到国内采矿界的重视，主要存在4个方面：

(1)近几年来国际煤炭需求的增多及开采机械的普及和提升，已经使大部分矿区开采条件好的煤层资源在较短的服务年限内接近枯竭，促使近距离薄煤层群的开采问题进入人们视野；与此同时，开采机械的普及和提升也使得近距离薄煤层群开采工艺有了较快的发展。

(2)由于煤炭在今后几十年内仍是我国的主要能源，煤炭工业在我国国民经济中占有举足轻重的地位，在我国一次性能源结构中所占比重一直在67%以上，始终处于主体地位。为维护社会稳定和促进国民经济持续发展，国家对煤炭资源开采也加大了政策支持和管理力度。为避免近距离薄煤层群开采时只开采煤层赋存条件好的煤层而丢弃开采条件相对较差的煤层，造成煤炭

·2·近距离薄煤层群联合开采理论与工艺研究

资源的浪费，采用近距离薄煤层群联合开采采煤方法可以有效避免上述煤炭资源的浪费。

(3)《采矿工程设计手册》中提出：当煤层群中有瓦斯特别大、易于自然发火且发火期特别短、有煤与瓦斯突出或有严重水患威胁的煤层（组）时，应按照有利于安全开采的原则对煤层群进行合理分组。相应对分组后煤层进行联合布置开采。

(4)全国自2005年以来进行了大规模的资源整合，将生产能力低的小型矿井关闭，由生产能力高的大中型矿井接管，大中型煤矿的生产能力得到加强。但就目前山西省内情况看，开采条件较好的3号煤层资源面临枯竭，下一步将进入太原组薄煤层群开采，而薄煤层群单层开采生产能力相对有限，不能满足国家对整合后煤矿生产能力的要求，而薄煤层群联合开采技术的应用可以有效提高整合矿井的生产能力。

综合上面4个方面因素的分析，近距离薄煤层群联合开采技术被提出并进行研究应用是非常有必要的，因此本书以潞安集团为背景，对薄煤层群联合开采技术进行了研究。潞安集团除常村煤矿、王庄煤矿、漳村煤矿还可维持几年外，其他矿井的3号煤

层开采已接近尾声。由于潞安集团薄煤层群上部有K2灰岩含水

层，下有奥陶灰岩含水层，受双重水压的威胁，如果先采上层

煤，隔一定时间后再采下层煤，那么上层煤的采空区由于K,灰

岩含水层的作用，毫无疑问形成了一个巨大的积水空间，给下层煤的开采带来严重水患。另外开采周期也长，不易集中管理，工作面搬家次数多，所以这种情况下最好的开采方法是对薄煤层群进行联合开采。对于煤层群开采，当煤层层间距较大时，上部煤层开采后对下部煤层的开采影响程度很小，其矿压显现规律、开采方法不受上部煤层开采影响，与普通单一煤层开采基本相同。但随着煤层间距的减小，上下煤层开采时产生的相互影响会逐渐增大，下煤层开采前顶板受上煤层开采的影响，遭受不同程度的破坏，其顶板上又为上部煤层开采时产生的垮落矸石，且上煤层

1绪

论·3

开采后残留的区段煤柱在底板形成的集中压力导致下煤层开采区域的顶板结构和应力环境发生变化，从而使下煤层开采与单一煤层开采相比出现了许多新的矿山压力现象。主要表现在下部煤层开采时工作面极易发生顶板冒、漏事故，与上部煤层采空区沟通造成工作面漏风，回采巷道矿山压力显现十分明显，压力传递规律特殊，巷道围岩移近量大，巷道支护困难，而现有的单一煤层开采顶板岩层控制理论和经验不能很好地解释这些新的矿压现象及机理，因此近距离煤层群开采过程中存在许多技术难题。

长期以来，采矿界的研究成果主要集中在单一煤层开采的矿山压力显现及其控制上，并且通过几十年的研究和总结已经取得了巨大的成就，掌握了不同厚度煤层开采过程中顶板的活动规律及围岩的应力分布规律。但对煤层群开采过程中相互影响规律及控制研究相对较少，远不如对单一煤层开采研究得那样成熟。近距离薄煤层群的联合开采技术尚处在实践探索阶段，缺乏科学系统的理论，而本书所研究的内容就是基于以上理念而进行的。本书主要针对近距离薄煤层群联合开采面临的4个难题进行研究，即不同层间距下近距离薄煤层群联合开采下的稳定性研究、不同层间距下近距离薄煤层群联合开采下的工作面错距研究、不同层间距下回风巷及运输巷布置形式及错距研究和开采系统优化的研究。

1.2近距离薄煤层群联合开采矿压显现规律研究的发展

1.2.1定义与概念

近距离煤层历来没有明确的定义，只是概念性的解释。同单

一煤层开采研究成果相比，近距离煤层开采研究成果较少。在解决煤层群开采问题时，许多学者首先都企图给近距离煤层这一概

念下一个定义。前苏联学者（B.1.包基、B.L.斯列沙烈夫、

Ⅵ.M.库兹涅佐夫等)主要是以煤层开采时顶板破坏带高度来定

义极近距离煤层，并给出破坏带高度计算公式。T.Φ.葛尔巴节

4·近距离薄煤层群联合开采理论与工艺研究

夫在总结上行顺序开采试验的基础上，以开采下部煤层时对上部煤层是否发生影响及影响程度确定上行顺序开采煤层群的基本要素和条件。《煤矿安全规程》对近距离煤层定义为：煤层群层间距离较小，开采时相互有较大影响的煤层。但目前根据影响程度来确定近距离煤层的判别标准还没有统一的确定方法，该定义概念尚未十分明确。

