大傾角堅(jiān)硬煤層綜放開采頂煤弱化技術(shù)

1、甘肅華亭煤電股份有限公司科技項(xiàng)目建議書項(xiàng)目名稱：大傾角堅(jiān)硬煤層綜放開采頂煤弱化技術(shù) 負(fù)責(zé)單位：華亭煤電股份公司東峽煤礦起止年限：2010.1201012項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：聯(lián)系電話：二九年十二月大傾角堅(jiān)硬煤層綜放開采頂煤弱化技術(shù)一、國內(nèi)外概況、水平和發(fā)展趨勢及專利情況：為了提高煤炭回收率，提高礦井產(chǎn)量和職工收入，保證礦井采掘接續(xù)正常和延長礦井生產(chǎn)服務(wù)年限，國內(nèi)外近年來根據(jù)部分礦區(qū)的地質(zhì)實(shí)際賦存情況，并結(jié)合其開采條件及礦壓力學(xué)性質(zhì)等技術(shù)措施進(jìn)行了針對性的分析研究，也取得了顯著成效。1、地質(zhì)賦存、煤質(zhì)及生產(chǎn)條件東峽井田各煤層成煤規(guī)律可概況為：北部合并收斂，南部分岔撒開的馬尾狀形態(tài)，充分說明了井田北部含煤性

2、好，南部含煤性差，主采煤6，即煤6-1上、煤6-1下、煤6-2上、煤6-2中、煤6-2下、煤6-3、煤6-4，煤6平均厚度34米，煤層結(jié)構(gòu)北部簡單、南部復(fù)雜。由北向南分岔為七層，傾角2847，平均38，由北向南逐漸變緩。煤的硬度系數(shù)f=23，煤的容重為1.361.38。煤塵具有爆炸危險性，自燃發(fā)火期36個月，最短發(fā)火期28天，屬低瓦斯礦井，絕對瓦斯涌出量3.68m3/min，相對涌出量2.55 m3/t，無沖擊地壓，煤與瓦斯突出危險，開采條件較差，設(shè)計(jì)開采深度為+1365 +810米，目前開采水平位于+1075+1005米，南部布置一個大傾角綜采放頂煤工作面和北部布置一個水平分段綜采放頂煤工作

3、面。即大傾角30117-1工作面走向長996米，傾斜長101米，所采煤層為煤6-1，煤層平均厚度6.76米，傾角2638；水平30218-2或30218-3工作面走向長470米，傾斜長34米，傾角3847，煤層分層開采厚度均為12米。2、關(guān)于頂煤弱化技術(shù)的確定及基本思路由于東峽煤礦開采的兩個綜放工作面煤層均為特厚煤層，煤質(zhì)堅(jiān)硬，強(qiáng)度大，裂隙率低，不易冒落，對礦井資源及生產(chǎn)經(jīng)營成本帶來了極大的浪費(fèi)。因此為了有效解決這一問題，礦井先后采用了深孔爆破和高壓強(qiáng)注水法弱化頂煤，這兩種方法都能降低頂煤強(qiáng)度，提高冒落性，達(dá)到資源合理回收的作用。深孔爆破法在使用中，頂煤弱化效果明顯，操作工藝簡單，可是操作過程

4、中存在一定的安全隱患；采用頂煤強(qiáng)注水弱化法雖操作工藝復(fù)雜，弱化效果也突出，但操作起來安全可靠。因此，為了安全高效，經(jīng)對比選用頂煤強(qiáng)注水弱化更為合理。3、注水鉆孔參數(shù)的確定由于東峽煤礦煤質(zhì)及老頂巖石的物理性質(zhì)，煤質(zhì)及巖石的力學(xué)性能、滲水試驗(yàn)結(jié)果等情況不明，無法做準(zhǔn)確的、更有權(quán)威的計(jì)算，只能參照有關(guān)研究資料，選取有關(guān)鉆孔注水參數(shù)。頂煤高壓強(qiáng)注水濕潤半徑取30米。鉆孔深入頂煤及老頂?shù)拇垢呷?米。注水按下式計(jì)算：Q=R2（L-l+R）rnk式中：R濕潤區(qū)域半徑，m,取15 m。L鉆孔長度，m。l封孔長度，m。r煤質(zhì)密度取1.38t/m3。n煤質(zhì)及巖石的吸水率%，取1.5%。k不均勻系數(shù)。注水壓力，使用

