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        水力壓裂初放工作面初采期間礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究

        2017-06-08 23:55:36李斌
        中國科技博覽 2017年16期
        關(guān)鍵詞:綜放礦壓工作面

        [摘 要]本文對采用水力壓裂初次放頂?shù)木C放工作面在初采期間的礦壓進行實測,通過觀察、分析、總結(jié),得到初采期間的一些實測數(shù)據(jù),對初次放頂結(jié)果進行評判,根據(jù)礦壓規(guī)律及頂板垮落效果顯示,水力壓裂是一項安全可靠的工作面初次放頂技術(shù),為相似條件下的工作面水力壓裂初次放頂提供一定經(jīng)驗。

        [關(guān)鍵詞]綜放 工作面 水力壓裂 初次放頂 礦壓

        中圖分類號:TM912 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)16-0144-01

        1、引言

        井工煤礦工作面初采期間頂板不易管理,尤其是現(xiàn)代化礦井工作面高度高、長度大,初采期間頂板管理不好極易造成采空區(qū)大面積懸頂,一旦發(fā)生頂板大面積垮落,將會造成人員傷亡、設(shè)備損壞、降低工作效率。一般工作面初采期間多采取深孔爆破進行強制放頂,但爆破過程由于一次性使用大量火工品而存在較大隱患,水力壓裂初次放頂相比之下更加安全、經(jīng)濟、環(huán)保,所以對水力壓裂初次放頂?shù)V的壓顯現(xiàn)規(guī)律進行研究具有一定意義。[1-3]

        2、工作面情況

        神東公司布爾臺煤礦42201-1綜放工作面,布置在42煤二盤區(qū),工作面按煤層傾斜方向布置,工作面傾向長度319.6m,走向長度3014.3m,工作面煤層平均煤厚度5.7m,傾角1-4°,工作面沿煤層走向推進,沿煤層底板回采,采煤機割煤高度為3.6m,放頂煤高度為2.1m。采用走向長壁后退式綜合機械化放頂煤采煤方法開采,全部垮落法管理頂板。工作面老頂為粉砂巖,厚度5-24m,平均厚度14m,直接頂為砂質(zhì)泥巖,厚5-15m,平均厚度9m,直接底為砂質(zhì)泥巖,厚3-7m,平均厚度5m。液壓支架選用鄭煤機生產(chǎn)的ZFY18000/25/39D雙柱掩護式放頂煤液壓支架158臺。其中中部支架147臺,機頭端頭組合支架1臺、排頭4臺、過渡1臺,機尾排頭支架5臺、過渡支架1臺。

        3、礦壓觀測

        在工作面安裝之前,在工作面切眼及順槽正幫實施水力壓裂初次放頂技術(shù),以便弱化工作面前方頂板巖層。

        礦壓觀測方法:一是支架立柱上安裝壓力傳感器,PM32顯示立柱載荷數(shù)據(jù),根據(jù)支架的PM32控制器上傳數(shù)據(jù);二是現(xiàn)場每班記錄礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)象的記錄,如頂?shù)装搴拖锏纼蓭鸵平浚ぷ髅媸欠袂许?、漏矸、片幫、支架立柱安全閥開啟、支架立柱下沉等。

        3.1 直接頂?shù)某醮螖嗔雅c垮落

        42201-1綜放工作面直接頂?shù)某醮慰迓湎扔晒ぷ髅嬷胁块_始,當工作面機頭推進21.2m,機尾推進至至28.6m處,工作面中部60-100#直接頂跨落,兩端各有約60部支架未跨落。工作面機頭推進至28.8m,機尾推進至34.0m,平均31.4m處時,工作面中部直接頂全部跨落,僅兩順槽未跨落,頂板跨落瞬間工作面40-70#支架內(nèi)作業(yè)人員明顯感覺有颶風從采空區(qū)吹出,但支架壓力未見明顯增大,支架壓力均在270-350bar之間,工作面未見大面積片幫、支架安全閥開啟或頂板抽條等礦壓顯現(xiàn)。

        3.2 老頂?shù)某醮螖嗔雅c垮落

        工作面繼續(xù)推進,支架增阻明顯,尤其工作面中部45#-130#支架,壓力達到420-480bar左右,平均約460bar,支架降架過程中支架立柱底缸受降柱壓力增大,支架安全閥有開啟現(xiàn)象,呈射水狀噴射。

        42201-1綜放工作面機頭推進至53.1m,機尾推進至59.2m,平均56.1m處時,老頂來壓,工作面52-85#、95-125#兩段范圍內(nèi)支架前梁漏頂,冒落高度約2.5m左右,大量矸石進入運煤系統(tǒng)。此時,工作面支架壓力達到回采以來最大值,判斷為老頂來壓。來壓時,工作面30-110#支架壓力較大,均達到450bar以上,最大值在100#支架處達到501bar。

        3.3 兩順槽的頂板跨落

        當工作面機頭回采至60.3m、機尾66.4m處時,兩順槽頂板跨落,運輸順槽頂板跨落至機頭組合支架后立柱處,緊跟工作面,導(dǎo)致組合支架尤其正幫側(cè)組合支架后立柱受力增大,活柱行程較低,較難升起。

        3.4 初次來壓分析

        由圖1中可明顯看出,工作面在推進至54.0m以后,支架載荷明顯增大,工作面中部30-110#支架普遍達到400bar以上,靠工作面機頭機尾支架也均達到300bar以上,在回采56.1m后工作面中部老頂大面積來壓,回采至58.8m處后,老頂壓力逐漸分散,來壓持續(xù)距離2.7m,但30-50#、90-110#支架壓力,截止數(shù)據(jù)導(dǎo)出位置60.8m仍持續(xù)較大,該兩處范圍內(nèi)來壓持續(xù)距離4.7m,約6刀煤,預(yù)測在60.8m后數(shù)據(jù)導(dǎo)出后該范圍內(nèi)壓力將逐漸減小。

        4、結(jié)論

        綜上可見,采用水力壓裂初次放頂?shù)木C放工作面,在來壓期間局部支架壓力達到500bar,初次來壓步距在56m左右,要小于類似工作面采用深孔爆破強制放頂?shù)膩韷翰骄?,同時在初采期間工作面沒有發(fā)現(xiàn)大面積的切頂、漏矸、片幫、以及支架立柱大量下沉等現(xiàn)象,說明水力壓裂初次放頂技術(shù)起到了作用。

        此外,因為是綜合機械化放頂煤開采工作面,在初采期間為了保證工作面頂板安全,在老頂初次垮落之前正?;夭?,暫不進行放煤工作。老頂跨落后進行正常放煤,初采期間采高保持在3.6m,一方面避免采高超過支架最大支護高度,導(dǎo)致支架不接頂,頂板維護困難而造成漏頂,同時又保證支架活柱有足夠的行程,以免來壓期間采高過低造成支架壓死。

        參考文獻

        [1] 劉會利,馮彥軍.錦界煤礦綜采工作面水力壓裂初次放頂?shù)V壓顯現(xiàn)規(guī)律[J]. 煤炭工程,2017

        [2] 劉儒俠.大柳塔煤礦綜采工作面水力壓裂強制放頂技術(shù)探索[J]. 陜西煤炭,2016

        [3] 馮彥軍,康紅普.定向水力壓裂控制煤礦堅硬難垮頂板實驗[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2012

        作者簡介

        李斌,性別:男,年齡:38,民族:漢,畢業(yè)院校:遼寧工程技術(shù)大學(xué),專業(yè):礦物資源工程,單位:中煤科工集團沈陽設(shè)計研究院有限公司,職務(wù):項目總設(shè)計師,職稱:工程師

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