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        強膨脹泥巖少留底煤開采技術(shù)研究

        2015-10-13 21:29:56
        人間 2015年13期
        關(guān)鍵詞:綜放工作面

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        強膨脹泥巖少留底煤開采技術(shù)研究

        楊小勇 唐忠義

        (陜西長武亭南煤業(yè)有限責(zé)任公司,陜西 長武 713600)

        摘要:綜放工作面強膨脹泥巖底板,通過調(diào)整工作面回采方向由俯采改為仰采,回采期間嚴格遵循“沿底不破”的原則,同時加強水源控制,實現(xiàn)了安全高效回采。

        關(guān)鍵詞:綜放工作面;強膨脹泥巖;安全高效

        引言

        亭南煤業(yè)軟巖治理項目屬于國家重點基礎(chǔ)研究計劃973項目現(xiàn)場科學(xué)試驗工程。所采煤層為侏羅紀延安組4#煤層,三盤區(qū)煤層厚度0~15m。煤層底板為鋁質(zhì)泥巖,鋁質(zhì)泥巖具有遇水膨脹的特性,對回采造成影響,亭南煤業(yè)先后在303、108、304工作面成功實現(xiàn)了少留底煤開采,并積累了一定的經(jīng)驗。下面以304工作面為例進行說明如下。

        一、工作面概況

        1 .煤層賦存情況。3 0 4綜放工作面長2 0 5 m,共安裝ZF10000/20/38型液壓支架。138組,推采長度1485m,所采煤層埋深495~564m,煤層厚度5.0~15.6m,平均厚度9.4m,煤層傾角0~11度,平均4度。煤層結(jié)構(gòu)為:0.7(0.2)0.3(0.2)8.0。普氏硬度系數(shù)f=1.95~2.7。

        2.頂?shù)装迩闆r。直接頂為泥巖,平均厚度1.3m,老頂為砂質(zhì)泥巖、細粒砂巖、平均厚度16.4m,直接底為鋁質(zhì)泥巖,平均厚度為2.0m,容易風(fēng)化、軟化及裂隙化,遇水極易發(fā)生膨脹,巖體泥化。底板鋁質(zhì)泥巖黏土礦物中伊/蒙混層質(zhì)量分數(shù)為18.0%,高嶺石質(zhì)量分數(shù)高達71.0%,屬于中膨脹性軟巖,膨脹性較強,老底為砂質(zhì)泥巖,平均厚度9.4m。

        3.巷道布置情況。工作面采用四巷布置方式,分別是運輸順槽、回風(fēng)順槽、輔助運輸巷、高抽巷。運輸順槽為矩形斷面,采用錨網(wǎng)索支護,巷道凈寬5.8m,凈高3.5m,S凈=20.3m2,掘進期間保留底煤厚度2.0m,回風(fēng)順槽為矩形斷面采用錨網(wǎng)索支護,巷道凈寬5000mm,凈高3200mm,S凈=16.0m2,掘進期間保留底煤厚度2m。

        4.地質(zhì)構(gòu)造情況。該區(qū)域位于南玉子向斜東南翼,根據(jù)已有勘探資料,本區(qū)域未發(fā)現(xiàn)斷層,屬于簡單構(gòu)造。

        二、前期準備工作

        1.調(diào)整工作面回采方向。通過在三盤區(qū)東翼布置三盤區(qū)東翼回風(fēng)巷、膠帶巷和軌道運輸巷,將工作面回采方向由原設(shè)計的由東向西改為由西向東,實現(xiàn)工作面由俯采變?yōu)檠霾伞?/p>

        2.調(diào)整工作面兩順槽位置。將運輸順槽由原來位置較低的一側(cè)改為較高的一側(cè),避免轉(zhuǎn)載機拉水炭,甚至造成煤流系統(tǒng)無法正常運行。

        3.設(shè)備選型。將回風(fēng)順槽過渡支架的型號由ZF10000/20/38型液壓支架調(diào)整為ZFG10000/27/45型過渡支架,另外在回風(fēng)端頭設(shè)計一組端頭支架,型號為ZT16400/29.5/65,將回風(fēng)超前支架由ZCZ12700/24/40型超前支架改為ZCZ12700/30/47型超前支架(以上優(yōu)化設(shè)計在304工作面綜機配套選型時同步完成)。在進行支架高度調(diào)高的同時,兼顧了高度調(diào)低的可逆性,為后期繼續(xù)使用做準備。

