矿井开采（共9篇）
矿井开采 篇1
1 方案比较法
1.1 方案比较的内容
煤矿开采的影响因素较多, 需要解决的问题的性质和涉及的范围各不相同, 在进行开拓方案设计时, 要按参加比较的方案特点、差别和复杂程度, 确定方案比较的具体项目、内容和重点。在一般情况下, 要比较的主要项目和内容有以下几类:一是工程量。要分别按实物单位计算。其中主要包括:井巷工程量、地面建筑工程量、机电设备的安装工程量和占用的农田面积、平整土地土石方数量等。二是基本建设投资。要分别按价值单位计算井巷和地面建筑、机电设备安装及其他工程的费用。在计算基建投资时, 要尤其注意初期投资。三是基本建设工期。四是生产经营费用, 要根据矿井生产过程计算出生产经营费用。五是矿井生产能力, 煤炭采出率, 巷道掘进率, 生产过程机械化程度, 机电设备和主要材料需要量等。
1.2 方案比较法的步骤
一是提出切实可行的方案并进行技术比较。二是经济比较。将几种方案详细地进行经济计算与比较。三是综合技术经济比较结果, 确定合理的矿井开拓方案在方案。四是按设计任务的要求, 编写出方案的详细文字说明, 绘出说明方案的相关图纸等等。
1.3 在进行方案比较时, 要注意以下问题
一是认真全面地研究各种条件和因素;不可遗漏方案;对方案中要列入的对比项目, 要进行反复核对, 以免遗漏。二是在进行经济计算时, 主要考虑重要项目的费用。三是相同费用项目不进行比较。若比较的方案是专门研究通风或排水问题, 就要进行比较;关于某项费用是否相同的问题, 也要进行具体分析, 如:两方案采用相同的井底车场及地面设施, 在两方案井型相同时, 应看做相同的项目不予比较。四是生产经营费用, 通常按一个水平或全矿服务期间的消耗总值计算。五是在进行大的方案比较前, 先将一些相同类型的局部方案进行比较, 求出合理的局部方案后, 再进行整体的方案比较。六是在进行经济比较时, 要把基本建设费用与生产经营费用分别列出。七是把各方案的矿井建设期限分别计算出来, 作为方案比较的因素之一。因为缩短建设工期, 能够节约施工费用。八是各方案的差别以百分比表示, 把总费用最小的方案定为100%, 其他各方案的费用与其相比较。九是对方案进行最终综合评价时, 应正确估计各项影响因素在研究方案中的重要性程度, 以按给定的目标, 选取最优方案。要按具体情况, 综合分析研究各个影响因素的主次关系, 择优选用。
2 统计分析法
统计分析法是按现有生产矿井的实际情况, 针对需要解决的问题进行调查统计, 借以分析某些技术参数之间的关系, 某些参数的合理平均值或可取值范围。
统计分析法的理论基础是数理统计原理。因其采矿问题非常复杂, 要得到大量同类可比的统计资料很困难, 对条件多样、影响因素复杂的技术方案问题, 不适合采用统计分析法。可作为一种辅助方法。因统计数据是在原有的生产技术条件下取得的, 在采用新技术和新工艺时, 原有数据则不能适应新的情况, 为提高设计质量, 要重新调查, 得到新的参数。
3 数学分析法
数学分析法一般采用以吨煤费用最低为准则, 列出吨煤费用与所求参数之间的函数关系, 采用微分法求极值的原理求解开采设计方案中一些参数的有利值。
运用数学分析法在解决具体问题时, 要设法列出目标函数与参变量之间的函数关系式, 再运用微分法求最高 (如产量、盈利和效率) 或最低 (如成本、材料消耗、能源消耗) 的极值, 此极值即是在经济上或其他指标最优参数值。此函数关系式可为单变量函数, 也可为多变量函数。此方法多用来研究合理的工作面长度、采区或盘区走向长度, 矿井生产能力等定量参数的最优值。变量的数目越多, 求解就越困难, 通常只用到三个数学分析法是以一定的技术方案为条件, 所拟定的技术方案不同, 其项目及编列的函数方程也不同。因此, 这种方法不能解决不同技术方案的对比, 只能用来研究某一方案的合理参数值。采矿问题非常复杂, 受多种因素影响, 为适应编列方程的需要, 在应用数学分析法时, 要把某些条件予以简化;数学分析方法不能全面考虑技术、安全和管理等因素, 因此, 只能将由数学分析法求得的参数值看做是相当大的合理值范围, 还要结合其他因素综合考虑。此方法虽然存在以上问题, 但是以数学形式反映各因素在量上的关系是非常简明的, 它是一种重要的研究方法, 作为方案比较法的重要补充。
4 经济数学规划法
随着应用数学的发展, 特别是电子计算机技术的应用, 为发展新的设计方法提供了有效的手段。经济数学规划法, 应用电子计算机解决矿井开采设矿井是复杂的煤炭生产工艺系统, 也是复杂的工程系统, 不但要使各分系统合理化, 还要使它们组成最优的矿井系统, 使整个系统实现最优, 可以运用规划论解决这一问题。经济数学模型由目标函数和约束条件组成。对矿井设计而言, 要按拟定的方案、设计要求来编列函数方程, 这就构成了规划论中的所谓目标函数;同时, 设计方案的某些技术参数, 则要满足一定的技术条件和“定额”的规定, 如果把其用数学式来描述, 便形成了规划论中的约束条件。生产实践表明, 多数矿井设计一般为非线性规划问题, 要设法求解多元目标函数在一定约束条件下的最大值 (如劳动生产率最高) 或最小值 (如吨煤费用最低) , 求出最佳配合的各项参数值。
采用经济数学规划法进行矿井开采设计的主要步骤如下: (1) 深入了解研究井田的地质条件和采矿技术条件, 提出各分系统技术上可行性的方案, 例如井田开拓方式、采准巷道布置方式、采煤方法、运输、提升和通风系统等。 (2) 按技术合理的要求编列各分系统的组合方式, 提出几个全矿井的工艺系统方案, 并绘制出各方案的草图。 (3) 论证最优化准则, 并确定实施方案的有关参数及其相关的费用项目, 例如与所求参数有关的基本建设费、运输费和生产经营费等。 (4) 按矿区地质条件、矿井参数、最优化准则和有关费用数值, 建立与方案对应的经济数学模型。 (5) 分析计算结果并选出最优方案和最佳参数值。
采用此方法进行矿井优化设计, 应结合层次分析法、模糊数学法来进行。采用系统工程的方法进行矿井优化设计, 因其影响矿井工艺系统的因素较多, 并随条件和时间而变化, 得到的最优结果是相对的, 还需要做大量的基础工作, 不断加以完善。
