1、云南新吉克礦業(yè)有限公司吉克煤礦首采M11煤層可行性分析報(bào)告吉克煤礦開采保護(hù)層調(diào)研組2008年8月23日前言云南新吉克礦業(yè)有限公司吉克煤礦，自2007年3月份開工，當(dāng)年實(shí)現(xiàn)井 筒“三到底兩貫通”，2008年3月和7月，副井絞車和地面扇風(fēng)機(jī)分別投入 了運(yùn)行。礦井的一水平（1615m）首采區(qū)，主要開采M7、M9、M11、M15四層煤層。 根據(jù)礦井實(shí)際揭露和地質(zhì)補(bǔ)勘資料，M煤層大部分不可采，設(shè)計(jì)確定首采工 7作面布置在M煤層中。在M煤層的施工中，撫順院對(duì)其瓦斯參數(shù)進(jìn)行測(cè)定， 99鑒定M煤層為煤與瓦斯突出煤層。根據(jù)瓦斯治理等有關(guān)安全規(guī)定，需要開采 9保護(hù)層。為此，根據(jù)集團(tuán)公司的安排，我們于2008年8月

2、14日至28日對(duì)吉克 煤礦開采保護(hù)層問題進(jìn)行了可行性研究。礦井概況吉克煤礦位于云南省曲靖市富源縣墨紅鎮(zhèn)吉克村，距離富源縣城45km。本區(qū)為中低山相間的高原構(gòu)造侵蝕山地地形，山區(qū)地形切割強(qiáng)烈，海 拔標(biāo)高+2175+1792m，相對(duì)高差383m，地勢(shì)東高西低，南高北低，中部低 平。井田面積6.58km2，地質(zhì)儲(chǔ)量8814.35萬旗工業(yè)儲(chǔ)量6862.95萬t, 可采儲(chǔ)量3300.41萬t。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力45萬t/a，服務(wù)年限48.9年。礦井采用斜井開拓，兩個(gè)水平開采：一水平標(biāo)高+1615m，二水平標(biāo)高+1520m。礦井通風(fēng)方式為中央并列式。提風(fēng)機(jī)采用GAF2013.31軸流式扇風(fēng) 機(jī)，最大提風(fēng)量6

3、000m3/mino礦井設(shè)計(jì)采用長(zhǎng)壁后退式采煤法，頂板管理采用全部跨落法。目前礦井正在施工井底車場(chǎng)、一采區(qū)大巷和1901回風(fēng)順槽，回風(fēng)順槽 施工了 60米。詳情見附圖。二、資源條件（一）礦井地質(zhì)1、地層礦井內(nèi)分布的地層有二疊系中統(tǒng)茅口組，上統(tǒng)峨嵋山玄武巖組、龍?zhí)?組、長(zhǎng)興組；三疊系下統(tǒng)卡以頭組、飛仙關(guān)組組等。主要含煤地層為龍?zhí)?組、長(zhǎng)興組，上覆地層為卡以頭組、飛仙關(guān)組。中部溝谷中出露少許的卡 以頭組上部巖層，往東西兩側(cè)為飛仙關(guān)組。第四系零星分布于山谷低洼區(qū)。 永寧鎮(zhèn)組分布礦井外東部山峰。2、構(gòu)造本礦井整體上為一走向北北東、傾向南東的單斜構(gòu)造，附加次一級(jí)褶 曲，斷裂構(gòu)造較為發(fā)育。地面出露地層傾角

4、在1222，F(xiàn)11與F5之間 地層傾角49。礦井構(gòu)造復(fù)雜程度中等。礦井?dāng)嗔褬?gòu)造較發(fā)育，總體 上與區(qū)域構(gòu)造方向一致，主要為北北東向。礦井內(nèi)有斷層35條，其中正斷 層23條，逆斷層12條。落差N100m的斷層3條；落差N50m100m的3 條；落差N30m50m的有1條；落差V30m的有28條。據(jù)三維地震資料，首采區(qū)范圍內(nèi)，主要斷層有26條（見表1 ），其中 DF9斷層，主、風(fēng)井聯(lián)絡(luò)巷實(shí)際揭露，落差為1.2m。斷層名稱斷層性質(zhì)走向()傾向()傾角()落差 (m)位置控制程度DF1正20423329432370025礦井中部查明DF2正1852009511065715首采區(qū)西南部基本查明DF3正17