        三、回采期間遇到的主要問題

        1.工作面局部揭露底板泥巖。工作面10#~60#架段揭露底板泥巖,20#~40#架段出現(xiàn)支架鉆底,支架初撐力無法達到24MPa,前部刮板輸送機推移步距無法一次達到設(shè)計步距0.8m,造成循環(huán)產(chǎn)量降低,后部運輸機處底板出現(xiàn)底鼓,造成其傾斜,降低了裝煤效果。

        2.運輸順槽揭露泥巖。運輸順槽超前工作面200m出現(xiàn)底鼓,頂?shù)装遄畲笠平窟_到900mm。因底板底鼓落底后揭露泥巖,泥巖在轉(zhuǎn)載機破碎機電機冷卻水及防塵水的影響下,出現(xiàn)軟化膨脹,導(dǎo)致轉(zhuǎn)載機拉移困難,超前架組、端頭架傾斜,初撐力無法達到規(guī)定要求。

        3.回風(fēng)順槽揭露泥巖。回風(fēng)順槽頂?shù)装逡平窟_到500mm,超前架組無法前移。

        四、采取的主要措施

        1.嚴格頂?shù)酌禾綔y制度。工作面每推進10m探測一次頂?shù)酌汉穸?;采煤機司機加強現(xiàn)場交接班,及時掌握底煤厚度;在底板揭露泥巖后,對支架底座下陷的支架在底座底下墊Ф210mm,長度5m的圓木,以提高底板比壓,同時加快工作面推采速度。

        2.嚴格控制運輸順槽超前落底長度。根據(jù)工作面兩班生產(chǎn),每天推采6~8刀這一情況,轉(zhuǎn)載機機頭以外落底工作超前不得超過30m,轉(zhuǎn)載機橋部以下落底跟隨皮帶自移機尾后部進行。對于運輸順槽頂板采取鋼板托盤配合Ф17.8×8500mm錨索進行支護,對頂板下沉嚴重地段打設(shè)Ф22×6000mm注漿錨索,其余地段打設(shè)普通錨索。工字鋼沿垂直于巷道方向布置,間距1.8m。

        3.加強設(shè)備冷卻水管理。將轉(zhuǎn)載機、破碎機、前后部刮板輸送機電機冷卻水采用Ф32mm膠管引至運輸順槽后部采空區(qū)。

        4.回風(fēng)順槽人工落底。采取超前工作面50m人工落底,以滿足超前架組前移需要。

        五、結(jié)論

        1.回采工作面采取仰采,避免俯采,面后排水是實現(xiàn)薄底煤或無底煤開采的主要手段。

        2.強膨脹泥巖底板工作面布置回采巷道時,必須保留1~2m底煤厚度,對底板進行封閉以避免或較小底板底鼓量,當(dāng)出現(xiàn)底鼓時可以落底處理。

        3.回采期間對各設(shè)備電機冷卻水進行集中收集,避免底板遇水膨脹。

        4.在工作面底板揭露泥巖時加快工作面推采速度是一項重要措施,當(dāng)出現(xiàn)支架或轉(zhuǎn)載機鉆底時,采取墊圓木等措施可起到提高底板比壓的作用。

        參考文獻:

        [1]譚英杰,泥巖膨脹機理的彈塑性力學(xué)分析。見哈爾濱工程大學(xué)博士論文.2015.10

        [2]蔡克海,劉會斌,胡少博,彬長礦區(qū)軟底巷道變形特征及治理方案。見全國煤礦復(fù)雜煤層開采技術(shù),2012.1

        文章編號:1671-864X(2015)05-0051-01

        文獻標識碼:A

        中圖分類號:TD353

        作者簡介:楊小勇(1975.4--)畢業(yè)院校:大同煤炭工業(yè)學(xué)校,現(xiàn)供職于:陜西長武亭南煤業(yè)有限責(zé)任公司。

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