摘要：本文主要阐述了矿井开采设计的方案比较法、统计分析法、标准定额法、数学分析法和经济数学规划法等问题。
关键词：矿井,开采设计,方法
矿井开采 篇2
“西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室”是教育部2003年11月批准并依托于我校建设的省部共建重点实验室，2007年12月1日，通过教育部组织的专家验收，正式运行。
该实验室以我校采矿工程、安全技术及工程、岩土工程、地质工程4个博士点学科为支撑，以“陕西省岩层控制重点实验室”、“国家煤炭工业采矿工程重点实验室”、“国家矿山救援技术西安研究中心”、“西安市复合胶体防灭火材料设备及工程中心”等研究基地为基础建设，是我国西部地区最重要的矿产资源安全与合理开发的科学研究与人才培养基地之一。
实验室主任伍永平教授，学术委员会主任宋振骐院士都是长期从事矿山安全开采方面的知名专家，实验室现有实验与研究人员58人，其中，高级职称42人、中级职称7人、初级职称9人，博士学位获得者29人。实验室现有房屋建筑面积3800m2，仪器设备700余台（件），其中5万元以上仪器设备70余台（件），总价值 3500余万元。实验室在建设期间共承担各类科研项目129项，总经费3161.5万元；出版著作6部，编写教材11部，发表的主要学术论文216篇；获国家专利6项，奖励21项。
一、实验室主要研究方向
1.矿井开采围岩控制基础
2.矿区采动损害与环境灾变
3.矿井火及瓦斯灾害防治理论与技术
4.安全工程理论及数字化技术
二、实验室主要研究平台
1.以岩石力学性质伺服实验系统（MTS）为中心的岩石力学行为基础实验平台
2.以三维可加载相似模拟系统为中心的物理模拟实验平台
3.以大型煤自然发火实验台为中心的煤自燃灾害力学实验平台
4.新型防灭火和瓦斯爆炸控制技术与材料性能测定实验平台
5.矿区地表移动与开采沉陷（环境灾变）预测动态模拟实验平台
6.数字化仿真信息及其可视化平台
矿井开采 篇3
摘要：煤层开采过程中工作面底板岩层变形与破坏特征可利用物探方法进行综合测试与判断。淮南潘北矿3煤层距底板灰岩层较近，现场利用底板巷道布置钻孔电法测试系统，根据煤层开采进度进行实时监测，获得了煤层开采过程中底板岩层电阻率值变化过程参数，结合背景值对比分析获得了岩层破坏特征规律认识。结果表明，该工作面3煤层顶分层开采破坏深度为14.5m左右，其结果动态、可靠。
关键词：底板破坏深度；钻孔电法；电阻率
淮南矿区目前正在开采深部A组煤层，其开采中主要受到来自于底板灰岩水的威胁，因此需要查清煤层开采后底板岩层的破坏发育规律，正确判定底板受采动影响的破坏深度是精确预测底板阻水能力的首要条件。上个世纪80年代以来，全国已进行了许多有关底板采动破坏特征规律研究的现场观测。受当时技术方法等条件的限制，一般是在煤层底板内沿倾斜剖面布置钻孔，终孔于底板法线，每个钻孔在底部留2.0m裸孔段作为注（放）水观测点，其余孔段注浆封闭，因而这些现场观测为点式间断观测，难以确切反映底板采动破坏的变化形态和破坏深度。为了能够连续观测底板破坏过程，深入研究底板采动破坏的动态变化，准确探测采动破坏深度，张文泉和张红日等采用钻孔注水系统进行了底板采动破坏过程的连续探测研究；刘传武等采用声波检测技术观测煤层底板的破坏深度及演化规律，但受方法本身所限，这些方法在施工难度及探测精度等方面仍存在一定程度的不足。我局与安徽理工大学合作开展了利用工作面底板放水巷道施工顶板钻孔，布置地电场测试系统，现场原位测试顶部煤层开采过程中底板的变形与破坏特征，利用岩层物性特征变化讨论岩层的破坏深度等参数，取得了相应的认识。测试点为潘北矿3煤层开采工作面，该工作面按3煤底板至C1灰岩层的顶板作为隔水层，其隔水层最小厚度为14.12m，因此煤层开采过程中需要获得相应的底板破坏技术参数实测值。现结合工作面回采过程中底板岩层的电性特征监测测试内容进行阐述，可为煤矿安全开采及水害防治技术研究提供参考。
1底板钻孔电法测试
1.1测试技术原理
孔间电阻率CT法是利用施工在岩层中的钻孔构建测试区域，进一步获得地电场在时空的分布特征的一种物探方法。由于电阻率和地层的岩性、岩石孔隙及孔隙中的流体性质有直接关系，因此孔间电法对于识别岩层破碎、断层带、含水变化等特征具有敏感性，其分辨率较高。孔间电阻率成像是在地面或者一钻孔中按一定间距设置源点，在地面或者是另一钻孔中设置一定数量的接收点，依次激发源点，在地下产生相应的稳定电流场，用接收点处测得的电位值来重构两孔之间介质物理性质差异的图像，从而解决相应的地质问题。
数据采集仪器为并行电法仪，该仪器最大优势在于任一电极供电，在其余所有电极同时进行电位测量，可清楚地反映探测区域的自然电位、一次供电场电位的变化情况，采集数据效率比传统的高密度电法仪又大大提高。
所测得的电位数据通过数据解编分析后，采用电阻率三维反演技术进行处理。电阻率三维反问题的一般形式可表示为：
△d=G△m式中：G为Jacobi矩阵；△d为观测数据d和正演理论值d。的残差向量；△m为初始模型m的修改向量。由于它们变化范围大，一般用对数来标定反演数据及模型参数，有利于改善反演的稳定性。由于反演参数太多，传统的阻尼最小二乘反演往往导致过于复杂的模型，即产生所谓多余构造，它是数据本身所不要求的或是不可分辨的构造信息，给解释带来困难。Sasaki在最小二乘准则中加入光滑约束，反演求得光滑模型，提高了解的稳定性。其求解模型修改量△m的算法为
1.2工作面测试布置
测试工作面为潘北矿A组煤采区首采工作面，走向长度451m，倾向长度108m，设计采用分层开层，顶分层采高3m。煤层倾角在7°～11°之间，平均倾角为9°。煤层底板直接底为泥岩，平均厚度1.92m，局部发育为砂质泥岩，硬度较小。老底为细粉砂岩，平均厚度9.44m，性脆易碎，硬度一般。现场在-490m东翼放水联巷左帮钻窝中专门设置钻场，施工底板钻孔电法探测系统，朝向工作面退尺方向下布置2个倾角不同的钻孔，其技术参数见表1，1#和2#探测孔均为仰角孔，位于同一垂直剖面上，形成有效的探测与监测空间。
