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        綜放工作面過小窯井筒研究與實(shí)踐

        2020-11-05 09:51:38冀星忠
        山東煤炭科技 2020年10期
        關(guān)鍵詞:拉架空巷井筒

        冀星忠

        (山西焦煤汾西礦業(yè)集團(tuán)柳灣煤礦,山西 孝義 032303)

        山西省的一些老舊礦井存在廢棄小窯井筒及空巷破壞的問題,其內(nèi)部充填物及積水往往對(duì)工作面安全回采作業(yè)造成很大的威脅。探尋一種安全可靠的方法通過廢棄小窯空巷、井筒,可保證回采作業(yè)安全并減少資源浪費(fèi),為以后遇類似情況提供經(jīng)驗(yàn)參考。

        1 工程背景

        61115 綜放工作面位于柳灣煤礦六盤區(qū),其東西相鄰的工作面已回采完畢,屬孤島工作面。該工作面可采長度為1485 m,工作面長201 m,開采11#近水平煤層,平均煤厚5.43 m,采高2.6 m,放煤高度2.83 m。

        位于工作面中部位置的廢棄小窯井筒與上覆9#煤層空巷相通,距離材料巷45 m,直徑5.0 m,斷面積19.625 m2。根據(jù)資料顯示,該井筒已于2008年7 月份采用黃土實(shí)填,井筒口高于地面3 m,無積水及下沉現(xiàn)象。61115 綜放工作面井筒位置示意圖如圖1 所示。

        綜合考慮回采作業(yè)安全、工作面接替等因素,需提前探明小窯井筒內(nèi)部充填物凝結(jié)及積水情況,以便制定合理的回采方案。

        圖1 61115 綜放工作面井筒位置示意圖

        2 井筒勘探、驗(yàn)證及加固措施

        2.1 施工探巷

        依據(jù)地質(zhì)資料在材巷側(cè)施工探巷,與9#煤小窯空巷貫通后,沿9#煤小窯空巷探明井筒與小窯空巷位置關(guān)系、落底位置、充填物凝結(jié)情況。

        經(jīng)探明9#煤小窯空巷原支護(hù)采用木棚支護(hù),棚距1 m,井筒壁使用紅磚壘砌,筒壁厚約500 mm,通過觀察孔觀測井筒內(nèi)部充填物凝結(jié)情況良好。

        2.2 井筒及9#煤空巷加固

        (1)在9#煤空巷距離底板0.5 m 高的位置貫穿井筒鋪設(shè)規(guī)格為Φ33 mm 的鉆桿,構(gòu)成篦子狀,形成人工假頂,如圖2 所示。

        (2)井筒加固工作結(jié)束后,采用打木垛的方式對(duì)9#煤空巷進(jìn)行加固。木垛采用Ф22 cm×1.8 m 的半圓木棚板架設(shè),木垛凈間距為1 m。11#煤至9#煤穿層探巷高于工作面采高層位部分同樣采用打木垛的方式進(jìn)行加固,低于工作面采高層位部分采用打錨桿、錨索的方式進(jìn)行加固。錨桿間排距為0.9×1 m,錨索排距為2 m。以上加固作業(yè),將木垛使用錨索懸吊,防止底板垮塌導(dǎo)致木垛掉入工作面。

        圖2 井筒施工假頂剖面圖

        2.3 井筒情況再次驗(yàn)證

        在工作面推進(jìn)至距離井筒筒壁30 m、20 m、15 m、10 m 時(shí)分別對(duì)井筒影響區(qū)域進(jìn)行鉆探驗(yàn)證,觀察孔內(nèi)有無水、充填物、有毒有害氣體涌出。工作面繼續(xù)推進(jìn)至井筒筒壁5 m 時(shí)再次進(jìn)行鉆探驗(yàn)證,隨后使用DN50 管擴(kuò)孔連續(xù)觀測。鉆探驗(yàn)證結(jié)果顯示井筒內(nèi)充填物凝結(jié)情況良好且沒有水和有害氣體涌出。

        3 通過井筒施工

        3.1 過井筒時(shí)的有關(guān)參數(shù)規(guī)定

        (1)工作面推進(jìn)至井筒筒壁30 m 時(shí)劃定警戒線,每班實(shí)時(shí)掌握工作面距井筒的距離,井筒周圍10 m 范圍內(nèi)不進(jìn)行放頂煤。

