潞安厚煤层一次采全高综采技术研究.ppt

潞安厚煤层一次采全高综采技术研究 主讲人：李晋平 张文平 背景介绍 为尽早建成潞安第一个大采高综采示范工作面，2011年2月开始经实地调研，综合对比分析，筛选出最适宜进行大采高综采的试验首采工作面在王庄矿+540水平7105工作面。 一、基本概况 1、工作面概况 王庄7105工作面地质构造较相对简单，煤层厚度5.7-7.7m，平均6.7m，倾角一般在10°以下，普氏系数f为0.8-2.5，裂隙较发育。在巷道掘进过程中，揭露了4条与工作面走向斜交或正交的断层，落差分别为3m、1m、6m、3.5m。工作面斜长270m，走向长度960m，可采长度530m，可采储量130万t，工作面涌水量60-80m3/h，相对瓦斯涌出量2.1m3/t。 2、煤层顶底板条件 老顶：位于直接顶之上，其岩性为灰白色石英长石砂岩。分层厚度大且不稳定，范围从5.94-18.58m，平均厚度11.50m。 直接顶：位于煤层和伪顶之上，为灰黑色泥岩或砂质泥岩，含植物化石碎片，层理较发育。层厚不稳定，变化范围0-12.65m，平均4.93m。 伪顶：直接位于煤层之上，为黑色泥岩或炭质泥岩，厚度极不稳定，硬度低，含有丰富的植物化石碎片，随采随落。 煤层底板：位于煤层之下，多数为直接底或老底，部份孔内见有伪底。岩性以黑色泥岩，砂质泥岩，灰白色细砂岩及粉砂岩，岩石致密性脆，硬度中等。 二、大采高综采煤岩适应性实测 1.煤岩强度测试 煤岩物理力学试验 选择在7105首采工作面邻近的71轨道巷和回风巷取样，进行了物理力学试验，煤层分上下两层取煤样，试验包括煤岩样的单轴抗压试验、三轴试验等，主要测定了3#煤层抗压强度、弹性模拟、泊松比、含水率、密度等物理力学性质。 实验室岩块强度测试结果: 3＃煤层单向抗压强度为5.2-14.2MPa，总体来说煤层强度较低。直接顶平均抗压强度62MPa，老顶平均抗压强度103MPa，属坚硬顶板，底板硬度较高。 2.原位岩体强度测试 在71采区辅助运输巷布置了5个测站，每个测站布置两个测孔，分别为顶孔和煤帮孔，钻孔直径均为56mm。 测试结果： 3号煤层直接顶以泥质砂岩为主，其强度在40-60MPa之间，平均强度为52.14MPa；老顶以砂岩为主，平均强度为85.38MPa，属于坚硬顶板。3号煤体强度大部分集中在11-17MPa之间，平均强度14.37MPa。总体来看，由煤体强度曲线可得到，煤层完整性较差。 3.煤体裂隙分布特征实测 为全面了解煤体裂隙发育状态，在71采区皮带巷掘进头附近，进行水平钻孔和顶煤垂直钻孔。①水平钻孔：距离底板1.5m向两帮施工水平钻孔，钻孔直径35mm，深度7-10m。②顶煤钻孔：深度3-4m，沿垂直方向穿透顶煤直至岩层。采用钻孔窥视仪进行观测。 实测结果表明: 7105工作面煤体原生裂隙较发育，根据两帮窥视结果，围岩松动破碎带深度0-1m。 4.工作面底板比压测定 选择在相邻采区 6202工作面回风巷超前支护区域进行底板比压测试，共布置了5个测点。测试数据如下： 相邻采区 6202工作面底板比压测定结果: 底板比压最大值为37.5MPa，最小值为17.2MPa，平均27.96MPa。实测底板比压未考虑水的渗透侵蚀、底板风化和工作面采煤工艺的扰动与破坏等。取实测底板比压强度的0.75倍作为底板容许比压，则容许比压最大值为28.1MPa，最小值为12.9MPa，平均20.9MPa。 5.煤厚及储量 根据王庄矿后备区3煤层等厚线图，分析71采区7105-7107和91采区9101-9107工作面10个工作面范围内的154-166钻孔柱状图，煤层厚度均在7.0m以下，共计地质储量约5380万t。 6.其它地质条件 瓦斯：王庄矿瓦斯涌出量呈逐年增长趋势，据王庄矿瓦斯鉴定报告，矿井瓦斯绝对涌出量28.22m3/min，相对涌出量3.23m3/t；二氧化碳绝对涌出量为16.59m3/min，相对涌出量2.48m3/t。 煤层自燃：王庄矿井开采的3号煤层未发生过自燃现象，根据钻孔采样试验，3号煤层还原样与氧化样燃点之差ΔT1-3为6-33C°,属不自燃-不易自燃煤层。 煤尘爆炸性：根据井下采样检测，3号煤爆炸指数南翼27.12％，北翼19.73％，均具有煤尘爆炸危险性。 三、工作面参数确定 1、截深 目前我国大采高高产高效工作面所采用的截深一般为800mm或865mm。按照本矿区的煤层地质条件和类似工程、国内采掘机械技术发展现状、以及采煤机滚筒截深与工作面截距一致性原则，将工作面截深确定为865mm。 2、采高 大采高工作面采高主要受煤厚和煤壁稳定性的影响。根据地质资料，+540水平3#煤厚5.