系统布置时，1#孔中布置64个电极，测线长度71m，其中1-48#电极极距为1m，49-64#电极极距为1.5m；2#孔布置48个电极，极距为2m，测线长度94m。两者所形成的探测区域完全满足孔间全电场电性参数采集及探测技术要求。图1为钻孔地质剖面及电极总体布置示意图。井下测试是在两孔电极间连续进行，通过不同位置电极点的组合实施连续测量，得到不同供电电极、测量电极对应深度的电流及电位值。
1.3数据采集与分析
现场电极安装完毕后，待钻孔中水泥浆固结后，开始测量背景电阻率值。当回采工作面在监测钻孔可控区域以内时，为监测灵敏阶段，回采工作面每推进约5m，采集一次数据即可满足要求。自第一次进行孔中电法数据采集，到回采工作面推过断面控制范围，完成了整个现场数据采集任务。现场采集使用并行电法仪，其采集参数为AM（0.5s～50ms）数据，目的是加强对数据采集有效性的验证。通过对所有采集数据进行解编，反演电阻率剖面图，结合回采进度分析其破坏规律。
1）背景电阻率
图2为测试断面底板岩层视电阻率成像结果剖面。可以看出，在回采工作面还未到断面监测范围时，3煤底板砂泥岩地层，其电阻率值相对均匀，总体在100～250，局部存在一定的差异，可以作为背景电性剖面。前期实验研究揭示，岩层变形至破坏过程中，随着裂隙发育程度增加，其导电性减弱，测试视电阻率值增大，两者呈正相关关系，这些为后续采动中岩层变形与破坏对比分析提供基础。
2）采动变化过程
根据工作面回采进度，结合断面控制范围，进一步获得不同时间点底板岩层电性分布特征。图3为测试过程中选取的几幅变化过程中的断面视电阻率剖面，这段时间工作面共推进80.6m，平均推进速度为每天2.9m。为了突出底板岩层受采动影响的变化特征，将每天的视电阻率测试分布与背景值对比，后期的视电阻率值剖面图较好地反应了底板岩层电性参数的变化，其特征明显。
可以看出，当工作面刚推进到监测区域，底部岩层整体视电阻率值出现变化，分析为受采动影响（图3a）。图3b中局部视电阻率值继续增加，特别是在构造影响区段，其裂隙发育显著，在底板深度14.5m以浅岩层变形与破坏特征相对明显。图3c中岩层视电阻率分化较为明显，与背景值比较表明，岩层变形与破坏后视电阻率值增加的反映特征更为清晰，局部视电阻率值达到1000Ω·m以上，其中在深度14.9m内的砂泥岩组成的亚关键层部位，视电阻率值变化相对突出，底板扰动破坏深度基本稳定，应力状态已达平衡。
3）底板破坏特征
结合岩层背景电阻率值大小，以及岩层变形与破坏过程中电阻率值的变化，可确定岩层破坏的电性判断经验标准。由图可知：工作面底板下方15.3m内岩层视电阻率值差异大，其变化达1.0～3.0倍，较背景值相差数倍，分析为裂隙发育所致，特别是底板深度5～8m内，电阻率值变化多在2.5～3.0倍以上，可以看作底板破坏强烈段；而底板下方15.3m以下深的岩层，测试过程中电阻率值整体保持不变，局部稍有变化，可以看成未发生破坏区域。对于1#钻孔周边电阻率明显偏大的区域，分析是前期钻孔施工过程中导致的电极与围岩之间耦合不佳。由于1、2#监测孔顶部上方存在三条小断层，从而导致原本理论上应该从钻孔端破坏的区域变化很微弱，断层带附近却出现明显破坏扰动，推测可能是由于应力变化不均导致。根据底板破坏岩层视电阻率值典型特征，结合区域地质条件，认为3煤层开采过程中底板岩层变形与破坏的最大深度为15.3m左右，且完整段和断层影响段差异较大，完整段破坏深度略小，为12m左右。
2结论
1）3煤层顶分层开采煤厚3.0m，开采过程中底板破坏带深度为12～15.3 m，该段岩层电阻率值整体较高，基本上超过背景电阻率值1.5倍以上，有的甚至达到3倍以上，为典型的岩层破坏特征。
2）受断层影响带与无构造区段破坏深度有一定的差异，其中断层影响带采动过程中底板破坏深度值在15.3m左右，较完整段略深。
谈生产矿井的开采设计 篇4
一、矿井开采设计的内容及程序
煤矿建设要严格按基本建设程序运行, 建井前要编制矿井设计。一般按初步设计和施工图设计两阶段进行。矿井初步设计是进行煤矿建设的基本设计文件。在完成初步设计时, 要提交设计说明书、设计图纸、机电设备和器材清册及设计总概算。矿井初步设计要阐明设计的依据和指导思想, 论证该矿井建设的必要性和可行性, 矿井设计的主要技术要求, 可获得的技术经济效果及需要解决的问题。设计应阐明和确定以下几个问题:
1) 说明矿井的位置、交通、地形地貌、气象、水文、经济概况;说明矿井地层、地质构造、煤层赋存状况、煤层及围岩特征、煤质及用途、瓦斯、煤尘、水文地质状况;说明地质勘探程度、存在的问题。2) 说明井田的境界及划分依据, 井田内各可采煤层的地质资源储量, 计算矿井及各水平的可采储量, 说明采用的设计工作制度, 说明或论证矿井设计能力。3) 提出主要开拓方案, 涉及井筒、大巷、井底车场布置及井田内阶段划分、开采水平设置和准备方式, 对各开拓方案进行技术经济比较, 说明开拓方案及推荐的理由。确定井筒及工业场地保护煤柱。确定井筒断面, 设计井底车场线路和桐室, 并验算其通过能力。选择采煤方法, 确定矿井投产和达到设计生产能力时的采区、盘区或带区的巷道布置、采掘机械配备等。确定通风方式及系统, 计算风量及风压, 提出预防井下灾害所采取的措施。4) 确定矿井提升及大巷运输方式, 选择矿井提升、运输、通风、排水、压气设备, 并计算其能力。确定煤的生产工艺流程、地面生产系统及其各环节的设备和能力, 排研系统、设备及研石处理能力。说明地面运输方式, 设计运输线路、车站等。5) 确定矿井工业场地总平面布置, 说明平面布置、场内运输、竖向布置及场内排水。确定矿井用电设备容量、供配电系统、地面变电所位置、主要设备的控制、电机车运输、信号、照明、通讯及调度。确定地面建筑物及构筑物, 包括工业场地建筑物及构筑物、行政生活建筑及居住区建筑等。确定全矿给水、排水、供热, 井下消防、除尘、洒水及地面生产系统的除尘。6) 计算矿井建设的工程量, 建设的顺序、速度及工期, 编制矿井劳动定员及总概算, 编列矿井主要技术经济指标。
矿井初步设计经上级审查批准, 并取得井筒检查孔、补钻和工程地质资料, 及所用机电设备规格等资料后, 可进行施工图设计。施工图设计主要是为矿井设计中的各项单项工程编绘施工图, 并据此编制施工预算, 以供基建单位施工使用。
