劉志剛,張華清

(山東魯能菏澤煤電開發(fā)有限公司彭莊煤礦,山東鄆城 274700)

綜采工作面過(guò)斷層技術(shù)與實(shí)踐

劉志剛,張華清

(山東魯能菏澤煤電開發(fā)有限公司彭莊煤礦,山東鄆城 274700)

Technology and Practice of Full-mechan izedM in ing cross Fault

總結(jié)彭莊煤礦生產(chǎn)以來(lái)綜采工作面過(guò)斷層經(jīng)驗(yàn),分析過(guò)斷層期間的關(guān)鍵工藝,提出了過(guò)斷層需解決的一般問(wèn)題,為綜采工作面過(guò)斷層提供了一定的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

綜采;過(guò)斷層;端面冒頂

1 過(guò)斷層技術(shù)

過(guò)斷層的 2個(gè)重要參數(shù)[1]:一是斷層上下盤頂?shù)装逯g的煤層高度。過(guò)斷層的難易程度與該煤層高度的關(guān)系較大,煤層高度越大,過(guò)斷層越容易;反之,則比較困難。二是設(shè)備允許最小煤層厚度。一般來(lái)說(shuō),設(shè)備允許最小煤層厚度越小,過(guò)斷層越容易;反之就越困難。

設(shè)備允許最小煤層厚度的確定:取采煤機(jī)滾筒直徑、采煤機(jī)機(jī)身高度加機(jī)身采空區(qū)側(cè)支架頂梁厚度以及支架最低支護(hù)高度加 300mm中的最大值。

1.1 過(guò)斷層主要步驟

1.1.1 超前掌握斷層出露的產(chǎn)狀及延展方向

根據(jù)物探和巷道掘進(jìn)期間的實(shí)際揭露情況,超前掌握斷層出露的產(chǎn)狀及延展方向,并根據(jù)過(guò)斷層期間斷層的實(shí)際揭露情況及時(shí)修正斷層的產(chǎn)狀及延展方向,是順利通過(guò)斷層的前提條件。

1.1.2 選擇過(guò)斷層的最佳方案

工作面過(guò)斷層方法很多,主要有以下 2種:

(1)調(diào)整采高法 即當(dāng)斷層上下盤頂?shù)装逯g的煤層高度不小于設(shè)備允許最小煤層厚度時(shí),可以提前一定距離采取留頂煤或留底煤的方式降低采高,每刀留煤厚度為 100～150mm,過(guò)斷層后逐步見(jiàn)頂見(jiàn)底開采,恢復(fù)原采高。

(2)挑頂起底法或留頂臥底法 當(dāng)斷層上下盤頂?shù)装逯g的煤層高度小于設(shè)備允許最小煤層厚度時(shí)采用。當(dāng)圍巖比較松軟時(shí),采用采煤機(jī)割巖通過(guò);當(dāng)圍巖堅(jiān)硬時(shí),不得用采煤機(jī)強(qiáng)行截割,采用放震動(dòng)炮方式先行破碎巖層,再用采煤機(jī)慢速截割并裝巖。

上述方法,無(wú)論采取哪種,關(guān)鍵是工作面與斷層面的夾角和通過(guò)層位的控制?？紤]因素包括:

(1)工作面破碎頂板暴露范圍 工作面與斷層面的夾角應(yīng)盡可能小,但可調(diào)整范圍一般不大。

(2)推進(jìn)前方梁端頂板和煤壁的控制 無(wú)論挑頂起底法或留頂臥底法均應(yīng)保證梁端頂板處于良好支護(hù)狀態(tài),不能造成漏頂事故。

(3)工作面設(shè)備的控制 一般來(lái)說(shuō),根據(jù)斷層上下盤在工作面揭露狀況,一盤若破頂,另一盤可能就會(huì)破底,從而保證工作面刮板輸送機(jī)不會(huì)出現(xiàn)陡坡,減少采煤機(jī)爬坡困難,避免出現(xiàn)支架歪斜和頂梁錯(cuò)茬咬架的現(xiàn)象。

(4)斷層在工作面出口處的控制 回采巷道掘進(jìn)過(guò)程中或經(jīng)后期改造,對(duì)斷層已經(jīng)處理?；夭蓵r(shí),應(yīng)盡量與其處理方法一致,否則會(huì)造成安全出口出現(xiàn)臺(tái)階而不暢通。

