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        特厚、極松軟、大應(yīng)力、極復(fù)雜地質(zhì)條件下跟煤底施工技術(shù)研究

        2014-08-21 09:32:27郭文昌
        科技視界 2014年20期
        關(guān)鍵詞:礦井斷層頂板

        郭文昌 牛 鵬

        (淮北礦業(yè)集團(tuán)公司 青東煤礦,安徽 淮北235000)

        1 工程概況

        1.1 礦井概況

        青東礦井位于安徽省淮北市濉溪縣李小廟至大劉家一帶。礦井采用立井、多水平、主要大巷開拓方式,分區(qū)石門布置。采用中央并列式、分區(qū)石門通風(fēng)方式,后期對(duì)角式。礦井主要可采煤層為32、7、81、82 和10 煤層,平均總厚12.67m,占煤層平均總厚的81.53%。 礦井煤層賦存條件復(fù)雜, 7、8 煤層經(jīng)鑒定具有突出危險(xiǎn)性。 青東礦井按突出礦井設(shè)計(jì),生產(chǎn)能力為180 萬噸/年。 回采工藝設(shè)計(jì)以綜采,綜放為主。

        1.2 地質(zhì)概況

        82 采區(qū)828 工作面的8 層煤為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的特厚煤層, 煤層厚度6.2~13.2m,平均厚度為9.2m,煤層松軟,煤層傾角5°~18°,平均13°。828 工作面設(shè)計(jì)走向回采長度為610m,面長130m。726 工作面為該工作面上覆保護(hù)層開采工作面。根據(jù)三維勘探資料并結(jié)合726 工作面回采情況綜合分析,工作面掘進(jìn)過程中將揭露斷層11 條,大于5m 小于10m 斷層1 條、小于等于5m 斷層8 條。 該工作面水文地質(zhì)條件較簡單,主要受頂板水、鉆孔水的影響,726 工作面老塘水對(duì)其有一定的影響。

        2 厚煤層跟底施工

        2.1 巷道支護(hù)方案

        828 機(jī)、 風(fēng)巷采用U29 型棚支護(hù), 腰幫過頂材料為鋼筋網(wǎng)+鋼背板+雙抗網(wǎng)。 U 型棚規(guī)格: 腰扎×凈高=4645×3330mm,U 型棚梁長3641mm,腿長3624mm,扎角為8°;鋼筋網(wǎng)采用Φ6mm 圓鋼制成,網(wǎng)格為80×80mm,規(guī)格為長×寬=710×630mm。 棚距為600mm,U 型鋼搭接長度為400mm。

        2.2 施工工藝

        特厚煤層掘進(jìn)采用手稿掘進(jìn)為主,如遇斷層,巷道內(nèi)巖石較硬時(shí),采用松動(dòng)炮的形式,輔助破巖。 施工工序?yàn)椋喊踩_認(rèn)→打設(shè)骨架孔、撞楔(超前支護(hù),護(hù)頂)→挖梁道→移前探梁→按中腰線及棚距放置預(yù)備棚梁并過好頂→灑水、出煤(矸)→安裝護(hù)幫板→刷幫→載棚腿→看線、校正棚梁、棚腿位置→腰幫→緊固卡纜→質(zhì)量檢查。 架棚時(shí),必須采取防倒棚措施,支架間應(yīng)設(shè)牢固的拉板或撐木。

        2.3 特厚煤層跟底施工的安全施工管理

        ①施工采取留大肚子:由于煤層較軟,防止頂板發(fā)生抽芯掉頂,迎頭留大肚子;所留大肚子不超過4 棚。巷道安設(shè)兩風(fēng)筒,以防止留大肚施工時(shí)風(fēng)筒對(duì)側(cè)通風(fēng)不良而造成瓦斯超限。

        ②先超前打撞楔護(hù)頂后,將梁道挖好并及時(shí)架設(shè)臨時(shí)支護(hù),鋪設(shè)防片幫,竄前探梁,以及時(shí)控時(shí)巷道頂板,防止掉頂。

        ③超前護(hù)頂:使用板皮、大板撞楔等作為超前護(hù)頂材料。木撞楔采用長×寬×厚=2500×50×50mm 木條。木撞楔布置間距為200mm,根據(jù)頂板情況適當(dāng)調(diào)小撞楔間距,撞楔隔一棚打一棚,撞楔削尖一端打入煤體,另一端壓在后一棚棚梁下,外露長度不超過800mm,撞楔生根在棚梁上,生根牢固有效。 撞楔按照比巷道坡度大8°-10°的角度打入頂板。