对于井型较大、技术条件较复杂的矿井, 为提高初步设计的质量, 使矿井设计的主要技术决定经过反复深入细致研究, 在进行矿井初步设计前, 先进行矿井建设的可行性研究。矿井建设可行性研究的重点是研究矿井开采及井上、下生产系统等主要技术方案, 提出主要设备器材及投资估算。它涉及的范围大体上与初步设计相同, 而内容及深度则大为简略, 为进行初步设计提供依据。
二、生产矿井的开采设计
矿井整个生产期间要对井田内每一部分的开采进行设计。按设计开采范围不同, 生产矿井的开采设计可分为:全矿性的设计, 如矿井改扩建设计、新水平开拓延深设计;局部性的设计。
矿井新水平开拓延深设计也采用两阶段设计。先要进行开拓延深方案设计, 相当于新建矿井的初步设计, 之后根据批准的设计方案进行各单项工程的施工图设计。因矿井开拓延深尽量利用原有的井巷工程、生产系统, 设备和设施, 因此, 延深设计涉及的范围一般较新井设计窄一些, 受的制约也严。
采区、盘区或带区一般采用两段设计, 即确定采区、盘区或带区的主要技术方案, 根据方案设计编制区内各项单项工程的施工图设计。采煤工作面设计是在已开拓和准备的采区、盘区或带区内进行, 是根据区段或分带范围内的煤层赋存及地质构造状况, 确定机巷、风巷、开切眼、中切眼、联络巷等巷道的具体位置和掘进要求, 确定对区段或分带范围内的地质变化, 如断层、变薄带、陷落柱的处理方法, 选择机巷和风巷内的运输设备和设施。对开采煤层数目较多、地质条件比较复杂的联合布置采区, 要对每个采煤工作面进行设计。一些矿井的采区、盘区或带区开采煤层数目不多, 地质条件较为简单, 在采区、盘区或带区设计内已有具体安排, 可重新进行采煤工作面设计, 只完成工作面作业规程, 在掘进工作面各回采巷道时, 根据条件变化进行调整。
矿井开采设计要深入研究矿井的地质和技术条件, 采用先进技术, 提高采掘、运输等各环节的机械化程度, 实现合理集中生产, 提高劳动生产率和资源采出率, 为生产创造良好的条件。具体设计应按以下步骤进行:
1) 明确设计任务, 掌握设计依据。根据矿井生产接续和增产的需要, 由主管部门提出对矿井开拓延深设计的要求, 如新水平的生产能力、延深方案的主要技术要求、装备水平、投资控制数字等。上级地测部门提出新水平的地质说明书及附图, 并有按不同标高、分煤层、分等级的储量计算, 其精确度相当于精查地质报告。设计人员充分掌握设计依据, 熟悉地质资料, 检查地质构造的控制程度。2) 深入现场, 调查研究。根据设计需解决的问题, 确定调查课题、内容、范围和方法。如调查与设计有联系的巷道、生产系统、设备和设施, 以决定在设计中是否利用、如何利用;针对设计中需要解决的问题, 调查相关的原有的开拓部署、巷道布置及生产系统、车场的运输通过能力及煤仓容量等数据, 要进行测定, 以取得设计所需的参数;搜集巷道掘进、运输、提升、排水、巷道维护等方面的技术经济指标, 以进行不同设计方案的技术经济比较。3) 研究方案, 编制设计。在调查研究中应注意汇集各方面对设计的要求及设想, 酝酿方案, 先对影响全设计的主要技术问题, 提出原则方案。广泛征求相关方面意见, 从各个角度进行研究, 在讨论中不断修改、充实, 然后集中为几个较合理的方案, 并对其进行技术分析及经济比较, 确定采用的方案, 正式编制设计。4) 审批设计、施工设计、设计修改。已完成的设计经有关单位会同审查后, 由有关上级批准。根据已批准的方案设计进行各单项工程施工设计。
探究冲击地压对矿井开采的影响 篇5
1 冲击地压的概念
冲击地压是矿山动力现象的一种表现, 它是由于采场周围的煤岩体发生弹性变形的瞬间释放而产生的以急剧、猛烈破坏为特征的动力现象。冲击地压发生时, 时常伴有很大的声响、岩体抛出和冲击波, 冲击波力量巨大, 能够瞬间摧毁巷道, 伤击人员, 还会排出大量瓦斯。对于矿开采, 随着矿井开采强度不断增加, 开采深度不断加大, 地层内的应力分布较浅部开采有着很大的不同。岩体中积聚能量的不断释放, 造成岩层的不稳定, 时常发生不同种类的矿震。当岩体中积聚的弹性能突然释放时, 就会造成岩体的破坏, 发生冲击地压。能量释放理论在矿井开采中分析其冲击地压形成机理时经常用到, 其主要是能量的释放, 造成应力的不均衡分布, 使得矿井开采中的岩层应力结构发生改变, 导致断层、结构面的冒滑现象的发生。
2 冲击地压产生的原因
2.1 冲击地压发生的内部因素
第一, 冲击地压的发生是煤岩体物理力学性质直接的表现。一般情况下, 发生冲击地压的地区煤层都具有冲击倾向性。第二, 大多数冲击地压是由直接坚硬的顶板突然断裂失稳造成的。随着采空面积的不断加大, 基本顶板的应力状态发生巨大改变, 因此增加了煤层的应力水平。当基本顶的悬露面积达到一定程度时, 就会缓慢下沉并伴随着周期性断裂跨落的现象发生;直接顶的断裂跨落对于下部的煤岩体来说, 增加了它的冲击载荷, 加剧了工作面的应力集中程度, 从而增强了工作面的冲击危险性。
2.2 冲击地压发生外部因素
第一, 煤矿工作面采深程度的不断加大, 顶板的自重应力超过了煤层的抗压强度, 原岩应力遭到破坏。第二, 为了满足煤层防火的需要, 相邻采区之间和上下阶段之间都会有采区和阶段隔离煤柱的存在, 根据现场实测数值得到的计算结果表明, 煤柱的应力集中峰数值范围是7~12m, 当煤柱尺寸超过12m后, 煤柱内部就会产生叠加应力, 为煤柱冲击的发生提供了基础应力条件。第三, 5~35m是工作面超前支承压力的集中范围, 应力集中系数是2.5, 但是基本顶的超前压力影响范围可达120m。所以, 对工作面影响较为明显的是工作面采动集中应力。第四, 回采工作面推采速度过大时, 工作面煤体产生的集中应力不能及时释放, 就容易造成应力集中, 从而引起冲击地压的发生。第五, 回采工作面放炮时, 容易使煤岩体的能量释放, 因而工作面放炮是诱发冲击地压的主要因素, 据统计, 煤矿放炮所诱发冲击地压占冲击地压总数的75%以上。
3 冲击地压倾向性鉴定
冲击地压的发生是由煤岩层的物理力学决定, 煤岩层是否具有冲击的特性, 要根据国家颁布的《中华人民共和国行业标准》来进行冲击倾向性的鉴定。
4 冲击地压对煤炭生产的影响
4.1 影响煤矿的开采
