【煤矿残采区上行开采技术基础研究】 露天煤矿开采方法
时间：2019-01-23 03:29:57 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：在目前我国有许多生产矿井中，在工作面采空区上方遗留了很多还可以开采的煤层，利用科学合理的方法和技术回收这部分的煤炭资源，这对我国经济实现可持续发展有着很重要的作用，并且也符合我国倡导的建设节约型社会的要求。本文从结构的角度出发，考虑上下煤层开采对层间岩层的共同作用影响，对层间岩层的结构形式、结构机理等进行了详细的研究。
关键词：垮落法残采区；上行开采；层间岩层结构
中图分类号：TD822文献标识码：B文章编号：1009-9166（2011）017(C)-0214-02
引言：众所周知，随着国民经济的不断发展，科学技术的日新月异，我国的能源需求量也在不断的加大，特别是对煤炭能源的需求量，我国的能源需求量与煤炭资源的供应量之间的矛盾越来越突出，而由于新生的能源，如太阳能、核能和风能等，这些又不能够代替煤炭资源，成为能源供应的主体地位。所以，对于每一个人来说，都应该节约煤炭能源，提高煤炭资源的回收利用率。在目前我国有许多生产矿井中，在工作面采空区上方遗留了很多还可以开采的煤层，利用科学合理的方法和技术回收这部分的煤炭资源，这对我国经济实现可持续发展有着很重要的作用，并且也符合我国倡导的建设节约型社会的要求。
根据有关资料和实践经验，对于回收工作面采空区上方遗弃的残留煤层实质上是对残采区的煤层进行上行开采。所以，我们进行残采区上行煤层的开采的同时，必须要充分的认识到残采区上行层间岩层结构及其上部煤层底板移动变形规律的重要性，同时要深刻理解和分析这两个方面，这样才能很好的解决相关问题而深入奠定残采区上行开采的理论基础。
一、煤矿残采区上行开采技术所处地位
该研究为煤矿残采区上行开采的基础性研究，可为残采区资源回收提供理论依据和技术支持，具有重要的学术意义与应用价值。考虑到煤矿多有蹬空状态的“遗弃”资源，本项目有广泛的应用价值和广阔的应用前景。对于实现可持续发展，建设节约型社会，更有鲜明的时代特色和深刻的社会意义。
二、残采区上行开采层间岩层结构及上行开采机理研究
1、垮落法残采区上行开采层间岩层特点
①层间岩层结构主要由底层为坚硬岩层的岩层组组成。其和上覆岩层协调同步下沉，和下部岩层下沉一般不同步。为此可视其为层间岩层控制层。
②断裂后由于块体从原岩应力中解脱，剪胀效应使得采空区倾向空间长度小于诸破断块体自然长度之和，产生巨大推力，此为诸接触面的挤压力源。
③结构块体在垮落前可认为遵循块体理论。
2、下部煤层开采层间岩层损伤范围分析
对于长壁工作面开采，形成的采空区在推进方向上的横断面为矩形，开采高度远远小于开采宽度。
3、垮落法残采区上行开采机理研究
下部煤层开采后，上部煤层在开采时直接底存在三种情况：第一种情况是岩层在下部垮落冒矸体支撑作用下自成结构的上覆岩层，第二种情况是岩层在下部垮落冒矸体支撑作用下自成结构本身，第三种情况是直接底岩层为垮落岩层。对于前两种情况，残采区上行开采是层间岩层在下部垮落冒矸体支撑作用下形成块体梁――半拱结构，既可以为上行开采所引起的各种载荷提供安全保障，又可以保证不会发生超过一定限值的纵向台阶错动量，故可以上行开采；而对于第三种情况，不能保证煤层的连续完整性或准连续完整性，只有在上部煤层纵向台阶错动量小于一定数值时，才可以上行开采。
三、垮落法残采区上行开采技术条件判定方法
第1步，明确岩层组成情况，并将这些岩层统一编号。
第2步，从下部煤层往上确定覆岩中的控制层位置。
第3步，确定变形盆地中央区与四周区。
第4步，对于盆地中央区的煤层，通过计算满足下式的判定为可以进行上行开采。
第5步，对于盆地四周区的煤层，通过计算满足下式的判定为可以进行上行开采。
四、结语
综上所述，本文从结构的角度出发，考虑上下煤层开采对层间岩层的共同作用影响，对层间岩层的结构形式、结构机理、上部煤层底板的移动变形规律及预测模型进行了详细的研究，初步取得了一些研究成果。但由于残采区上行开采影响因素较多（如整体岩层岩性及其组合、下层煤采高、上下煤层开采动载荷的特点与规律以及对层间岩层的损伤影响）涉及学科门类较多（如岩石力学、断裂力学、分形力学、损伤力学、材料学、岩石矿物学、测量学），因此作者认为还应从以下几个方面做更加深入的研究。
1、由于残采区上行开采是上下煤层都要开采的系统开采，其理论内容涉及到矿山压力及其控制、岩石力学、断裂力学、分形力学、损伤力学、材料学、岩石矿物学、测量学等诸多学科。客观开采条件与煤岩层组合状况复杂多样，开采方法也不尽相同，因此，在力学结构的模型及机理研究方面，还需要做进一步的深入研究与完善。
2、残采区上行开采是下部煤层开采围岩稳定平衡后，再开采上部煤层，其上部煤层不同的顶板状况对层间岩层的结构以及上行开采可行性都会有不同的影响，考虑上部煤层顶板岩层及其组合结构状况进行残采区上行开采的理论研究还需要深入进行。
3、垮落法残采区上行开采层间岩层控制层结构与下部冒矸体之间有相互作用，冒矸体的碎胀充填特性、强度以及压实均匀度与层间岩层控制层结构的定量关系还不甚清楚，还需要做大量的实验研究与理论分析。
4、残采区上行开采的理论与技术，在西山煤电白家庄矿的应用取得了成功，但鉴于煤岩层的复杂性与不同地域的差异性，残采区上行开采理论与技术的普适性与可靠性，还需要在以后大量的实践中不断检验并继续完善。
作者单位：连云港市煤炭工业公司贵州省金沙县川达煤矿
参考文献：
[1]冯国瑞,闫永敢等.长壁采空区上方岩层损伤影响范围及其遗弃煤层上行开采的安全层间距分析[J].煤炭学报,2009,34(8),1032―1036.(EI收录).
[2]康立勋,翟英达.上行开采层间岩层控制关键位置判定[J].岩石力学与工程学报.2009,28(S2),3721―3726.