5、定量泵，注水壓力主要取決于泵的額定壓力，煤質(zhì)及巖石的破裂壓力的注水孔德落水條件，一般來說，當(dāng)注水孔一定時，流量越大，注水壓力越高，當(dāng)把煤體破裂后，注水壓力將相應(yīng)降低，可維持穩(wěn)定值，根據(jù)煤質(zhì)的性質(zhì)，注水壓力以克服煤層的自重計(jì)算，P1.38600=8.28Pa,所以泵的額定壓力為不小于9Pa。封孔長度，根據(jù)鉆孔參數(shù)，煤層控制的注水層來確定，一般取10米。根據(jù)煤層注水后的時間效應(yīng)和支承壓力分布情況，合理確定注水位置。注水工藝主要包括打鉆孔、封孔、注水三項(xiàng)工序。4、高壓強(qiáng)注水弱化頂煤的概述綜采工作面的設(shè)計(jì)要經(jīng)過科學(xué)論證，嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)規(guī)程規(guī)定要求放煤，確保采放煤系統(tǒng)設(shè)備完好，采用合理的放煤工序和放煤步距

6、，并且綜采隊(duì)要高度重視煤炭資源回收率，切實(shí)加強(qiáng)煤炭生產(chǎn)過程中的管理工作，嚴(yán)格按照放煤工藝和頂煤弱化技術(shù)措施，加強(qiáng)現(xiàn)場管理，從而使礦井資源回收率達(dá)到規(guī)定要求以上。從而降低開采成本，保證礦井安全生產(chǎn)，達(dá)到頂煤弱化及資源合理回收利用的要求。到目前為止，國內(nèi)外在高壓強(qiáng)注水弱化巖性研究方面取得的成果如下：水對煤質(zhì)及巖層的作用。煤巖中某些黏土礦物（如蒙脫石）等遇水后體積膨脹，并使圍巖強(qiáng)度降低，結(jié)構(gòu)松散，易崩解、破碎。二、主要研究內(nèi)容、目標(biāo)、技術(shù)關(guān)鍵及主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（目標(biāo)要集體，包括階段目標(biāo)和最終目標(biāo)）。1、主要實(shí)驗(yàn)研究內(nèi)容：大傾角堅(jiān)硬煤層綜放開采頂煤弱化技術(shù)1）、大傾角堅(jiān)硬煤層綜放開采頂煤弱化技術(shù)研究；

7、2）、高壓強(qiáng)注水弱化頂煤施工機(jī)具配套及施工工藝設(shè)計(jì)；3)、工程監(jiān)測設(shè)計(jì)及檢測結(jié)果分析；4)、井下工作性試驗(yàn)。2、研究試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：通過研究和試驗(yàn)，來提高東峽煤礦煤炭資源回收率，解決東峽煤礦生產(chǎn)任務(wù)緊張的問題。3、技術(shù)關(guān)鍵1）、合理使用高壓強(qiáng)注水弱化頂煤技術(shù)；2）、先進(jìn)有效的工程監(jiān)測方法；3）、施工機(jī)具先進(jìn)，施工工藝合理。三、主要技術(shù)指標(biāo)：提高東峽煤礦煤炭資源回收利用價值，降低減少資源的浪費(fèi)和投入的人力、物力使用。四、預(yù)期主要成果形式及水平本課題研究吸取國內(nèi)外現(xiàn)有的高壓強(qiáng)注水弱化煤巖的研究成果結(jié)合東峽煤礦的具體條件，借助國內(nèi)外最新研究和觀測手段，在堅(jiān)硬特厚煤層群中應(yīng)用試驗(yàn)高壓強(qiáng)注水弱化煤巖技術(shù)，研究