动力将煤岩抛向巷道是冲击地压对井下巷道的主要影响, 它使巷道周围煤岩的结构以及支护系统遭到破坏, 致使它丧失原有的功能, 对煤矿的开采工作产生巨大的阻碍作用。
4.2 影响工人身体健康
冲击地压对井下作业工人的身体损伤比较大。冲击地压和震动会使人体各器官发生共振现象, 从而导致身体损伤。医学数据分析表明:脑部损伤占的比例最大为91%, 胸部损伤次之, 内部器官损伤和上下肢损伤最小。
4.3 影响生产设施
冲击地压会使地表建筑也受到破坏, 有时甚至会引起地震, 对地表的煤矿生产设施造成毁灭性的破坏。
5 冲击地压的防治措施
为了避免产生应力集中区是采取冲击地压防治措施的主要目的。根据施工技术、现场工作和施工观测记录, 煤矿针对冲击地压有效的治理措施包括以下几个方面:
5.1 煤层注水
煤层注水后煤的结构发生变化, 致使煤的强度以及煤体弹性能的能力下降, 冲击倾向性也随着减弱, 有时会完全没有冲击能力。煤层注水采用的是长钻孔交叉的注水方法。顺着巷道走向的煤壁每10 m留1个钻孔, 并且孔长为60 m, 孔宽是65 mm, 利用封孔器进行封孔。在动压注水30h之后, 动压注水换为静压注水, 到巷帮湿润结束。在注水的过程中, 如果遇到煤层比较坚硬, 密度较大, 那么在注水孔的工作完成之后, 要在孔内装药进行爆破, 好扩展孔壁的裂缝数量, 以增大注水浸润的面积。
5.2 煤层顶板爆破卸压
煤层较厚、顶板坚固难冒是造成冲击地压的主要原因之一, 它容易积蓄大量的弹性能, 在顶板破断之时, 大量的弹性能瞬间释放, 就会产生强烈的震动。大面积的悬空顶板会发生突然垮落, 强烈冲击采场后部。采用顶板深孔爆破的方法, 是为了在顶板中形成裂缝, 并使原生的裂隙变大, 破坏顶板结构, 使顶板中积聚的大量弹性能量得到释放, 冒落采空区的顶板, 使顶板来压时的强度和冲击性减小, 减小冲击地压带来的危害。
5.3 大直径钻孔卸压
是在煤岩体的应力集中区域或着是应力集中可能发生区域, 布置直径大于95mm的钻孔, 利用钻孔周围破坏区煤体变形或者钻孔冲击带来的大量煤粉, 不断扩大钻孔周围煤体破坏区, 以起到预卸压的作用。大直径钻孔每2m布置一组, 回风巷和运输巷都要布置在煤壁侧的巷底或巷帮。
5.4 煤体爆破卸压
煤体卸压爆破主要是为了破坏煤体强度、减少煤体的冲击倾向性、降低煤体的振动释放能量, 以此形成冲击地压的煤体阻隔带, 以便于高应力向煤体深部转移。当深部发生地压冲击时, 这个松散带就会产生吸收缓冲的作用, 以此降低冲击波对巷道的破坏力, 煤体爆破卸压钻孔5m就需要布置一组, 并且钻孔直径为65mm, 孔深达到20m, 采用双导爆索引导爆破。
6 结论
开采煤层的工作指南是冲击地压理论, 将冲击地压的影响因素进行了系统分析, 并指出了发生冲击地压的重要因素是构造应力, 而在工作面开采过程中发生冲击地压的主导因素是坚硬顶板断裂, 只有把握冲击地压理论全面的理解和得心应手的应用, 才能确保煤矿生产安全进行。
参考文献
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[3]门会理, 马学民, 张勇, 柳海滨.深井冲击地压评价方法及解危技术[J].煤矿支护, 2012 (4) .
煤矿开采的矿井水合理利用研究 篇6
本文以环境问题最为严重的榆林市为例, 进行煤矿开采的矿井水的合理利用研究。榆林市的水资源严重短缺, 而榆林市每年又产生约1.4亿m3的矿井水, 因此矿井水的开发和利用在榆林市相当紧迫。
1 对矿井水开发利用的基本要求
在榆林市矿井水开发利用的过程中要遵循以下几点要求。
1) 水质要求严格执行国家和行业的相关标准, 污水必须在满足控制标准的前提下才能进行排放, 严格禁止产生新的污染, 导致环境进一步恶化。
2) 洗煤等煤油气化工、煤炭加工、金属化工、发电等工业用水, 以提高用水效益和水资源利用率作为其中心目标。
3) 水处理深度要统筹经济承受能力和水环境目标, 要满足环境逐步改善和经济可持续发展两个基本要求。
4) 生活用水收费、水土保持补偿费以及水资源费等与煤矿生产相关的应该按照统一标准收取, 做到公正、透明。
2 矿井水资源合理开发与利用的对策
2.1 建立并完善矿井水资源利用的相关保障体系
2.1.1 对矿井水的利用应当纳入当地的水资源整体规划
政府和相关部门应该加强引导, 大型产煤矿区、高涌水量矿区以及缺水严重的矿区应该积极配合当地各相关部门和企业, 组织相关人员编制本矿区矿井水利用整体规划。对于水资源严重缺乏的煤矿, 要更加合理开发利用好其矿井水, 使其逐渐减少对地下水资源的开发和利用, 逐渐增加对矿井水的利用。
2.1.2 完善煤矿矿井水利用的相关政策
认真学习相关法律政策并制定出针对矿井水开发和利用的相关政策, 例如产业政策、企业扶持政策以及相关财税政策。
2.1.3 加大对矿井水开发和利用的支持力度
政府要拓宽渠道, 大力支持与矿井水开发相关的研发项目, 加大对相关技术领域的支持力度, 集中相关人力和资金, 对矿井水展开全面的调研、分析、研究, 进行全方位、多角度的水分析研究。
2.2 加大宣传力度, 转变大众观念
相关研究表明矿井水的水质一般没有问题, 除了悬浮物比较多以外, 其他相关指标均为正常, 与生活污水主要为有机物污染不同的是, 该矿井水的污染主要为无机物污染。一般含有铁、氟、锰的高矿度化水均可采用相关水处理技术将其转化为合格的日常生产生活用水。
2.3 矿井水的处理技术
根据每个煤矿的具体情况, 可以采用以下几种水处理措施。
2.3.1 一体化净水器
一体化净水器在村镇和各企事业单位应用比较广泛, 这种矿井水的处理方式集反应、沉淀、过滤为一身, 常常用于处理含有悬浮物的矿井水。这种净水器体积小, 使用方便。
由于很多煤矿采用的净水器是按照地表水质设计的净水器, 其出水量只有设计水量的70%, 远远达不到设计要求, 会影响矿区的正常用水, 而且矿井水浪费现象严重。由于矿井水中含有少量的油等有机物, 很容易在净水器中形成絮团, 直接影响其过滤效果。
2.3.2 将矿井水处理转到地下的处理工艺
