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        薄煤層對拉工作面開采及端頭支護(hù)形式

        2020-10-21 05:31:26何建平
        大眾科學(xué)·下旬 2020年4期
        關(guān)鍵詞:薄煤層

        何建平

        摘 要:隨著煤炭資源的日益減少,近些年來,薄煤層開采逐漸得到重視。新建煤礦大多數(shù)是薄煤層,因此本文針對薄煤層的特點(diǎn),研究了薄煤層對拉工作面的開采技術(shù),對合理開發(fā)利用煤炭資源具有非常重要的意義。

        關(guān)鍵詞:薄煤層;對拉工作面;端頭支護(hù)

        一、引言

        新建煤礦位于七臺河礦區(qū)西部,行政區(qū)劃屬黑龍江省七臺河市新興區(qū)管轄。井田面積為49.2平方公里,礦井開拓方式為斜、立井多水平開拓。地層厚度約800m,含煤32層,煤層總厚度20.82m,含煤系數(shù)2.60%,可采煤層總厚度8.46m,煤層為緩傾斜薄及中厚煤層(以薄煤層為主),傾角變化于2-38°之間,可采厚度變化于0.6-1.52m之間。

        實(shí)踐證明對拉工作面開采工藝是保證薄煤層礦井穩(wěn)產(chǎn),高產(chǎn)的有效技術(shù)措施之一,主要優(yōu)點(diǎn)如下:

        1、回采工作面長度一般180—260m,生產(chǎn)集中,較大的提高了工作面和采區(qū)生產(chǎn)能力,有的使工作面產(chǎn)量提高一倍。

        2、兩個(gè)面共用一條運(yùn)輸機(jī)巷,設(shè)備集中,節(jié)省了順槽的部分運(yùn)輸設(shè)備。

        3、順槽運(yùn)輸設(shè)備集中管理,輔助人員少,提高了工效。

        4、受地質(zhì)變化和機(jī)械故障等的影響小,組織生產(chǎn)靈活性強(qiáng),有利于工作面均衡生產(chǎn)。

        二、沿空留巷圍巖壓力的影響因素分析

        沿空留巷技術(shù)能夠合理利用煤炭資源、提高煤炭資源回采率、減少巷道掘進(jìn)工程量、防止孤島工作面產(chǎn)生、緩解采掘接續(xù)矛盾、減少工作面搬家次數(shù)、防止發(fā)生礦井火災(zāi)等優(yōu)勢,對改善對拉工作面技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益、增強(qiáng)礦井生產(chǎn)安全起到很大作用。沿空留巷與有煤柱護(hù)巷比較,無論是從技術(shù)經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)安全等方面進(jìn)行比較,都擁有很大優(yōu)勢。

        由于煤層周圍巖體賦存的不均勻性,留巷支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形與破壞也呈現(xiàn)非均勻的特點(diǎn),并可能因其中一部分發(fā)生顯著變形破壞而導(dǎo)致留巷支護(hù)結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)。根據(jù)沿空留巷的特點(diǎn)和對采場側(cè)向頂板結(jié)構(gòu)的分析,認(rèn)為影響留巷結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵因素主要有以下幾點(diǎn):

        1、留巷頂板的承載性能

        留巷頂板包括三部分,即巷內(nèi)頂板、充填區(qū)域頂板和實(shí)體煤頂板,每部分頂板均對留巷支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有重要影響。如果頂板較破碎,漏冒嚴(yán)重,充填體不能將支撐阻力傳遞給直接頂,導(dǎo)致老頂下沉量變大,因而造成巷道頂板和巷道煤幫嚴(yán)重破壞,則沿空留巷難以成功。

        2、底板的無約束處理

        沿空留巷的底板一般為強(qiáng)度較低的軟弱巖體,巷道掘進(jìn)期間,巷道的圍巖應(yīng)力相對較低,底板一般能保持穩(wěn)定。受采動的影響巷道底板容易發(fā)生底鼓現(xiàn)象,如果底鼓量較大,兩幫也會因?yàn)橄鲁亮窟^大,造成巷道失穩(wěn)現(xiàn)象,所以控制沿空留巷底鼓是保持沿空巷道穩(wěn)定的又一個(gè)重要問題。對拉工作面端頭的維護(hù)方法端頭支護(hù)的重要性,工作面端頭是指工作面與兩巷的交接處。端頭處的懸頂面積大、時(shí)間長,機(jī)械設(shè)備多同時(shí)是進(jìn)出材料和人員的交通口,因此端頭支護(hù)極為重要。