1.1.3 推采時(shí)破碎頂板和片幫煤壁控制方法

綜采工作面在推采過(guò)程中,由于地質(zhì)情況掌握不好或處理不當(dāng),極易造成頂板接觸不實(shí),頂板在支架頂梁和梁端上方離層而破碎,支架維護(hù)不及時(shí),從而引起端面冒頂。煤壁片幫后造成梁端距加大,頂板離層破碎順著梁端滑落造成端面冒頂。所以,綜采工作面過(guò)斷層期間破碎頂板和片幫煤壁的控制方法至關(guān)重要。

(1)常規(guī)控頂支護(hù)方法有:

及時(shí)支護(hù) 采煤機(jī)割煤后先移支架,后移刮板輸送機(jī),移架后及時(shí)打開護(hù)幫板,防止煤壁片幫。

超前移架 當(dāng)工作面局部地段片幫深度達(dá)到0.8m以上時(shí),可超前采煤機(jī)進(jìn)行移架,及時(shí)支護(hù)空頂區(qū),采煤機(jī)通過(guò)超前拉移支架時(shí),采煤機(jī)司機(jī)必須集中精力,嚴(yán)禁割碰支架頂梁。

帶壓擦頂移架 移架時(shí)少降柱,讓立柱仍保持一定支撐力,使頂梁貼著頂板前移。操作中要注意試探移架,不可強(qiáng)行移架,以免損壞支架部件。

(2)封頂封幫控制方法有:

平行工作面挑梁護(hù)頂 采煤機(jī)割煤后,若新暴露出來(lái)的頂板在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)冒落,而在支架卸載后移架可能冒落,則可采取平行工作面挑梁護(hù)頂措施,具體做法是:先移頂板完整處支架,同時(shí)在支架前梁上方,沿平行煤壁方向放置 1～2條 2.4m的木板梁,由其挑住附近不完整的易冒頂板,然后再移頂板破碎處支架。若頂板破碎嚴(yán)重而極易冒落時(shí),可以在挑梁上方鋪金屬網(wǎng)、木板等護(hù)頂材料。

垂直煤壁架棚護(hù)頂 當(dāng)工作面采場(chǎng)上方頂板隨采隨落,冒落面積又較大時(shí),用上述措施來(lái)不及支護(hù),而且頂板條件也不允許把支架前梁降下來(lái)放置木梁。在此情況下,可以在相鄰支架間超前架設(shè)垂直于煤壁的木板梁 (或鋼軌)護(hù)頂,木板梁 (或鋼軌)用錨鏈或鋼絲繩拴在支架頂梁上,前端頂住煤壁。移架時(shí),用木板梁 (或鋼軌)使破碎頂板與采場(chǎng)空間隔離,減少破碎頂板的漏石量。

板梁護(hù)幫 當(dāng)煤壁片幫嚴(yán)重,支架端面距超寬,護(hù)幫板難以護(hù)住幫時(shí),可靠煤壁增設(shè)貼幫木板梁護(hù)幫。

(3)對(duì)破碎頂板注漿加固法:

針對(duì)工作面巷道揭露斷層破碎帶時(shí),利用馬麗散[2]等材料注漿加固破碎頂板,將破碎帶內(nèi)松散巖石膠結(jié)在一起,有效地加固圍巖松動(dòng)圈,使之成為整體,提高了圍巖的整體承載能力,從而有效控制巷道頂板的垮落。

上述方法無(wú)論采取哪一種都應(yīng)堅(jiān)持以下基本原則:割煤時(shí)堅(jiān)持少割煤多移架快移架,減少空頂時(shí)間,防止頂板端面冒落;處理漏頂時(shí),堅(jiān)持先控制兩頭再處理中間,即從頂板完整地段開始維護(hù);必要時(shí)可打破正規(guī)循環(huán),先處理工作面某一段,再集中處理另一段,即遇到頂板難于控制時(shí)堅(jiān)持先控制頂板為主;工作面采煤機(jī)停機(jī)處應(yīng)在矸石量大的煤流上方,刮板輸送機(jī)彎曲度在允許范圍內(nèi),液壓支架的初撐力、仰俯角、歪斜度、架間距等符合要求。