每年我国的国有煤矿都会在矿井排水方面花费大量资金, 其处理工艺比较传统, 用提升泵将矿井水提升到地面才能处理:一部分经处理以后用于地面上人们的生产生活;另一部分则再次返回到地下用于井下消防。该处理的相关费用较高, 而且会导致二次污染。
如果将矿井水的地上处理改为地下处理, 不仅能够减少对地面土地的占用, 充分利用矿井下的废弃巷道, 而且可以使供水系统得到简化, 大幅度降低其成本。
由于地下处理矿井水需要相关仪器设备在井下运行, 需要综合考虑的因素相当多, 设备维修也很困难, 建议设备采用钢筋混凝土结构。
2.3.3 利用煤矿采空区处理矿井水
煤矿的大规模开采必将导致大量煤矿采空区的出现, 而这些采空区有着巨大的空间, 选取合适的采空区作为矿井水处理系统, 可以避免矿井水资源的无辜浪费, 又可充分利用井下的资源, 起到一举两得的效果。
3 结语
陕西、山西地区是严重缺水的地区, 而此地区的煤矿每年又产生大量的矿井水。本文以榆林市为例, 叙述了矿井水开发利用的基本要求, 针对具体要求提出了具体可行的几种对策。最后, 本文给出了几种矿井水的处理技术, 并详细叙述了其工艺流程以及优缺点。企业要根据其具体情况采取, 做到具体问题具体分析。
摘要：矿井水是煤炭资源开采时的一种伴生资源, 由于其排放缺乏统一的管理, 大量矿井余水被白白地浪费掉, 这些未经处理的矿井水既浪费了宝贵的水资源, 又污染了环境。所以如何实现对矿井水资源的有效开发和合理利用, 对于缓解榆林市水资源危机, 保障该地区经济社会可持续发展具有极其重要的战略意义。
关键词：煤矿开采,矿井水,开发,利用
参考文献
[1]白喜庆, 孙立新.榆神府矿区煤炭开发对地下水的影响及生态环境负效应[J].地球学报, 2002 (B03) :54-58.
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[3]崔玉川, 杨云龙, 谢峰.煤炭矿井水处理技术利用进展[J].工业用水与废水, 2000, 31 (2) :1-3.
浅析深矿井开采的矿压治理 篇7
关键词：深矿井开采,矿压,治理
随着煤矿开采时间的增长, 矿井深度的延伸, 深矿井开采问题的不断显现, 因此针对深矿井开采面临着许多问题研究、分析、解决。
在我们国家深矿井开采就是指煤炭埋藏在距地表深度大于800米的。深矿井开采表现为以下特点, 地压大:a.矿山压力显现剧烈;b.原岩应力大;c.岩体塑性大。
在煤矿深度矿井开采过程中, 首先要解决地压大的问题, 巷道的形成从掘进到报废要经受顶板的压力、两帮的侧力和鼓底的破坏。造成巷道反复维修, 从而增加巷道的维修量和维修成本。有些巷道甚至前方掘进后方维修最终无法使用, 报废重掘, 严重影响矿井生产。
1 如何控制好深矿井开采的矿压, 首先要搞好巷道布置
根据当地的地质、地矿条件解决深矿井开采地压, 对巷道布置要做到:
1.1 根据岩石力学性能好指岩石强度大, 破坏小的原则, 开拓和准备巷道应在岩石中成巷, 它的特点是四周的应力小、服务周期长、维修量小、一次成巷多次使用。
1.2 巷道应布置在不受其它影响的位置。a.增加巷道与上山距煤层底板的垂直距离, 在采空区下方掘巷;b.在已冒落矸石中成巷;c.沿采煤下巷保留巷道.。
1.3 加快巷道的掘进和加快采煤工作面的回采速度来缩短巷道服务年限;缩短区段平巷服务年限的措施有:a.采用在浅部开采中使用的方法, 区段集中布置平巷, 采用超前平巷。这种方法在深部开采中、维护费用增大时, 当巷道维护困难时, 是一种较好的方法;b.尽量不用长壁倒退式采煤方法开采;c.缩短工作面推进长度。
2 在深矿井开采中其次是巷道支护的管理
在深矿井开采过程中, 布置巷道时选择合理的支护结构非常关键, 应根据顶板的岩性、巷道的断面、服务的年限及巷道的用途等诸多因素来考虑应满足以下要求:
2.1 支护强度大, 能抵抗高地压。如采用锚杆钢带支护结构。
2.2 可缩性好, 能适应围岩的大变形。如采用锚杆加锚索支护结构。
2.3 封闭性能好, 能够有效地防止底鼓。如采用封闭式O型钢梁复合支护结构。
3 在深矿井开采过程中再者就是巷道的维护
在煤矿深矿井开采中, 解决好地压大的域区掘进的巷道, 还要采取有效的支护结构来控制巷道受外力作用产生的变形外, 还要重点考虑巷道形成前后或形成期间怎样减小巷道的承受压力采取相应的措施加以控制, 即卸压或加固围岩, 来做到保护巷道的目的。巷道维护主要采取的方法:
3.1 在巷道形成前首先采用卸压法。
卸压法分为.超前导硐;爆破卸压;钻孔卸压;宽巷卸压四种方式;a.超前导硐, 超前导硐是在欲掘大断面巷道前, 先开拓一个小断面的巷道, 然后进行逐步扩大达到设计断面要求。开拓小断面巷道和扩大巷道要相隔一定时间, 其目的就是通过小断面巷道来释放围岩压力以减小成巷后支架的承载力。这种方法卸压效果明显, 对后期巷道维护十分有利, 一般不需要增加支护费用, 但要影响巷道掘进速度。b.爆破卸压, 爆破卸压主要是解决和释放巷道地板的压力, 其方法就是用爆破松动围岩, 实现底板卸压。从而减小了巷道底鼓现象的发生。c.钻孔卸压, 钻孔卸压主要是解决巷道两帮及底板的压力, 其方法就是在围岩中布置密集的钻孔, 通过钻孔间的压力作用使其变形来实现卸压。利用钻孔实现了卸压对减小巷道底鼓及两帮内压都有显著的效果。但是使用钻孔卸压工作量大, 成本较高, 目前这种方法很少应用。d.宽巷卸压, 宽巷卸压主要是解决顶板的压力;其方法是加大巷道掘进开拓宽度, 仅对使用宽度进行支护, 其它多掘部分可自由变形实现卸压。除上述卸压方法以外, 还采用一些专门用于控制冲击地压的卸压方法, 如煤层注水、开采解放层等。
3.2 在巷道形成时巷道的维护还要采用围岩加固法。
围岩加固主要是解决巷道的变形和减小自身的破坏力也就是提高围岩的自身支撑能力。围岩加固方法分为:机械加固、化学加固和物理加固等。机械加固的方法是利用锚杆、锚索、钢带及挂网的方式进行加固;化学加固的方法:水泥浆、合成树脂和聚胺酯等喷射加固围岩。物理加固的方法是将水泥混凝土浆喷射围岩。
由于浅部煤炭的开采逐渐接近于尾声, 深矿井开采作为煤炭开采的一个延续发展阶段, 所以对矿井深部开采的矿压治理、研究、分析具有重要的意义。
参考文献
[1]徐永圻等.煤矿开采学[M].北京:中国矿业大学出版社, 1993.