        三、對拉工作面端頭支護(hù)的影響因素分析

        1、對拉工作面端頭支護(hù)方式的選擇

        主要考慮端頭懸頂面積的大小、頂板壓力的大小及圍巖穩(wěn)定性、回采巷道所采用的支護(hù)方式、工作面與兩巷的聯(lián)系特點(diǎn)、工作面生產(chǎn)工藝特點(diǎn),端頭設(shè)備布置形式等因素。工作面端頭是設(shè)備集中和人員進(jìn)出頻繁的地點(diǎn),也是采煤工作面頂板控制的重點(diǎn)區(qū)域。由于對拉工作面端頭空頂范圍較大,受巷道預(yù)掘、固定及移動支承壓力、反復(fù)支撐頂板、巷道支護(hù)無初撐力等多種因素的影響。端頭范圍的頂板狀況與工作面相比有以下不同:一是頂板比較破碎,支護(hù)難度大;二是有不同程度的懸頂;三是空頂時(shí)間長,頂板有離層現(xiàn)象;四是由于有機(jī)頭,機(jī)頭處支柱密度降低,支柱常處于初撐狀態(tài),工作阻力小。

        2、對拉工作面端頭頂板控制

        工作面端頭控制范圍見圖1,包括4個(gè)部分:工作面機(jī)頭(機(jī)尾)設(shè)備區(qū)I;巷道端頭區(qū)II;工作面前方支承壓力劇烈影響區(qū)III, 一般超前工作面10~20 m地段;工作面后方礦壓顯現(xiàn)劇烈區(qū)IV, 一般至工作面后方10~20 m。 對拉工作面端頭由于控頂面積大,處于采場沿走向和沿傾斜的支承壓力疊加處,圍巖變形劇烈,加之超前支護(hù)的更替。

        四、對拉工作面端頭支護(hù)形式

        1、單體液壓支柱端頭支護(hù)方式常用的有以下幾種端頭支護(hù)方式:

        (1)十字鉸接頂梁端頭支護(hù)。端頭支護(hù)采用鉸接頂梁在同一平面互相正交扣接或?qū)訕?gòu)成。由于支護(hù)跨度大,其支護(hù)能力低,穩(wěn)定性差。因此,改用十字鉸接頂梁,十字頂梁端頭支護(hù)有兩種使用方式:全"十"字梁方式,即沿走向及傾向全部采用十字頂梁鉸接布置,該法適用于頂板極為破碎的條件;另一種為"一十"形式的方式,即沿走向和傾向用一字梁與十字梁交替鉸接,沿走向傾向全為鉸接的布置。在工作面輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾上方要用長鋼梁探入煤壁支護(hù)。

        (2)端頭邁歩長梁支護(hù)方式端頭四對八梁的布置。其次還有雙楔鉸接頂梁和端頭滑移支架等端頭支護(hù)方式。這些單體液壓支柱端頭支護(hù)方式一般用于單體液壓支柱普釆工作面:也可用于液壓支架的綜釆工作面的端頭支護(hù)。

        2、綜采工作面端頭液壓支架支護(hù)方式主要有以下兩種:

        (1)采用自移式端頭支架,移動速度快,但對平巷條件適應(yīng)性差。

        (2)使用工作面液壓支架支護(hù)端頭,適用于煤層傾角較小的綜采工作面,通常在機(jī)頭(尾)處要滯后于工作面中間支架一個(gè)截深。結(jié)合對拉工作面端頭的實(shí)際情況,一般條件下選用第一種方式進(jìn)行支護(hù)。

        五、小結(jié)

        本文對薄煤層對拉工作面端頭支護(hù)形式進(jìn)行分析,隨著開采技術(shù)的發(fā)展,煤炭裝備制造業(yè)水平的提高,對拉工作面回采工藝將逐漸在薄煤層開采中得到應(yīng)用,薄煤層開采的生產(chǎn)效率將得到提高,對煤炭資源的合理利用將有很大幫助。

        參考文獻(xiàn):

        [1]高相佐等,極薄煤層開采新途徑的硏究與實(shí)踐[J].煤炭工程.2007.(5).

        [2]周常飛等,我0薄煤層采煤機(jī)械化現(xiàn)狀與發(fā)展[J].煤礦機(jī)屯.1997.1

        [3]李建平等,我國薄與極薄煤層開采設(shè)備的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].煤炭科學(xué)技術(shù).2005.6.

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