复杂地质条件煤层群开采矿井合理生产能力分析

复杂地质条件煤层群开采矿井合理生产能力分析

杨朝明

曲靖市麒麟区煤炭工业局

摘要：煤矿被称为工业的粮食，对工业经济的发展有着十分重要的作用。近年来，随着工业的规模越来越大，一些冶金、发电、焦化、化工等行业对煤矿的需求量也在不断增多，为了满足市场煤矿的需求量，对煤矿的开采和生产能力进行分析，提高开采效率至关重要。我们的煤矿存储量比较丰富，其中复杂地质条件煤层群比较多，本文以云南省曲靖一煤矿（后面简称该矿）5-1、5-2及8煤层作为矿井生产能力和合理开采进行评估的探究对象，本文是根据自己的工作经验所写，本文仅供参考。

关键词：复杂地质；煤层群开采；生产能力；分析

前言

随着我国煤矿开采量的增大，一些好开采的富区煤矿数量在不断减少，复杂地质条件下的煤矿数量在不断增多，怎样去评估该条件下煤矿矿井的生产能力是社会各界人士广泛关注的问题。本文以该煤矿5-1、5-2及8煤层作为矿井生产能力和合理开采进行评估的探究对象，对该矿井即将要开采的83个工作面的工艺、产能等做综合评估，根据综合评估的结果来合理调整各个工作面的单产量，让矿井工作做好产量最大化、最优化，然后对该矿井在科学合理的开采范围内的生产能力进行了评价。

1、煤矿矿井概况分析

本文对该煤矿8号矿井即将开采的83个工作面的合理生产能力进行了评估，得出8号矿井在合理开采的前提下，年产量大概在180万吨，因为受到地质因素（复杂地质条件）、环境因素（恶劣天气）、人为因素等影响，让8号矿井的年合理采矿量有一个波动的幅度，幅度在156.5万吨到208.7万吨之间，年平均开采量在178.5万吨，年开采量的波动系数在0.114，预计该矿井的稳定持续开采时间是20年。要想让该矿井持续稳定的开采生产，对其进行合理化开采能力评估是必要的。传统的煤矿矿井的合理化采矿能力的评定方法存在一定的缺陷，没有把复杂地质条件对矿井工作面开采的影响考虑进去，早点煤矿矿井的年产量非常不稳定，波动较大，一般波动的幅度要大于十五个百分点，这对煤矿市场的供求带来严重的影响，对矿厂的经济效益也带来很大的影响，所以提高煤矿矿井合理化开采能力评估的准确性，对减小矿井经济风险、提高矿井安全生产效率、增加矿井经济效益都有着十分重要的作用和意义。该煤矿8号矿井受到复杂地质条件煤层群的影响和开采技术水平的限制，8号矿井的年开采量波动很大，这对即将开采的23个工作面的开采工作有较大的影响，主要存在两大难题：

①在煤层群5-1、5-2、8#矿井开采的过程中，怎样合理化分配开采把各个煤层之间的影响降到最低，来提高该煤矿的综合开采量；

②在村镇附近煤矿的存储量较大，在该煤矿中村镇覆盖区的煤矿存储量大约3039万吨，其中8号矿井有2270.1万吨，怎样做好村镇住户合理搬迁工作，来提高该煤矿的开采效率。

如下表1所示为各煤层5-1、5-2、8#煤的地质特征表。

表1各煤层地质特征表

2、煤层群开采矿井合理生产能力分析

2.1评估因素分析

对煤层工作面的开采有影响的因素有很多，对于云南曲靖富源煤矿来说，要依照该煤矿煤层的特征来分析主要影响的因素，详细的评估因素结构图如下图1所示。从下图1可以看出，在评估因素当中有11个基因素和7个复合因素合，其中就不一一作分析了。

图1评估因素结构图

2.2评价隶属函数

评价隶属函数使用主要方法是待定系数法、统计学类比法以及多元隶属函数法，使用这三种方法对评估因素进行处理，本文不作详细介绍。

2.3综合评价指标权重

使用层次分析法AHP对各煤层工作面开采的工艺性进行评价，把选择因素权重确定好。层次分析法简单来说就是把主观判断的事物用客观来描述的高效方法，在选择因素权重确定时，可以把主观性的一些判断去掉，这样然权重结构更加接近事实。综合评价指标权重的应用主要分成五步：开始是层次模型建立，然后对判断矩阵构建，再然后把层次进行单排序，还有对总排序层次做一致性的检验。

判断矩阵的构建环境是层次分析法的核心，如下表2所示为判断矩阵的标度和含义。

表2判断矩阵的标度及其含义

根据上述流程对该煤矿煤层个地质条件下相关因素评估判断矩阵如下表3到表6所示，各大因素的权重计算数据如下表6所示。

表3A—B的判断矩阵

2.4综合评价的模型建立

在综合评价方法中如果要做定量分析常用的的数据方法就是模糊综合评价法，使用模糊逻辑综合评价法可以把定性的评价转化为定量的评价，这样让评价更加客观公正，可以根据评价结果的大小来分析被评价的因素、样本的可靠性。

评价因素、样本的集合是X={x1，x2，…，xn}，本文的样本就是煤层工作点的合理化开采量，评价因素的个数用m表示，指标值矩阵：

从表7的详细数据可以看出，该煤矿煤层5-1、5-2和8#煤即将要开采的83个工作面中煤矿的总存量为5432万吨，有八个1级工作面，约占总工作面的比较为9.6个百分点，煤矿的存量是699.3万吨，约占煤矿总存量的12.9%；有74个2级工作面，约占总工作面的比较为89.2个百分点，煤矿的存量是4523．4万吨，约占煤矿总存量的83.3%；有1个3级工作面，约占总工作面的比较为1.2个百分点，煤矿的存量是209.3万吨，约占煤矿总存量的3.9%；没有4及的工作面。

从上述数据可以看出云南曲靖一煤矿煤层5-1、5-2和8#煤即将要开采的83个工作面中绝大多数都是2级工作面，没有4及的工作面。

3、矿井合理生产能力确定

3.1工作面配置的方案

该煤矿煤层即将开采的83个工作面根据上述分析制定了2套工作面配置方案。

方案1：把1个很厚的煤层配置成为综放面来开采，在这个面开采完后，再让1个中等厚的煤层和一个比较薄的煤层的综采工作面一起进行开采。

方案2：薄厚煤层简配采，简单来说就是1个厚、1个中和1个薄这三个煤层综放工作面同时进行开采。依据工作面配置的方案对83个工作面进行接连编排。

3.2矿井合理生产能力确定

对这种方案的产能波动趋势进行分析，得出方案2薄厚煤层简配采法，稳定性更好。年平均开采量在178.5万吨，年开采量的波动系数在0.114，预计该矿井的稳定持续开采时间是20年。所以采用方案2。

参考文献：

[1]边凯.赵各庄矿深部煤层底板突水危险性与断裂滞后突水评价[D].中国矿业大学(北京),2015.

[2]宋保胜.宝欣煤矿近距离薄煤层联合开采的矿压显现规律研究[D].中国矿业大学(北京),2016.

[3]许珂.台格庙矿区顶板涌（突）水危险性评价与矿井涌水量预测[D].中国矿业大学(北京),2016