试论深部煤层开采矿井防治水技术 篇8
如今, 煤矿水害已经和煤矿粉尘、瓦斯、火灾、地质灾害共同构成煤矿生产过程中的五大严重灾害。历史上已经发生的煤矿水害, 其突水量往往是矿井排水能力的数倍、数十倍, 严重时可以达到数百倍。因此, 推动开展深部煤层开采矿井防治水工作, 已成为煤矿行业必须面对的问题。
1 工程情况
以A煤矿为例, 该矿始建于1979年11月26日, 于1991年4月29日投入生产。矿井采用立井和水平混合进行开拓, 第一水平为-600水平, 第二水平为-850水平。沿着煤层底部走向方向, 采用轻放和综采方式采煤。
该矿区地下水径流主要受构造、地层产状和地形控制, 部分地区还会受水动力条件影响[1]。地下水主要来自大气降水补给, 也有来自局部地区沟谷河床渗漏补给。地下水排泄方式包括人工排泄 (矿山排水、工农业用水) 和泉群自然排泄两种方式。该矿区的含水层比较多, 具体特征见表1。
2 深部煤层开采矿井防治水技术分析
2.1 综合物探法
用于矿井水害检测的物探技术方法有多种, 如瞬变电磁、直流电法、音频电穿透视法等[2], 具体介绍如下:
a) 瞬变电磁法。该方法属于电磁感应类探测法, 是通过对二次场的空间特性进行观测和研究, 进而推测出目标体的物理特征。瞬变电磁法对低阻体具有定向性好和异常敏感的优点, 能够准确定位与低阻异常相关的地质问题。瞬变电磁法探测的主要原理是对巷道进行侧向探测, 完成对工作面及设计巷道超前探测的目的, 探测原理如图1。借助瞬变电磁物探法对矿井进行水文地质勘探, 确定井田内富水块断和富水区域。煤矿井瞬变电磁物探法被广泛应用于工作面及设计巷道的超前探测, 不仅可以扩大探测控制范围, 提高探测效率, 还能准确判断异常含水性位置和范围, 杜绝和降低煤矿开采中的突水事故, 为煤矿防治水工提供有效保障;
b) 井下直流电法。该方法属于全空间电法勘探法, 是根据岩石的电性差异, 使用全空间电场理论, 在全空间条件下构建电场, 对有关矿井水文地质问题进行解释和处理。井下直流电法在水文地质和电性分层等问题上得到了广泛应用。在煤矿井下主要用于巷道顶底板的勘查工作, 并实现对掘进堵头和工作面顶板超前探测。主要用于解决以下问题: (a) 测巷道底板和工作面100 m深度范围内的导水体和含水层, 同时还能准确测定底板隔水厚度、含水层厚度、含水层原始导升高度、潜在突水通道、富水异常体范围等; (b) 借助三极空间交汇探测方法, 可以获取80 m范围内岩石视电阻率变化情况, 并预测掘进前方80 m范围内含水、导水构造 (断层、裂隙破碎带、陷落柱、老空巷道) ;
c) 音频电穿透视法。该方法是通过介质中电磁波的传播, 而且其电流强度会随着介质电阻率的变化而发生规律性的改变, 从而准确计算出各穿透点视电阻率之间的关系, 绘制出视电阻率平面等值线图。结合该地区水文地质条件就能够推断出富水性大小、分布范围及空间形态, 为煤矿开采防治水工作的开展提供依据。
2.2 充填开采
充填开采法主要是把粉煤灰、煤矸石等固体废弃物当作充填材料, 按照一定比例添加速凝剂, 形成具有一定强度的混合物, 将其充填到已被开采的煤层中。这样不仅可以减少矸石的排放量, 而且还能有效控制岩层移动和沉陷。现场试验表明, 与传统顶板垮落法相比, 充填开采可有效避免煤层底板破坏程度, 确保底板隔水层的阻水能力, 将煤层底板突水的风险降到最低。如今, 该技术已非常成熟, 并被更多的煤矿所采纳。
2.3 奥灰疏水降压
在工作面或周边施工放水孔时, 一般会采用疏水降压方法, 其主要是放水疏降奥灰水, 以确保其降至安全水头以下。本次研究的该矿井奥灰含水层径流缓慢、补给条件较差, 比较有利于疏水降压。该矿奥灰含水层厚度比较大, 弹性储存量也较大, 且其含水介质的方向性比较明显, 通过疏水降压不仅可以有效降低奥灰含水层的水压, 而且还能确保整个区域的奥灰水压。但是要想把奥灰水压降至安全范围, 需要花费巨额排水费用, 还需要高额的水处理费用。因此, 需要结合上述情况, 合理采取奥灰疏水降压方法来控制奥陶系含水层。
2.4 煤层底板注浆加固
充填开采和奥灰疏水降压均属于间接方法来降低底板突水风险。煤层底板注浆加固是采用提前注浆的手段对底板岩层中的裂隙进行充填和胶结, 将其变成真正意义的隔水层, 不仅可以增大底板隔水层的阻水能力, 而且还能提高底板隔水层的强度。除此之外, 煤层底板注浆加固方法还能够封堵底板原生导水断层、导水裂隙及导水陷落柱等, 对煤系中奥灰水与各含水层之间的水力联系起到阻断作用, 降低突水风险。目前, 煤层底板注浆加固方法已经逐渐引入到煤矿生产之中, 获得了较大的经济效益。通过底板加固方法的实施, 不仅可以减少矿井排水费用, 还能降低矿井涌水量。因此, 在对该煤矿进行经济效益分析之后, 对煤层突水威胁较大地层进行注浆加固, 为煤矿安全生产提供保障。
3 结语
随着煤炭行业不断发展, 矿井防治水已成为开采过程中至关重要的部分。随着开采深部的不断增加, 地层复杂性随之增加, 需要采取措施加强深部煤层开采矿井防治水工作, 这样不仅可以将发生突水事故的风险降到最低, 而且还能延长矿井的开采年限, 提高煤矿企业的经济效益。
参考文献
[1]杨志.深部煤层开采矿井防治水技术的探讨[J].新材料新装饰, 2014, 9 (7) :124-125.
