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        綜采工作面過大斷層仰采技術研究

        2018-12-05 11:58:28張國卿
        山東煤炭科技 2018年3期
        關鍵詞:頂梁采煤機斷層

        張國卿

        (霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦,山西 呂梁 033100)

        1 概述

        店坪煤礦5-302工作面位于830水平三采區(qū)左翼,工作面東為井田邊界,西為830南翼系統(tǒng)大巷,南為5-304工作面(未采),北為5-210工作面采空區(qū)。工作面可采煤層為5#煤層,走向長度為1875m,傾向長度為220m,采用走向長壁后退式綜合機械化采煤工藝。工作面割煤采用MG650/1630-WD型雙滾筒采煤機,采高3.5m,截深0.75m,滾筒Φ2.0m,同時采用ZFG13000/27.5/42型液壓支架,全部垮落法管理頂板。

        工作面回采煤層屬石炭二疊紀煤層,煤層平均厚度為3.1m,直接頂以炭質泥巖及粉砂巖混合為主,平均厚度為2.0m,基本頂主要以粗砂巖為主,平均厚度為6.7m。5-302工作面已回采590m,根據(jù)地測科提供資料顯示,5-302工作面回采至450m及980m處分別揭露兩條正斷層F5、F7,兩斷層上盤煤層下移,其中F5斷層走向為N60°W,傾角為60°,斷層落差為0.8m,F(xiàn)7斷層走向為N75°W,傾角為45°,斷層落差為3.0m。當工作面回采至450m處時采用強行帶壓過F5斷層破碎帶,但由于F7斷層落差較大采用強行帶壓回采方法過斷層破碎帶存在很多問題。對此店坪煤礦綜采隊通過技術例會,分析了傳統(tǒng)帶壓回采主要存在問題,并根據(jù)實際情況決定采用仰采技術過F7斷層,同時采取有效的支護措施,力求保證5-302工作面安全順利過大斷層破碎帶。

        2 強行帶壓過F7斷層存在的問題

        (1)5-302工作面煤層厚度為4.0m,F(xiàn)7斷層落差為3.0m,斷層上、下盤重疊煤層厚度為1.0m,而采用強行帶壓過斷層時,工作面頂板預留厚度為1.0m煤層。在回采時受壓力影響頂板煤層難以預留,從而加大了工作面液壓支架頂梁損壞率,支架頂梁長期受壓造成支架移架困難。

        (2)采用強行帶壓開采時采煤機切割巖石量大,同時斷層處巖石主要以砂巖為主且呈層狀結構,采下的巖石塊狀較大,經常造成采煤機切割部及刮板輸送機溜槽、刮板鏈損壞,造成設備成本及維修費用較高。同時,巖石的增多,造成選煤廠選煤效果差。

        (3)F7斷層走向為N75°W,傾角為45°,斷層貫穿整個工作面,斷層下盤巖石上移,采用強行帶壓開采時工作面從斷層帶至停采線割煤量少,初步估算損失煤炭量31.5萬t,經濟損失達800萬元。

        3 仰采技術過F7斷層施工方案

        3.1 仰采施工方案

        (1)5-302工作面在回采時從回風順槽側首先揭露F7斷層,斷層處煤層在工作面推進方向的前上方,在仰采時為了減少頂板巖石切割量,將工作面采高降低至3.0m,且通過計算在揭露斷層前17m處機尾段開始以10°提架爬坡。如圖1所示。

        (2)當工作面仰采6m后液壓支架頂梁進入上盤頂板巖石層(炭質泥巖),繼續(xù)以10°仰角回采11m后揭露F7斷層,此時工作面液壓支架頂梁進入F7下盤煤層底板。

        (3)工作面液壓支架進入斷層下盤煤層后,逐漸提升采高并繼續(xù)以10°仰角回采。繼續(xù)推進10m后,液壓支架頂梁進入下盤煤層頂板巖石層,此時及時調整采煤機滾筒及液壓支架角度采用近水平回采。

        圖1 5-302綜采工作面F7斷層剖面示意圖

        3.2 仰采過斷層期間支護措施

        5-302工作面采用仰采工藝過F7斷層時,由于巷道坡度較大,采煤機在爬坡期間需破斷層上盤頂板巖石層,而F7斷層上盤煤層頂板往上2m范圍內主要以炭質泥巖為主,其中夾雜著兩層粉砂巖厚度為0.6m,當采煤機破該巖石層時頂板難以預留,出現(xiàn)破碎、冒落現(xiàn)象,同時工作面過斷層時受構造壓力影響,斷層兩盤煤巖層也會出現(xiàn)破碎現(xiàn)象。決定在過斷期間對工作面頂板施工超前加長錨桿支護,具體施工方法如下:

        (1)過F7斷層期間超前錨桿支護采用長度為3.5m左旋無縱筋螺紋鋼錨桿,Φ22mm,加長錨桿,每根錨桿沿工作面頂板以10°坡度布置。

        (2)當工作面以10°斜坡仰采5m時,開始施工超前錨桿支護。施工超前錨桿支護采用型號為ZQC-50/2.5S鉆Φ28mm八字型鉆頭的麻花鉆桿聯(lián)合進行鉆孔,鉆孔深度為3.0m,鉆孔間距為1.75m。

        (3)鉆孔施工完后依次填充樹脂錨固劑,每個孔填充兩支錨固劑(一支MSK23/35、一支MSKC23/60型)。

        圖2 5-302工作面過F7斷層施工超前錨桿支護示意圖

        (4)為確保在回采時超前錨桿支護穩(wěn)固,加長錨桿錨固后,在鉆孔以外錨桿端頭施工固定托架,托架長度為2.0m,每組托架由兩根加長錨桿固定,如圖2所示。

        (5)第一組超前支護施工完后,液壓支架頂梁緊貼超前錨桿支護進行帶壓回采,當采煤機割煤2m后開始施工第二組錨桿超前支護,相鄰兩組超前支護交錯布置,直至工作面液壓支架進入斷層下盤煤層頂板時停止施工超前支護。

        4 結語

        5-302工作面采用仰采技術平推過斷層帶,在過斷期間對破碎帶頂板施工超前錨桿支護,保證頂板穩(wěn)定,解決了工作面在過斷層時回采難度大、頂板維護困難等難題,保證了工作面回采效率,避免了機械設備過斷層帶時磨損、損壞,取得了較好的經濟、安全效益。

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