近距离煤层包括极近距离煤层，而关于极近距离煤层的定义，太原理工大学张百胜(2008)对其进行了详细的定义总结。其中定性定义为：由于煤层的赋存条件和煤层层间距离的不同，煤层开采的相互影响程度亦不同，煤层群下行开采实践表明，随着煤层层间距离的减小，煤层间的影响程度增大，特别当煤层层间距离小到一定程度时，下部煤层顶板（也是上部煤层底板）的完整程度受上部煤层采动破坏影响，顶板的完整性被破坏，使下部煤层开采时工作面极易发生顶板冒、漏事故，当与上部煤层采空区沟通，造成工作面漏风，易形成火灾隐患，严重影响矿井安全生产，因此上部煤层的开采对下部煤层的影响主要包括对下部煤层工作面及巷道的围岩控制、开采过程中自然灾害防治的影响等。故此，从定性分析的角度可将煤层层间距离很近、开采时相互间具有显著影响的煤层定义为极近距离煤层。

本书主要研究近距离下的联合开采技术，由于近距离包括极近距离，因此需要明确近距离煤层和极近距离煤层的定义和判别依据。

根据上面对近距离煤层的定义了解，对近距离煤层的定义依然沿用我国《煤矿安全规程》中的定义，对近距离煤层判别的依据采用下部煤层开采时顶板导水裂缝带高度。导水裂缝带的高度和岩性有关，覆岩岩性越坚硬，导水裂缝带的高度就越大。一般情况下，对于软弱岩层，其高度为采高的9~12倍，中硬岩层为12~18倍，坚硬岩层为18~28倍。

为了研究的方便，极近距离煤层定义采用张百胜归纳的定性

1绪

论·5

定义，判别依据采用前苏联的方法，即以顶板破坏带高度来判断极近距离煤层。

另外，本书中所提到的联合开采目前也没有明确的定义。根据作者的认识，认为联合开采一般是指多煤层开采时巷道的联合布置，范围较大。而本书所涉及的联合开采只是其中一部分，是传统意义上的同采，即在联合开采中上、下工作面保持一定的距离同时进行开采活动的布置系统。

1.2.2采煤工作面矿压理论研究进展

采煤工作面上覆岩层结构理论研究主要集中在采煤工作面矿压及其控制、开采沉陷与其控制两个研究领域。自采用长壁开采技术以来，采煤工作面的顶板控制一直是采矿学科研究的核心问题之一。针对覆岩可能形成的结构而提出的众多假说，理论研究过程中都以不同方式回答了上覆岩层结构的形式问题，用以解释采煤工作面各种矿山压力现象，因此这些假说和理论研究成果对岩层控制都具有一定的指导意义。钱鸣高院士、石平五教授编著的《矿山压力与岩层控制》中主要提到如下采煤工作面上覆岩层活动规律的假说：

1.压力拱结构理论

采煤工作面从开切眼起，覆岩就形成了自然平衡拱，随着工作面的推进，拱宽、拱高逐渐增大，并直至地表。随着工作面的继续推进拱顶不断破坏，并形成新的不等脚拱，其中前拱脚在煤壁上，后拱脚在采空区矸石上，矸石承重能力低，所以不等脚。在不等脚拱结构掩护下工作，采煤工作面支架支撑拱内松散岩石的重量。随着工作面的推移，不等脚拱也在向前移动。

该理论适用于厚层松软顶板或分层开采的网下工作面顶板。控制公式为

p21y

(1-1)》

ktanc

式中p—载荷，kN;

·6·近距离薄煤层群联合开采理论与工艺研究

控顶距，m;

容重，kN/m3;

岩石块间摩擦角，()；k—经验系数。

这种观点解释了两个重要的矿压现象：一是支架承受上覆岩层的范围是有限的；二是煤壁上和采空区矸石上将形成较大的支承压力，其来源是控顶上方的岩层重量。压力拱假说对采煤工作面前后支承压力及采煤工作空间处于减压范围作出了粗略但却是经典的解释，由于该假说难以解释采煤工作面周期来压等现象，现场也难以找到定量描述拱结构的参数，所以只能停留在对一些矿压现象进行一般解释的水平上，不能很好的解决工程实际问题。

2.砌体梁结构理论

采煤工作面上部存在着厚层坚硬岩层，这种坚硬岩层通常呈大块段破裂，其上的松软岩层随该岩层的移动而移动。由于大块段之间挤压可形成半拱式的平衡，拱脚支撑在煤壁上方，采煤工作面在半拱的掩护下工作，支架除支撑直接顶重量外，还应补偿因大块段挤压形成的摩擦力的不足。

该理论适用于中等垮落性以上顶板或Ⅱ、Ⅲ级顶板类型。控制公式为

p=Σn+2-e]9

(1-2)

2(H-S)

式中

p载荷，kN;

∑h一直接顶厚度，m；.

容重，kN/m3;

岩石块间摩擦角，（°）；日—破断角余角，()；

Q一基本顶块段及其上软岩层重量，kg;

L—周期来压步距，m;

H一基本顶厚度，m;

···试读结束···