5、5205851156507首采區(qū)西南部基本查明DF4正172200821106505首采區(qū)西南部基本查明DF5正19522028531075017首采區(qū)西南部查明DF6正18520323029375013首采區(qū)西南部查明DF7逆13916823025870015首采區(qū)西部查明DF8正1852109512070015首采區(qū)西部查明DF9正1762667005首采區(qū)西北部基本查明DF10正2171277205首采區(qū)西北部基本查明DF11逆18824527833562010首采區(qū)中部查明DF12正228318750.5）- 項(xiàng)指標(biāo)超過臨近指標(biāo)，故M15煤層無突出危險(xiǎn)性。綜上所述，首采區(qū)的M7、M9、

6、M11. M15層煤中，M9是煤與瓦斯突出煤層， 其他煤層初步判定不是突出煤層。四、開采保護(hù)層可行性分析通過以上分析，M9煤層為煤與瓦斯突出煤層，因此吉克煤礦是煤與瓦 斯突出礦井。根據(jù)防治煤與瓦斯突出細(xì)則第45條規(guī)定，在突出礦井開 采煤層群時(shí)必須首先開采保護(hù)層。（一）保護(hù)層的選擇1、保護(hù)層選擇的原則根據(jù)煤礦安全規(guī)程和防治煤與瓦斯突出細(xì)則有關(guān)規(guī)定，在選 擇保護(hù)層時(shí)應(yīng)遵循下列原則：（1）首先選擇無突出危險(xiǎn)的煤層作為保護(hù)層。當(dāng)煤層群中有幾個(gè)煤層 都可作為保護(hù)層時(shí)，應(yīng)根據(jù)安全、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的合理性，綜合比較分析， 擇優(yōu)選定。（2）礦井中所有煤層都有突出危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)選擇突出危險(xiǎn)程度較小的 煤層作為保護(hù)層，但

7、在此保護(hù)層中進(jìn)行采掘工作時(shí)，必須采取防治突出措 施。（3）選擇保護(hù)層時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇上保護(hù)層，條件不允許時(shí)，也可選擇 下保護(hù)層，但在開采下保護(hù)層時(shí)，不得破壞被保護(hù)層的開采條件。2、上保護(hù)層選擇M9煤層之上有一局部可采M7煤層，層間距平均為25.11m，煤厚0.89m， 可作為保護(hù)層選擇。但是在礦井首采區(qū)中，M7煤層大部分煤層開采厚度都 在0.7m以下，為不可采煤層。首采區(qū)中M煤層只能布置兩個(gè)采煤工作面，7作為保護(hù)層選擇，對(duì)光煤層的保護(hù)范圍有限，先采M7煤層不會(huì)達(dá)到全面防 止M9煤層煤與瓦斯突出的目的，不能從根本上解決M9煤層防突問題。同時(shí)， M7煤層的灰分較高，達(dá)到26.68%，且有1層夾砰，開

8、采*煤層在經(jīng)濟(jì)上也 不合理。因此在首采區(qū)中，M7煤層作為M9煤層的保護(hù)層不可取。但是在煤層全部可采的采區(qū)，M7煤層作為M9煤層的上保護(hù)層，應(yīng)優(yōu) 先選擇。3、下保護(hù)層選擇由于首采區(qū)中M7煤層不具備大面積開采條件，不能作為M9煤層的有效 保護(hù)層。M11煤層和M9煤層層間距在15.99m22.1m之間，M11煤層厚度在 1.31.96m之間，該層不屬突出煤層，因此M11煤層有條件作為M9煤層的 下保護(hù)層供選擇。開采保護(hù)層后，開采層周圍的巖層和煤層向采空區(qū)方向移動(dòng)、變形， 根據(jù)卸壓程度的大小，在垂直保護(hù)層層面方向可劃分為三個(gè)帶：巖石混 亂移動(dòng)帶（冒落帶）；巖石完整性破壞移動(dòng)帶；巖層彎曲帶（彈塑性變 形

