煤礦上行式開采可行性分析 立項可行性分析報告

煤礦上行式開采可行性分析立項可行性分析報

告煤礦上行式開采可行性分析立項可行性分析報告煤礦上行式開采可行性分析立項可行性分析報告摘要。在以往傳統(tǒng)的煤礦開采中，大多數(shù)采用下行式開采的方式進行，而近些年來，煤礦開采的實踐以及相關(guān)實驗證明，煤礦上行式開采在特定的條件下存在很大的可行性，并且能夠帶來較大的經(jīng)濟效益。本文通過分析影響上行開采的主要因素，探討了上行開采機理，說明了上行開采技術(shù)的判別方法，從而深刻地剖析了該論題。關(guān)鍵詞上行開采；可行性分析；煤礦中圖分類號82文獻標識碼在我國傳統(tǒng)的煤礦開采的過程中，若煤礦是多煤層，則大多數(shù)采用的是下行式開采。原因是依據(jù)我國的傳統(tǒng)理論，影響上行開采的主要因素是上、下煤層間的層間距以及下位煤層的采高。采用下行開采，是先開采上煤層之后再開采下煤層，上層開采對下層的擾動較小，若采用上行開采，則先開采下煤層，則較容易引起其上覆巖層的變形、斷裂或崩塌，破壞上部煤層的完整性。然而，實踐及科學(xué)研究證明，在某些地質(zhì)和開采技術(shù)條件下，上行式開采有著自身的優(yōu)勢，尤其是在安全、開采技術(shù)以及提高經(jīng)濟效益方面具有很大的幫助。本文以某礦區(qū)煤礦的開采為例，對影響上行開采的主要因素做了介紹，闡述了上行式開采原理，并對現(xiàn)行的上行開采可行性方法進行了分析。1煤礦概況。某煤礦地處丘陵地帶，地面高低起伏，地層多為單斜構(gòu)造與水平構(gòu)造。礦井地質(zhì)儲量豐富，在不同的地質(zhì)層其開礦的環(huán)境不同，如土質(zhì)、土壤的黏性、煤層的厚度等都存在很大的差異。以其中一個含煤地層為例，共含煤12層，全區(qū)共分為兩層8和14煤層。煤層的特征是，8煤層為突出煤層，其平均厚度為2.5米，煤層的平均傾斜角為15度，頂板的直接頂是粉砂巖，厚度約為3.5米，老頂為灰?guī)r，厚度為4.0米。而底板的直接底為粘土巖，老底為灰?guī)r。14煤層的平均厚度為1.2米，煤層平均傾角為19度，頂板的直接頂為炭質(zhì)頁巖及粉砂巖，厚約6.2米，老頂為硅質(zhì)燧石灰?guī)r，厚度為5.4米。底板的直接底為粉砂巖，老底為石灰?guī)r。兩個煤層的煤間距均為4555米之間?？傮w而言，該礦井的儲煤量大，瓦斯含量也較高，整個礦井地質(zhì)構(gòu)造較單一，水文地質(zhì)條件較簡單。2上行式開采機理。（1）采場上覆巖層裂隙場發(fā)展規(guī)律。上行開采容易造成上覆巖層的原始應(yīng)力失衡，導(dǎo)致巖體應(yīng)力的重新分布。當應(yīng)力超過巖層的承受范圍時，必定會引起上覆巖層的變形甚至是破壞，進而產(chǎn)生大量的采動裂隙，并且破壞煤層，但在一段時間之后，此采動裂隙會再次閉合、壓實。煤層的臺階錯動，使煤層結(jié)構(gòu)被破壞，這是阻礙上行開采的根本因素。因此，采用上行式開采，控制層間巖性錯動、保持巖層結(jié)構(gòu)的平衡是其關(guān)鍵之一。（2） 圍巖平衡機理。上覆巖層體可分為垮落帶、斷裂帶和彎曲下沉帶。從圍巖平衡的角度來說，可分為非平衡帶、部分平衡帶以及平衡帶。根據(jù)走向可分為離層區(qū)、原始應(yīng)力區(qū)、重新壓實區(qū)、穩(wěn)定區(qū)及煤壁支撐區(qū)。其中，在煤壁支撐區(qū)內(nèi)的壓縮變形最劇烈。在離層區(qū)，由于垂直方向受到拉伸作用，因此，上下離層的變形最充分；斷裂帶巖層在下沉的過程之中，由于巖塊間的相互咬合進而平衡巖層結(jié)構(gòu)。所以，在上煤層在與下煤層的平衡巖層距離較近時，適合上行開采條件。（3） 圍巖平衡高度。下煤層頂板與平衡巖層頂板之間的高度稱為圍巖平衡高度。圍巖平衡高度受到下位煤層采高以及煤層間巖層的性狀的影響，此外，還與礦山壓力等有關(guān)。也就是說，煤層間平衡結(jié)構(gòu)與煤層間的巖性、下位煤層采高以及上位煤層覆巖條件都有關(guān)系。在進行上行式開采的可行性分析時，要綜合考慮。3影響上行式開采的主要因素。