金谷煤矿11号煤层上行开采可行性技术研究

和金财

冀中能源邢台矿业集团有限公司金谷煤业工作处 河北邢台 054000

在特殊地质和开采条件下，采用上行式开采在技术经济效益和安全方面优于下行式开采。上行开采的研究由来已久，针对近距离煤层群上行开采一直是煤炭行业的热点和难点问题。

通过对11#煤层上行式开采技术方案进行研究，不仅可以解决金谷矿面临的实际难题，而且也为上行式开采提供了一个成功的案例。为了能够充分的回收资源，保证矿山稳产高效率，保证经济效益，在11号煤层开采完成后，能否使9+10号煤层安全高效回采是矿方面临的难题。本文采用比值判别法、“三带”判别法、围岩平衡判别法3种方法对11号煤层上行开采提供了可行性研究。

1 上行开采理论分析

通过对国内十余个与金谷矿2#、9#、10#和11#煤层的赋存条件相似数十个上行开采的工程比对分析，以及煤层群上行开采工程案例，可知金谷矿采用上行开采具备较强的技术保障[1]。

1.1 上行开采的比值判别法

比值判别法，即根据上、下煤层的层间距与下部煤层开采厚度的比值来判断是否可采用上行开采方式。

上下煤层间距与下煤层的采厚比值K（2-1）式：

式中：K为上下煤层层间距与下煤层采厚的比值；H为上下煤层层间距，m；M2为下位m2煤层的采厚，m。

金谷矿地质勘探资料显示，10#与11#煤层的平均层间距为18．41m，11#煤层采采高按1．9m计算，将其带入公式（2-1）得K=9．69．

根据上行开采的生产实践，当比值K大于7．5时，一般先开采下部煤层不会影响在上部煤层中进行正常开采与准备，可正常进行上行开采。上述计算的结果大于7．5，表明对金谷煤矿11号煤层采用上行式开采方案是可行的。

1.2 “三带”判别法

对煤矿煤层群当中的各个煤层采用上行式开采的要求是一旦对其下部煤层进行开采，其上面的煤将不会受到严重的影响，换句话就是说在采下部煤层的时候能够保持上部岩层的稳定性。

通常情况下，对下部煤层开采完毕，其上部岩层会受到各种不同程度的影响，根据影响的不同程度，可以分为三带：从下往上依次为垮落带、裂隙带以及弯曲下沉带[2]。如果其上部煤层在垮落带内，则表示这部分煤层无法进行开采，因为其结构已经遭受到了非常严重的破坏，而如果其上部煤层在裂隙带或者弯曲下沉以内，则说明这部分煤层可以进行正常开采。然而需要注意的是如果这部分煤层落在裂隙带内，要想进行正常进行开采的话，需要采取一定的措施，否则不利于进行开采。

金谷矿11号煤层开采后，其上部10号煤岩层的‘三带’高度计算公式分别为：

垮落带高度H1

M—下部开采煤层厚度，取1．9 m

裂隙带高度H2

由公式（2-2）和（2-3）可知，其上部煤岩层的垮落带高度最大值为5．84m，裂隙带高度H2为18．78m。可以得出在对11号煤层开采完毕以后，10号煤层正位于裂隙带当中，不会影响对10号煤层的正常开采，由此证明，采用上行开采这个方案是可行的。

1.3 围岩平衡判别法

众所周知，一旦对煤层进行开采，肯定会打破原有的应力平衡状态，就上行开采来说，开采下部煤层，其上部煤层的内部必定会产生裂隙，其结构就会不同程度的遭到破坏，包括横向破坏与纵向破坏，随着时间的推移，其内部由于采动产生的裂隙就会重新闭合，以至于最终导致煤层发生台阶错动[3]。对于煤层群来说，针对采场上覆岩层的坚硬程度，要想进行上行开采，是有一定的基本准则的。如果采场上覆岩层坚硬，则需要上部煤层在下部煤层平衡岩层上，平衡岩层指的就是在开采的过程当中，不发生台阶错动的岩层；如果采场上覆岩层松软，则需要上部煤层在裂隙带内部，这样在采取某些措施以后才有利于进行正常开采。

上行开采必要的层间距估算公式（2-2）为

式中：M为煤厚，m；K为碎胀系数，取1．30-1．35；h为平衡岩层本身厚度，根据煤层赋存情况，估算取6 m；计算得：H=（11．42-12．3）m；

10#、11#煤之间的实际间距为18．41m，表明在金谷矿井田范围内进行上行开采是可行的。

2 结语

综合以上，可以得出，对金谷矿11号煤层采取上行开采的方案是可行的。利用比值判别法得到K=9．69，当K＞7．5时可以上行开采；利用三带判别法得到裂隙带高度H=18．78m，而11#和10#煤层层间距平均为18．41m，可知10#煤层处于裂隙带边缘，考虑到10#煤层顶板较坚硬，利用围岩平衡法的到H=11．42-12．3（m），小于18．41m，通过对上行开采的间距进行分析，得到H=9．26m，远小于 18．41m。