煤层对比方法在矿井开采中的应用 篇9
对于勘探阶段煤层对比, 前人研究的比较多, 技术也比较成熟。如何针对不同矿井不同情况, 寻找适合的煤层对比方法, 是矿井地质工作中的非常实际和重要的问题。本文就结合华亭煤业集团山寨煤矿开采期间煤层对比方法进行探讨。
1 概况
山寨井田的含煤地层为中侏罗统延安组, 总的平均厚度为153.81m。主要赋存5个煤层 (组) , 共7层煤。自上而下为煤1、煤2-1、煤2-2、煤2-3、煤3、煤4和煤5。煤5层系全区可采煤层, 煤3层属大部分可采煤层, 其它煤层均为零星可采或不可采煤层。
2 煤层对比
2.1 标志层对比
标志层对比是煤层对比工作中的最常用, 最有效的方法之一。山寨井田标志层如下:
(1) 主要标志层 (K3) -“似鲕状”砂岩:位于延安组第一段下部, 系煤5层底板。主要岩性为灰褐、灰黑色含石英细砾的砂岩及砂质泥岩。具有俗称的“似鲕状”结构, 层位稳定, 全区分布, 特征明显, 是确定煤5层的可靠标志。
(2) 局部标志层:系劣质油页岩, 条痕褐色, 页理较发育, 含油率极低。一般为二层, 第一层 (K1) 位于延安组第二段上部, 发育在距煤1顶板以上5~10m处, 厚度0.05~1.60m, 平均0.43m, 时而相变为灰黑色含炭泥岩, 层位较稳定, 是确定煤1的良好标志;第二层 (K2) 位于第二段Ⅱ旋回顶部, 煤4层之下, 厚度较K1大, 可达数米。在本井田特征明显, 作为对比煤4层和划分Ⅱ旋回顶界的局部标志层。
2.2 煤层层间距对比
层间距是指上一层煤底板与下一层煤顶板之间的垂直距离。通过研究, 山寨井田内发育的各煤层层间距分别为:煤1与煤2-1以及煤2-1和煤2-2间一般保持在11m左右, 而煤2-2与煤2-3及煤2-3和煤3间的间距较小, 一般为7m左右;煤1至煤3层的间距也较稳定, 一般在40m;煤3层与煤4层的间距由北向南明显增大, 一般两者相距10m左右;煤4与煤5间距变化大, 平均38m。总体讲各煤层层间距相对较稳定, 但由北向南、自西向东有增大的趋势, 差异性较明显, 有利于煤层对比。
2.3 煤层本身特征对比
煤层本身特征对比法, 是根据煤层的厚度、稳定性和结构复杂程度、煤的物理性质、煤岩特征和煤质资料等不同及其共有的组合关系等进行煤层对比的一种方法。
山寨井田煤层的发育特征及其组合规律极为明显, 因此利用煤层厚度, 结合煤层所处的剖面位置及整体变化趋势, 亦是区内煤层对比的主要方法之一。
山寨井田从含煤岩系垂向沉积的宏观方面看, 因煤系沉积环境的演变, 使主要含煤段、复含煤段以及不含煤段截然分离, 自成体系, 加之局部标志层相映, 泾渭分明, 互不混淆。这给段与旋回的划分和各煤层的对比提供了较好的地质依据。
煤1层:系全区层位稳定煤层, 无论其它煤层存在与否, 煤1层或层位总是存在的, 这为对比其它煤层起了提纲携领的作用。煤1层厚度较小, 仅零星可采, 含2~3层夹矸, 最多达4层, 特征明显易对比。
煤2层 (组) :虽称煤组, 但以三层单独煤层出现, 从上到下为煤2-1、煤2-2、煤2-3, 其稳定性依次变好, 厚度也有增大之趋势。煤2-2与煤2-3多相伴出现。
煤3层:为第二段中厚度最大, 层位最稳定的一层煤。除4勘探线以南尖灭外, 基本可见及。结构简单, 且煤层上下多发育炭质泥岩。系复合含煤段的主干煤层, 也极易对比。
煤4层:厚度小, 层位较稳定, 有时分层较多, 位于煤3和煤5之间, 亦较易确定其层位。
煤5层:层位稳定, 厚度大, 一般为特厚煤层, 属基本遍及全区的较稳定煤层, 上部结构复杂, 下部相对较简单, 且居于煤系地层之下部, 其本身特征就是良好的对比标志。
3 煤层对比方法的综合应用
以上煤层对比方法都是矿井开采期间的常用方法, 在山寨煤矿煤5层开采及煤3层的首次揭露过程中都得到了应用。尤其是在煤3层的首次揭露上, 效果非常明显。
在煤3层首次揭露期间, 由于揭露区距周边钻孔比较远 (均在200m以上) 。在该区附近的巷道掘进过程中就已经揭露了煤4层及其底板K2标志层 (如图1) 。通过对周边钻孔资料对比, 发现煤4与煤3的间距均在10~12m之间。通过计算, 两者的水平距离应在30~35m之间。而该区域煤3层底板等高线资料显示, 该段煤4与煤3层的水平距离在85m左右, 两者相差太大, 为巷道设计及施工带来困难。为了消除疑虑, 在该处打了一组探煤孔进行验证后发现, 在距离煤4层底板10.5m处有一厚度2.5m在煤层。故对原设计的25°上山揭露改为水平石门揭露, 结果在水平距离32.5m处揭露了一层真厚度为2.2m的煤层。为了进一步证实该煤层为煤3层, 采用了如下几种煤层对比方法:通过对煤层间距对比, 水平距离32.5m与之前预测的30~35m基本相符;揭露煤层的厚度与周边钻孔的平均厚度基本相符;煤3层的底板岩性为细砂岩, 与周边钻孔一致;煤层中夹矸及其煤层的煤岩特征与地质报告一直;煤4层底板K2标志层是一典型的劣质油页岩, 可以作为煤层对比的重要依据。通过以上方法的综合应用, 最后确定已揭露的煤层为目的层煤3层, 从而避免了设计上的一次较大的失误, 也为今后煤层揭露及对比提供了有力的技术支撑。
4 结论
(1) 从矿井地质条件及煤层赋存状况分析, 通过利用含煤段特征、煤层的标志层、结构、间距、厚度、顶底板岩性及化石特征等煤层对比方法, 可以准确地确定煤层群开采的层位。
(2) 通过煤层综合对比, 能够科学地指导煤层群开采的层位控制, 为矿井开采设计提供技术保障, 促进矿井的安全高效生产。
(3) 矿井开采期间的煤层对比, 应因矿井的不同, 开采区域的不同, 而采用不同的对比方法, 不能一概而论, 但总体来说必须尽可能地对比准确、可靠。
摘要：在矿井开采期间, 为了能够准确地对煤层进行揭露及开采, 减少因盲目揭露而造成的损失, 通过对已有地质资料的分析研究, 利用含煤段特征、煤层的标志层、结构、间距、厚度、顶底板岩性及化石特征等综合的煤层对比方法, 可以准确地确定煤层群开采的层位, 科学地指导煤层群开采的层位控制, 为矿井开采设计提供技术保障, 促进矿井的安全高效生产。
关键词：煤层群开采,煤层对比,标志层,顶底板
参考文献
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