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        榆樹泉煤礦1013綜采工作面過斷層技術(shù)研究與探討

        2015-10-13 07:00:59張偉軍
        山東工業(yè)技術(shù) 2015年20期

        張偉軍

        摘 要:本文介紹了斷層的形成及判別,以及1013綜采工作面的概況。在過斷層前和過斷層期間,采取了相應(yīng)的技術(shù)措施和保護(hù)方法,避免了處理不當(dāng)對生產(chǎn)和人員安全造成的影響,并對實施的效果進(jìn)行了評價。

        關(guān)鍵詞:綜采工作面;過斷層;技術(shù)措施;保護(hù)方法

        1 斷層的形成及判別

        斷層是在地質(zhì)應(yīng)力條件下的微裂隙經(jīng)過逐步發(fā)展而形成破裂面,經(jīng)過相互滑動后形成斷層面。根據(jù)滑動方向的不同,可分為正斷層和逆斷層。正斷層由張應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用而成,斷層面表現(xiàn)出較大的傾斜角。由于上下兩個盤面不產(chǎn)生擠壓作用,張裂的變化和延伸均較小,形成較為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。而逆斷層由于受到壓應(yīng)力的作用,上下樓盤處于擠壓的狀態(tài),斷層的傾斜角較小,所形成的褶皺和延伸也較大。同時,在地應(yīng)力的作用下,斷層通常以成組的復(fù)雜形式出現(xiàn),煤巖層的完整性破壞較大,給煤礦的開采帶來了較大的難度[1]。對于斷層小于煤層厚度的情況,能夠通過直觀的方式判別煤層的斷失位置。而對于斷層落差較大的情況,常采用鉆探法、標(biāo)高對比法和煤巖層對比法對斷失煤層位置進(jìn)行判別。

        2 1013綜采工作面概況

        榆樹泉煤礦1013綜采工作面位于礦井井田西部,地面向斜軸部疏干井以南220~440m的范圍內(nèi),地勢總體為西高東低地形,區(qū)內(nèi)最高處位于工作面的西南部,海拔高度1886.5m,最低處位于1013試采工作面的東部,海拔高度1850.0m,地形起伏較小。工作面以外東西兩側(cè)各有一條季節(jié)性沖溝,東部為卡日牙合厄尼闊坦沖溝,西部為無名沖溝,均為南北方向,地勢較為平坦。該工作面的煤層為侏羅系含煤上段下10煤,煤層的厚度和傾角較為穩(wěn)定,而煤層本身及頂?shù)装宕嬖诹严栋l(fā)育,地質(zhì)構(gòu)造相對簡單。

        工作面位于井下南采區(qū)回風(fēng)上山西翼,為南采區(qū)的首采工作面。東部與主井留有60 m的保護(hù)煤柱,南部為原榆樹泉煤礦和榆樹溝煤礦的采空區(qū),之間留設(shè)30m隔離煤拄,西部至下10煤層井田邊界留有20~47m的保安煤柱;北部為南采區(qū)未開采區(qū)域以及北采區(qū)未開采區(qū)域。頂板采用全部垮落法進(jìn)行處理,同時采用掘進(jìn)揭露二條正斷層,斷層的落差較大,最大落差可達(dá)5.4m。由于落差斜交于整個工作面,在走向上可影響到72m,對工作面的回采影響較大。

        3 過斷層技術(shù)措施

        3.1 過斷層前的保護(hù)措施

        綜采工作面在過斷層期間,必須要充分考慮施工方法和組織的科學(xué)性,以確保其安全。在過斷層前,采用液壓單體支柱的同時,配合使用鉸接頂梁對材料道進(jìn)行超前保護(hù)。對于斷層傾斜角較大的情況,應(yīng)采用小于30°的下山掘和大于17°的上山掘分別進(jìn)行。在斷層處,可利用接頂套棚的方式作為保護(hù)措施。在距離材料道斷層處越來越近時,巷道最矮處的下沉量變化幅度較大,導(dǎo)致頂板承受比較明顯的壓力。