（1）采高的影響。影響上覆巖層的破壞狀況以及其高度的根源在于采高。采高越大，開采的空間也越大，變形越大，上覆巖層的結(jié)構(gòu)越不平衡，必然會導(dǎo)致采場上覆巖層受到嚴重的破壞，且隨著煤層開采數(shù)的增加，其穩(wěn)定性也逐步下降，因此，采用上行開采難度就越大。（2） 層間距的影響。上、下煤層的層間距越大，上覆煤層的移動就越平緩，變形越小，越適合上行開采。如果層間距過小，則會導(dǎo)致上覆煤層產(chǎn)生很大的變形，但在一定的技術(shù)改善的條件下，仍可采用上行式開采。（3） 采煤方法的影響。采煤方法是控制覆巖破壞的高度的一個重要因素，在采煤方法中，其煤層頂板的管理方式?jīng)Q定了覆巖破壞的空間形式及高度。若采用垮落法來管理頂板時，常常會導(dǎo)致覆巖的開裂性破壞，頂板下沉量隨采高的變化而變化。（4） 巖性及層間結(jié)構(gòu)的影響。冒落帶及裂隙帶的發(fā)育程度隨著頂板巖層硬度的增大而增高，采空區(qū)空間高度也高，冒落越充分，所以，巖層主要是用斷塊來補充采空區(qū)，若采空區(qū)高度不足，冒落不充分，則巖層以巖層彎曲來補充采空區(qū)。當上覆巖層在下沉中形成平衡巖層結(jié)構(gòu)，其上部的煤層會緩慢下沉，這非常有利于上行式開采。4上行式開采可行性分析。（1）比值判別法。目前，比值判別法是較為常用的上行開采判別法之一，所謂的比值判別法，即當下部開采一個煤層時，可比值的大小判別，，其中，表示冒落帶高度，表示下煤層采高。上行開采的實踐和研究證明得知當上、下煤層之間為堅硬巖層時，6.3，為中硬巖層時，6.0，為軟弱巖層時，5.5。只有當綜合比值大于或等于6.3時才適合上行式開采。此種方法簡單、實用，但數(shù)據(jù)比較保守，只適宜作參考數(shù)據(jù)。（2）"三帶"判別法。當上、下煤層的層間距比下煤層的垮落帶高度小時，上煤層的形態(tài)會受到嚴重的破壞，于是不可進行上行式開采；當上、下煤層間距比斷裂帶高度小或兩者高度相當時，上煤層的形態(tài)會受到些許破壞，但采取一定的有效安全措施之后，即可進行上行開采；當上、下煤層的層間距比下煤層的斷裂帶的高度大時，上煤層會出現(xiàn)整體移動的現(xiàn)象，而形態(tài)未被破壞，因此，可進行上行式開采；當上煤層在下煤層開采引起的垮落帶內(nèi)時，其上煤層的結(jié)構(gòu)受到了嚴重的破壞，下位煤層先采后上煤層就無法進行開采。巖層以及覆巖不同，其移動和破壞規(guī)律也不同。在緩斜煤層，當頂板覆巖之內(nèi)是堅硬、中硬、軟弱以及極軟弱巖層時，垮落帶的最大高度可依據(jù)分層開采時的垮落帶高度進行計算；當下煤層的垮落帶在上煤層范圍之內(nèi)時，此時上煤層的斷裂帶最大高度使用該煤層的厚度來計算；而下煤層的斷裂帶最大高度應(yīng)取按上、下煤層的最大開采厚度計算，作為上、下煤層的斷裂帶的最大高度。"三帶"判別法的公式是統(tǒng)計而來或者是由破斷巖體的碎漲系數(shù)反推而來，但實際上，在下位煤層開采之前，是無法準確測出其垮落帶高度及碎漲系數(shù)的。（3）圍巖平衡分析法。上行開采會導(dǎo)致上覆巖層的原始應(yīng)力失衡，進而引起上覆巖層的橫向和縱向的變形甚至是破壞，產(chǎn)生采動裂隙。此時，上行開采需遵守的基本準則是當上覆巖層中存在堅硬巖層時，上煤層與下煤層的平衡巖層距離最近時，可正常進行上行開采；而當上覆巖層為軟巖時，上煤層位于斷裂帶之內(nèi)，上煤層的開采在下煤層開采引起的巖層移動穩(wěn)定之后進行方可。結(jié)語通過以上綜合的分析論證，我們可以看出，在特定的條件下，上行式開采在技術(shù)上及經(jīng)濟上都是合理可行的。具有節(jié)約投資、縮短工期以及提高效率的優(yōu)點。此外，在上行式開采的過程中，需根據(jù)計算所得的有關(guān)參數(shù)值，只有均滿足上行開采的要求才可，為了安全起見，應(yīng)該上行開采營造良好的開采條件，上煤層開采應(yīng)采取必要的安全措施，盡可能保障開采的安全可靠。參考文獻1付金強.鑫運煤礦采用上行式開采的可行性分析.科技情報開發(fā)與經(jīng)濟.20xx（25）.2杜計平，