2 工程實(shí)踐

2.1 工作面地質(zhì)條件

1305綜采工作面,走向長(zhǎng) 1870m,工作面長(zhǎng)208m,3下煤層賦存穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,無(wú)夾矸,厚度為 1.3～4.0m,平均 3.1m。煤層傾角 9～20°,平均 13°,f=1.8?；卷敒榉凵皫r,厚度 6.77m;直接頂為細(xì)砂巖,厚度 5.76m;直接底為粉砂巖,厚度 10.68m;局部有偽底,厚度 0.5m。

工作面斷層多,每 200m就有一組斷層,均為正斷層,落差最大 9m,小則 0.5m,對(duì)回采影響最大。另外火成巖墻 3條,巖墻厚度 0.5～3m不等。

2.2 工作面設(shè)備裝備情況

“五機(jī)一架”,即采用MG550/1220-WD型交流電牽引采煤機(jī)、SGZ900/1050型中雙鏈刮板輸送機(jī)、SZZ900/315型中雙鏈轉(zhuǎn)載機(jī)、PLM2200型輪式破碎機(jī)、運(yùn)輸巷 3部DSJ-1000/80/2×185膠帶機(jī)、ZY8500/21/45型掩護(hù)式液壓支架。

2.3 過(guò)斷層實(shí)踐過(guò)程

1305綜采工作面過(guò)落差 8～9m的正斷層時(shí),膠帶巷在斷層處形成一低洼段,巷道掘進(jìn)過(guò)程中發(fā)生過(guò)冒頂,冒頂高度約為 8m;后期該段巷道進(jìn)行了落底處理,但轉(zhuǎn)載機(jī)等設(shè)備要順利通過(guò)仍存在困難,為此提前牽移轉(zhuǎn)載機(jī)等,避開該段。在轉(zhuǎn)載機(jī)與工作面刮板輸送機(jī)之間鋪設(shè)了 60m的 40T刮板輸送機(jī),保證工作面運(yùn)輸系統(tǒng)的正常運(yùn)行,并隨著工作面的推進(jìn)及時(shí)掐溜槽。同時(shí)在該段加打 8m的錨索配合 3.5m的工字鋼加強(qiáng)頂板支護(hù),加設(shè)一排超前支護(hù),保證了工作面順利推過(guò)該段。

工作面下端頭最先揭露斷層,提前挖底,為過(guò)斷層做準(zhǔn)備。隨著推采,工作面下半部均破底推采,重點(diǎn)是防止頂煤在端面垮落造成空頂。后期工作面中部出現(xiàn)新的斷層,落差 4～5m,煤層下迭,揭露斷層處為全巖。然后該斷層向上下延伸,工作面全巖段不斷增大。最困難時(shí)期,工作面只有 15架為全煤。

過(guò)斷層過(guò)程中,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,及時(shí)完善過(guò)斷層措施,調(diào)整施工工藝,保證爆破效果。技術(shù)部門每天測(cè)繪工作面素描圖,安排專人打探眼,探明煤層的位置,并對(duì)其進(jìn)行分析,及時(shí)將分析結(jié)果反饋給區(qū)隊(duì),提供有力的技術(shù)支持。

3 應(yīng)用效果

運(yùn)用上述過(guò)斷層技術(shù),共推采 75m,成功控制頂板,杜絕了以往工作面過(guò)斷層期間發(fā)生漏頂、冒頂事故,既保證了安全生產(chǎn),又加快了推采進(jìn)度,降低了材料消耗,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]張效春 .綜采工作面過(guò)斷層、過(guò)沖刷技術(shù)及有關(guān)參數(shù)的確定[J].山西煤炭,2005(4).

[2]梅文澤 .綜采工作面復(fù)合破碎頂板管理技術(shù)研究與應(yīng)用[J].煤礦現(xiàn)代化,2008(3).

[責(zé)任編輯:鄒正立]

TD327.2

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1006-6225(2010)05-0030-02

2010-04-09

劉志剛 (1966-),男,山東寧渠人,工程碩士,高級(jí)工程師,現(xiàn)任彭莊煤礦副礦長(zhǎng)。