9、帶）。因此，保護(hù)層的有效層間垂距，在不配合人工抽放瓦斯時(shí)，實(shí)際為 第III帶的邊界到保護(hù)層的層間垂距，在抽放瓦斯時(shí)，有效層間垂距可擴(kuò)大。保護(hù)層的有效層間垂距應(yīng)根據(jù)礦井實(shí)測(cè)資料確定，對(duì)暫無實(shí)測(cè)資料的礦井可參照表7確定。表7保護(hù)層的有效層間垂距煤層傾斜未抽放瓦斯（m ）結(jié)合抽放瓦斯（m）下保護(hù)層上保護(hù)層下保護(hù)層上保護(hù)層急傾斜50408060緩傾斜和傾斜803010050吉克煤礦開采下保護(hù)層，煤層屬緩傾斜煤層，其保護(hù)層的有效層間垂距在抽放時(shí)為100m，不抽放時(shí)為80m。M煤層到M9煤層的垂距在15.99m22.1m之間，小于80m。由此可見， 在M11煤層開采后，M9煤層已完全處于有效保護(hù)范圍。（二

10、）開采M11煤層下保護(hù)層的可行性分析1、技術(shù)理論分析比值判別法(采煤學(xué)開采方法)生產(chǎn)實(shí)踐和研究證明，當(dāng)保護(hù)層和被保護(hù)層層間距離和保護(hù)層采高比 值k大于7.5時(shí)，一般可以不影響上煤層開采，上煤層采掘活動(dòng)應(yīng)在下 煤層采后46個(gè)月進(jìn)行。用比值k的大小判別，即：k =H/M式中：H上下煤層之間的垂距，m ;M下煤層采高，mo該礦M11煤層厚度在1.31.96m之間，層間距在15.99m22.1m之 間，根據(jù)鉆孔資料，M11煤層厚度最大1.96m處對(duì)應(yīng)的層間距是21.63m，k 值計(jì)算為11；層間距最小15.99m處對(duì)應(yīng)的煤層厚度為1.64m，k值計(jì)算為 9.8，可見虬煤在開采厚度最大和層間距最小時(shí)，k

11、值均大于7.5，從比值 法角度分析，M11煤可以作為下保護(hù)層開采。“三帶”判別法(建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤 開采規(guī)程)采用長(zhǎng)壁垮落法采煤時(shí)，上覆巖層移動(dòng)、變形和破壞，分為“三帶”， 即冒落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶。“三帶”判別法認(rèn)為上下煤層間距大于下 煤層開采的冒落帶高度和裂隙帶高度，就可以先開采下煤層。對(duì)開采單一 煤層時(shí)，冒落帶高度和裂隙帶高度按以下公式計(jì)算：冒落帶高度：Hm =(M - W)/( K -1) cos a式中：Hm冒落帶高度，m ;M開采煤層厚度，m ;a煤層傾角，取最大值10;K冒落巖石碎脹系數(shù)（1.11.25）,取1.2 ；W冒落過程中頂板下沉值（00.2

12、 m）,取0.2m；該礦井M11煤層上覆巖層為軟弱巖組為主，選取以下公式計(jì)算裂隙帶高 度：Hi=100M/（3.5M+5.0）4.0 （公式一）Hi=10M1/2 +5（公式二）式中：Hi裂隙帶高度，m。計(jì)算出煤層最大厚度1.96m、最小厚度1.3m和最小層間距15.99m處的 冒落帶高度分別為8.9m、5.6 m、8.2m；按公式一和公式二計(jì)算的裂隙帶 高度分別為20.53m、17.61 m、19.27m和19m、16.24m、17.81m, 因此被 保護(hù)層M9煤層除最小層間距處位于裂隙帶上位外，其它M9煤層結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā) 生變化，可正常進(jìn)行開采Mu煤層冒落帶、裂隙帶高度與層間距對(duì)照見表8。表8

13、M”煤層冒落帶、裂隙帶高度與層間距對(duì)照表計(jì)算公式maxmin層間距min備注11煤厚1.961.301.64層間距21.6322.1015.99冒落帶高度8.905.608.20公式一裂隙帶高度20.5317.6119.27公式二19.0016.4017.81附加值法（采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)）受單個(gè)煤層上行開采采動(dòng)影響，保證上層煤正常開采的最小層間距離可按以下公式計(jì)算：H1.14M2+4.14+Am式中：H-最小層間距離,m；M 下層煤米厚,m；m-安全系數(shù)（或附加值），一般取Am小于1.0m，或不考慮.根據(jù)以上公式計(jì)算出M11煤層最大厚度1.96m和最小厚度1.3m時(shí)，最 小層間距離H值均大于計(jì)算