8、成果使礦井資源的開發(fā)利用能力大大提高。東峽煤礦處在高速發(fā)展階段，隨著煤礦年產(chǎn)量的逐年提高，開采水平不斷向深部延拓。本項(xiàng)目的研究，不僅可以解決東峽煤礦回采率低的難題，而且對整個煤炭行業(yè)的堅(jiān)硬煤層的開采回收技術(shù)發(fā)展，都會起到推進(jìn)和示范作用。五、采用的研究、試驗(yàn)方法和技術(shù)路線（包括工藝流程）、應(yīng)用動態(tài)信息設(shè)計(jì)方法，按照“地質(zhì)力學(xué)評估起始設(shè)計(jì)工程監(jiān)測修正設(shè)計(jì)”的程序進(jìn)行試驗(yàn)研究；、對注水參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；、現(xiàn)場技術(shù)人員寶貴的施工和管理經(jīng)驗(yàn)與專業(yè)研究單位的先進(jìn)技術(shù)結(jié)合，確保本次實(shí)驗(yàn)研究的先進(jìn)性和實(shí)用性。六、現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)及條件東峽煤礦是現(xiàn)代化礦井，技術(shù)力量雄厚，管理科學(xué)。礦領(lǐng)導(dǎo)思想意識超前，重視技術(shù)的創(chuàng)新

9、和應(yīng)用，廣大工程技術(shù)人員工程經(jīng)驗(yàn)豐富。在回采及頂煤弱化設(shè)計(jì)、施工工藝、礦壓監(jiān)測方面都累積了一定的經(jīng)驗(yàn)，上述條件為此項(xiàng)目的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。七、地點(diǎn)、試驗(yàn)規(guī)模和進(jìn)度安排試驗(yàn)地點(diǎn)為：30117-1和30218-2、30218-3回采工作面。2010年2月中旬：可行性研究論證，地質(zhì)力學(xué)調(diào)查評估。2010年2月下旬：注水設(shè)計(jì)；準(zhǔn)備材料、施工機(jī)具、監(jiān)測儀器、人員培訓(xùn)等。2010年2月至12月：高壓強(qiáng)注水在回采工作面的使用。 2010年12月：工程監(jiān)測，設(shè)計(jì)修正，總結(jié)驗(yàn)收。八、承擔(dān)單位主要協(xié)作單位及分工（包括研究、試制、試驗(yàn)各階段、各單位的分工和承擔(dān)的責(zé)任）。東峽煤礦：、制定總體研究計(jì)劃，審定技術(shù)方案

10、；、購置試驗(yàn)所需材料、機(jī)具、儀器等； 、組織實(shí)施井下試驗(yàn)施工和工程監(jiān)測；、參加研究報(bào)告編寫。技術(shù)單位：1）、提出試驗(yàn)巷道支護(hù)設(shè)計(jì)方案；2）、提出試驗(yàn)施工工藝及工程監(jiān)測方案；3）、參加并指導(dǎo)井下強(qiáng)度測試工作，提供強(qiáng)度測試儀器；4）、負(fù)責(zé)研究報(bào)告編寫。九、經(jīng)費(fèi)概算（包括總概算和分年度預(yù)算的項(xiàng)目、費(fèi)用及償還經(jīng)費(fèi)和年度）序號 項(xiàng)目 數(shù)額（萬元）1 設(shè)計(jì)及試驗(yàn)費(fèi) 82 測試費(fèi) 43 儀器費(fèi) 84 調(diào)研及差費(fèi) 25 其 他 16 總 計(jì) 23十、課題負(fù)責(zé)人及工作人員名單課題負(fù)責(zé)人：1、華亭煤電股份公司東峽煤礦 周 翔 男 高 工 礦 長2、華亭煤電股份公司東峽煤礦 王 瑋 男 工程師 副礦長3、華亭煤電股份公司東峽煤礦 范振東 男 工程師 總 工 課題工作人員：1、華亭煤電股份公司