        為了防止頂板事故的發(fā)生,需在原先保護(hù)措施的基礎(chǔ)上再進(jìn)行補(bǔ)打木垛、并采用錨桿錨索,以增強(qiáng)對頂板及兩側(cè)的支護(hù)強(qiáng)度。同時,為了避免斷層在回采期間暴露于工作面,可將工作面適當(dāng)調(diào)斜、加快機(jī)尾的推進(jìn)度,明確推進(jìn)作業(yè)方式和機(jī)尾超前的距離。使用防滑千斤頂,按照機(jī)尾和機(jī)頭進(jìn)刀2:1或3:1的比例進(jìn)行工作面的調(diào)斜,保證機(jī)尾超前距離在約10m時,工作面與斷層之間的傾斜角大于20°。

        3.2 過斷層期間的技術(shù)方法

        工作面在過斷層期間,需采用高度適宜的支柱進(jìn)行打柱拉架。拉架前應(yīng)將輸送機(jī)帶空閉鎖,采用逐架操縱的方式進(jìn)行,以確保支架的頂梁應(yīng)當(dāng)與頂板接觸的緊密。在回采過程中,斷層變化情況復(fù)雜且容易出現(xiàn)突然暴露的情況,應(yīng)當(dāng)盡可能縮短空頂?shù)臅r間。當(dāng)出現(xiàn)突然暴露情況較多時,要及時進(jìn)行返空刀和移架支護(hù),對機(jī)尾進(jìn)行反復(fù)摩擦,直到破碎帶處的頂板恢復(fù)穩(wěn)定。同時,由于工作面的中部承受著較大的壓力,應(yīng)在斷層的破碎帶處加快推進(jìn)的速度,以減少該處頂板的壓力[2]。此外,對于寬度較大的頂板,需采用大直徑的木梁和單體液壓支柱,架設(shè)走向棚以滿足臨時支護(hù)。

        隨著工作面的逐步推進(jìn),輸送機(jī)頭升高、落煤距離增大,運輸巷不再具備足夠的安全出口寬度,需要及時縮短輸送機(jī)出煤墻的距離。并且,由于輸送機(jī)機(jī)頭升高,出煤的過程中容易出現(xiàn)大塊的煤外甩,對操作人員的人身安全造成了嚴(yán)重的隱患,因此需加高擋煤板的高度。工作面由溜尾采用邁步式上爬,每進(jìn)一刀上爬一定距離,可采用分段上爬的方法來控制上爬的量[3]。受到斷層本身的構(gòu)造影響,運輸巷會出現(xiàn)幅度較大的落差,容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)載機(jī)無法正常通過。采用人工挑頂和制作人工假底的方式,并對巷道超高部分進(jìn)行支護(hù),能夠有效地減少巷道落差。從而保證轉(zhuǎn)載機(jī)的通行順利,直到運輸?shù)劳耆ㄟ^斷層。

        4 實施效果評價

        根據(jù)榆樹泉煤礦1013綜采工作面的實際情況,進(jìn)行了科學(xué)的分析和方案設(shè)計,采用了具有針對性的過斷層技術(shù)措施。確保了工作面安全順利地通過了斷層,防止了事故事件的發(fā)生,有效地降低了開采成本、避免了損失。打柱拉架、錨桿錨索、人工挑頂?shù)却胧?,保障了工作面和設(shè)備運行的安全,提高了推進(jìn)的速度。不僅爭取了寶貴的開采工作時間,還提高了煤礦的產(chǎn)量,產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

        對于工作面相關(guān)傾斜角的控制,為工作面的正常開采提供了有力的支持。邁步式上爬技術(shù),在降低斷層壓力的同時,提高了過斷層的速度、減少了事故的發(fā)生。對于落差較大斷層的處理和保護(hù),進(jìn)行了有意義的技術(shù)探索,為今后攻克更加復(fù)雜的技術(shù)難題積累了經(jīng)驗。工作面推進(jìn)過程中擋煤板高度的增加,有效地保障了工作人員的人身安全。

        參考文獻(xiàn):

        [1]王建波.綜采工作面過斷層技術(shù)研究與探討[J].科技信息,2009(31).

        [2]呂倫寶.綜采面過斷層開采技術(shù)研究與探討[J].山東煤炭科技,2006(05).

        [3]郭守泉,彭永偉.綜采工作面過斷層技術(shù)綜述[J].煤礦開采,2008(08).endprint

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