14、結(jié)果9.5m和7.1m。由以上計(jì)算分析，M”煤層 可以作為下保護(hù)層開采。頂板管理系數(shù)法（防治煤與瓦斯突出細(xì)則）當(dāng)煤層傾角a小于60度時(shí)，可用以下公式計(jì)算：H二KMcos a式中：H-最小層間距離,m；M 下層煤米厚,m；a-煤層傾角，度；K-頂板管理系數(shù)。冒落法管理頂板時(shí)，K采用10；充填法管理頂 板時(shí)，K采用6。礦井煤層傾角為510，計(jì)算a取值5。根據(jù)以上公式計(jì)算出M11煤層最大厚度1.96m和最小厚度1.3m時(shí)，H 值分別為19.5m和13.0m，其對(duì)應(yīng)地點(diǎn)計(jì)算值均小于層間距。所以虬煤層 作為下保護(hù)層開采是可行的。2、經(jīng)驗(yàn)類比分析以下是國(guó)內(nèi)成功開采解放層的礦井情況：貴州盤江煤電公司土城煤礦

15、：該礦井和吉克礦井為同一煤田，煤系地 層屬二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M。9煤厚1.82.2m，12煤厚2.3m，層間距25m左 右，9煤灰分、硫份高,98年行業(yè)不景氣，故先采12煤，后采9煤。該礦 井1煤厚1.6m,3煤厚2.1m，兩煤層層間距1820m,為保證煤質(zhì)，2005 年先行開采3煤層，后期開采1煤層。在開采下層煤以后，對(duì)上層煤的開 采影響很小，上行開采是成功的。重慶松藻渝陽礦:該礦井和吉克礦井煤系地層均為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M。 8煤厚2.63m，11煤厚0.70.8m，層間距24m左右，因8煤為高突煤層， 7煤不可采，故采下保護(hù)層11煤，采高1.05m，2006年開采成功。山東新汶礦業(yè)集團(tuán)孫村礦：孫

16、村煤礦-800水平二、四層煤實(shí)行上行 卸壓開采，二采區(qū)二、四層煤層間距為11.2818.23m，二層煤厚度1.94 3.41m，平均2.6m，四層煤厚度1.832.14 m，平均1.96m，上行卸壓開 采取得了十分顯著的技術(shù)效果與經(jīng)濟(jì)效益，徹底根除了深井復(fù)合頂板的巷 道支護(hù)與頂板管理難題，消除了沖擊地壓危害。通過對(duì)國(guó)內(nèi)成功開采下保護(hù)層和上行開采情況經(jīng)驗(yàn)類比，特別是針對(duì) 煤層賦存情況和吉克礦井相似的礦井開采保護(hù)層的情況進(jìn)行調(diào)研分析，吉 克礦井把M11煤層作為下保護(hù)層首先開采是安全可行的。經(jīng)濟(jì)效益分析M煤層平均厚度為1.69m，首采工作面長(zhǎng)度為110m，按日推進(jìn)度5m 計(jì)算，月產(chǎn)量可達(dá)3.9萬t，

17、全年產(chǎn)量可達(dá)46萬t ,能夠保證礦井生產(chǎn)能 力，經(jīng)濟(jì)上是合理的。結(jié)論通過技術(shù)理論分析，開采下保護(hù)層M11煤層后，M9煤層的開采條件不會(huì) 發(fā)生破壞，可以進(jìn)行開采。通過和國(guó)內(nèi)成功進(jìn)行上行開采的礦井情況進(jìn)行類比，與吉克煤礦屬同 一煤系地層的貴州盤江煤電公司土城煤礦上行開采、重慶松藻渝陽礦采下 保護(hù)層均獲得了成功。山東新汶礦業(yè)集團(tuán)孫村煤礦和吉克煤礦相比，在煤 層厚度大，層間距相對(duì)較小的情況下也成功進(jìn)行了下保護(hù)層開采。通過以上分析，吉克煤礦把M11煤層作為M9煤層下保護(hù)層首先開采是可 行的。五、開采方案六、存在問題及建議M7、M9、M11幾個(gè)煤層的瓦斯等基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)定不全，M11煤層測(cè)定的煤 的硬度系數(shù)f值與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際查看的出入較