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关于煤层顶煤冒放性分类及工作面设计研究 　　摘要：特定的煤层综放开采是否能成功很大程度上取决于回收率的高低，因此，应用综放开采时首先要评价煤层的冒放性。综放开采中顶煤冒放性影响因素很多，论文提出了运用模糊聚类分析法评价顶煤冒放性的研究办法，运用分形几何测定、现场统计、相似模拟等手段对综放开采顶煤冒放性进行了分类研究；并且针对山西潞安左权阜生煤业15# 煤层顶煤进行了开采设计，具有重要的工程意义和参考价值。 　　关键词：冒放性，工作面，模糊数学 　　1．矿区概述及其地质特征 　　山西潞安集团左权阜生煤业有限公司井田面积5.8195km2，批准开采15#煤层，生产能力1.2Mt/a，目前矿井初步设计等相关程序正在进行中。井田基本构造形态为一单斜，大致走向北东，倾向北西，地层产状比较平缓（4°～22°）。在此基础上又发育了次一级的背向斜构造，轴向为北东向。15#煤层俗称“丈八煤”位于太原组下段下部，上距“四节石”K2灰岩5.90～11.26m，下距太原组底界K10砂岩4.50m。 　　煤层层位极其稳定，全井田分布广泛，在井田内3个钻孔中均见此煤层，厚度3.17～6.42m，平均厚度为5.52m ，可采系数100%，是本井田的主要可采煤层，煤层结构较简单，含0-3层夹矸。详见煤层特征详见表1。矿井井田内批采煤层煤质特征见表2。 　　表1 批采煤层特征表 　　煤层 　　编号 见煤点厚度 可采系数 　　(%) 厚度变异系数(%) 顶板 　　岩性 底板 　　岩性 稳定性 　　 平均(m) 　　15# 3.17―6.42 　　5.52 100 10.3 泥岩砂 　　质泥岩 泥岩 稳定 　　表2 煤质特征表 　　煤层 项目 Ad (％) Mad(％) Vdaf(％) St.d(％) Qgr.d(MJ/kg) 　　15# 原煤 14.41-26.05 　　19.52 0.13-0.68 　　0.45 13.54-16.6 　　15.25 1.13 26.34-29.83 　　28.28 　　 精煤 7.83-9.43 　　8.82 0.21-0.52 　　0.41 11.04-11.75 　　11.44 0.70 30.88-32.82 　　31.85 　　15#煤层顶板砂岩、K2、K3、K4石灰岩，四个含水层为一大的含水岩组，都是15#煤层直接充水含水层，15#煤层顶板为砂质泥岩、泥岩，平均单向抗压强度29.6(MPa)，15#煤层开采的垮落带高度为： 　　 　　导水裂缝带高度： 　　 　　K2、K3、K4石灰岩距15#煤层平均间距41.6m，小于开采15#煤层时导水裂缝带高度，开采15#煤层时，K2、K3、K4石灰岩水必然向巷道内充水，出现涌水现象。 　　2. 放顶煤150107工作面基本情况介绍 　　(1) 地面位置：工作面地面全部为山区，四周无任何建筑物。 　　(2) 井下位置： 150107工作面以东为150105工作面采空区，以西为未开采区域，南部为佳瑞煤业有限公司开采井田，北部为二级皮带下山、二级轨道下山、二级进风下山三条大巷。 　　(3) 工作面基本参数：工作面走向长度115m，倾斜长726m―589m，平均：657.5m，总面积约51973?。可采长度504.1m，服务年限5～8个月。150107综采工作面回收率为93%。工作面储量见下表3： 　　表3 放顶煤工作面基本参数表 　　走向长（m） 倾斜长（m） 斜面积（m2） 煤厚（m） 　　726m―589m 115 62787.9 5.52 　　容重（t/m3） 工业储量（吨） 回采率（%） 可采储量（吨） 　　1.35 466200 93％ 433566 　　 (4) 地质构造情况：150107工作面为阜生矿井现生产工作面，根据相邻工作面揭示及本工作面掘进揭示，本工作面内地质构造简单，煤层赋存稳定。 　　(5) 顶板岩性：该煤层直接顶为砂质页岩，老顶为石灰岩，底板泥质页岩，整个顶底板发育较好，对开采较为有利。 　　(6) 煤层普氏硬度 　　表4 层普氏硬度表 　　名称 煤层 夹矸 直接顶 直接底 　　普氏硬度（f） 1―3 1--3 3--8 3--8 　　3. 综放工作面顶煤冒放性及回采率研究与评析 　　对于特定的煤层综放开采是否能成功很大程度上取决于回收率的高低，因此，应用综放开采时首先要评价煤层的冒放性，其次是顶板的跨落性。 　　3.1 针对15# 煤层综放开采的冒放性参考分类方法 　　运用分形几何测定、现场统计、相似模拟等手段对综放开采顶煤冒放性进行分类研究，用顶煤冒放性破坏系数将综放开采顶煤冒放性划分为5类。 　　Ⅰ类：冒放性极好。这类顶煤在地压及自重的作用下，