        ④臨時(shí)支護(hù):架棚巷道采用金屬前探梁作為臨時(shí)支護(hù)。 金屬前探梁采用4 米長的11# 礦用工字鋼制成;前探梁使用3 根。

        ⑤防片幫網(wǎng): 防片幫網(wǎng)采用直徑不小于8mm 的抗靜電尼龍繩編制,大小以能覆蓋全斷面為準(zhǔn),網(wǎng)孔為100×100mm,幫頂均不少于6個(gè)固定點(diǎn),中間不少于2 個(gè)固定點(diǎn),幫、頂固定點(diǎn)距輪廓線周邊不大于100mm 間隙。

        ⑥護(hù)幫板:挖腿窩時(shí)必須超前背幫,護(hù)幫板采用長×寬×厚=3000×300×50mm 大板,每幫超前護(hù)幫板間距不大于500mm,最上一塊距頂梁不大于300mm,最下一塊距底板不大于1.0m。

        2.4 過斷層區(qū)域的超前管理

        ①超前探查煤層賦存參數(shù)

        由于青東礦井地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性,煤層賦存變化極快,煤層斷上斷下較頻繁,掘進(jìn)施工期間必須及時(shí)跟煤施工,為此采用預(yù)測(cè)孔超前探掘進(jìn)前方的煤層賦存情況,以便及時(shí)跟底施工。

        ②由于斷層影響,特別是巷道頂板揭煤期間:一是,爆破易發(fā)生掉頂、抽冒;二是,煤層更加松軟、破碎,極易發(fā)生掉頂、抽冒,頂板管理極為困難。 針對(duì)于頂板管理采用注馬麗散、金屬骨架+注馬麗散、注水泥漿+KY 粉混合液方式等多種方式。 在828 機(jī)、風(fēng)巷施工過程中,通過幾種注漿方式的比較,注水泥漿方式固化效果差,且而時(shí)間相對(duì)要長??紤]到馬離散發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)易產(chǎn)生高溫,為此超前預(yù)注馬離散化學(xué)劑沿煤層裂隙將煤層膠結(jié)形成一個(gè)整體,或發(fā)生掉頂時(shí),則將迎頭進(jìn)行噴漿封閉后注水泥漿或水泥漿+KY 粉混合液膠結(jié)煤體。

        2.5 過應(yīng)力集中區(qū)的方法

        由于828 機(jī)巷外段處于726 工作面回采收作線20m 位置為應(yīng)力集中區(qū),對(duì)巷道支護(hù)及頂板管理造成很大困難,且容易引起煤與瓦斯突出。所以,在應(yīng)力集中區(qū)施工時(shí),應(yīng)使用順層長鉆孔預(yù)抽煤巷條帶消除煤巷條帶突出危險(xiǎn)性,同時(shí)對(duì)周圍煤巖體的應(yīng)力進(jìn)行釋放,掩護(hù)煤巷掘進(jìn)。當(dāng)預(yù)測(cè)煤層應(yīng)力大或有煤層突出指標(biāo)大時(shí),再增設(shè)排放孔。在支護(hù)上棚距由原來的600mm 縮小至500mm, 巷道由29U 型鋼改為36U 型鋼。 當(dāng)巷道頂幫難以控制時(shí),采用超前注漿加固措施來保證施工安全。

        3 結(jié)束語

        青東礦82 采區(qū)828 工作面為綜放工作面, 巷道采取跟底留頂煤施工,在施工期間遇到很多困難,特別是煤頂?shù)墓芾韽某肮芾砩?、支護(hù)上,和現(xiàn)場施工管理上采取非常有價(jià)值的舉措,成功的克服了各種困難,巷道單進(jìn)達(dá)100m/月,減少了工作面準(zhǔn)備時(shí)間,回提前回采產(chǎn)出的煤炭而帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。青東礦對(duì)特厚、突出、極松軟、大應(yīng)力、極復(fù)雜地質(zhì)條件下跟煤底施工的管理,在實(shí)踐中取得了良好效果和一些成功的經(jīng)驗(yàn),為類似條件下安全技術(shù)施工管理提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。下一步我礦將投入挖裝機(jī),以提高掘進(jìn)機(jī)械化裝備水平,減少職工勞動(dòng)強(qiáng)度,進(jìn)一步提高掘進(jìn)效率和單進(jìn)水平。 由于編者水平有限,還請(qǐng)多多指點(diǎn)。

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