        (2)工作面通過井筒前提前斜擺工作面,材巷側(cè)超前運(yùn)巷5 m 以上,待工作面揭露井筒后斜擺井筒臨近側(cè)快速通過。

        3.2 施工步驟

        割煤—頂板鋪鋼絲繩、聯(lián)網(wǎng)維護(hù)—底板充填料石、鋪木棚板維護(hù)—拉架—拉后溜—返空刀掃煤—推前溜—清理煤渣。

        3.3 頂、底板控制

        (1)工作面推進(jìn)至距井筒筒壁5 m 時(shí),開始在受井筒影響的10 m 范圍內(nèi)鋪設(shè)人工假頂。具體施工方法為:沿工作面方向貼頂板鋪設(shè)雙層金屬網(wǎng),在金屬網(wǎng)下方鋪設(shè)鋼絲繩,鋼絲繩間距0.6 m,鋼絲繩兩端采用頂錨桿固定。若無法施工錨桿時(shí),在鋼絲繩兩頭拴兩根1.2 m 道木,使用支架接頂壓實(shí),起到固定效果。井筒周圍頂板維護(hù)示意圖如圖3 所示。

        圖3 井筒周圍頂板維護(hù)示意圖

        (2)工作面揭露井筒后,每次拉架前查看底板情況。每循環(huán)在支架底座與前溜槽之間充填料石、棚板后再推前溜。充填時(shí)應(yīng)先將底板處黃泥挖出一部分(300~400 mm),后墊入料石,料石上方鋪設(shè)1.4/3.6 m 木棚板。每次拉架后查看支架有無下沉,當(dāng)出現(xiàn)支架下沉?xí)r,在前溜子銷排處支設(shè)三根直徑為24 cm×2 m的圓木頂住支架前梁,起到支撐作用。隨后收起支架底座后再往底座下方充填料石、棚板,最后升架將充填物壓實(shí)。

        3.4 安全措施

        (1)施工上分層人工假頂時(shí),鉆桿應(yīng)均勻鋪設(shè),兩端搭接在井筒壁的距離不小于500 mm,并將鉆桿兩端連鎖,提高整體強(qiáng)度。施工下分層人工假頂時(shí),應(yīng)確保固定錨桿的預(yù)緊力達(dá)到要求,鋼絲繩回繞長度不小于2 m,固定鋼絲繩的繩卡不小于3 個(gè);若使用道木固定鋼絲繩時(shí),鋼絲繩應(yīng)拴在道木中心,確保受力均勻,連繩要求與上述一致。

        (2)過井筒時(shí),工作面配備18.5 kW 和37 kW潛水泵各一臺(tái),應(yīng)對(duì)可能的井筒涌水情況。同時(shí)加強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)管理、頂板監(jiān)測等工作,實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù),出現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)立即停止作業(yè),根據(jù)既定的避災(zāi)路線撤退,并核實(shí)作業(yè)人員人數(shù)。

        (3)工作面推進(jìn)至井筒警戒范圍后,采煤機(jī)司機(jī)要放慢割煤速度,拉架工滯后采煤機(jī)3~5 m 及時(shí)移架。拉架時(shí)要少降、慢降、快移,必要時(shí)二次移架,同時(shí)打出支架前探梁及側(cè)護(hù)板,保證支護(hù)質(zhì)量?,F(xiàn)場作業(yè)人員佩戴CO、CO2、CH4、O2等氣體檢測儀器,密切觀察工作面的情況,如工作面出現(xiàn)頂、底板滲水、片幫嚴(yán)重、泥石流、有毒有害氣體超限等異常情況時(shí)立即停止生產(chǎn),待疏放措施達(dá)到要求后方可繼續(xù)生產(chǎn)。

        (4)煤機(jī)割至井筒筒壁時(shí),應(yīng)先割開一個(gè)小口,長寬均不大于1 m,隨后停機(jī)觀察30 mim 左右,確認(rèn)無充填物垮塌、水、有毒有害氣體異常涌出時(shí)再繼續(xù)作業(yè)。煤機(jī)通過井筒時(shí)煤機(jī)司機(jī)要放慢割煤速度,必要時(shí)可將截深調(diào)整為300 mm。

        (5)在井筒內(nèi)拉架作業(yè)時(shí),人員要站在本架底座上并與鄰架保持一定距離,防止支架傾斜、下沉傷人。拉架時(shí)要慢速移架,密切觀察頂板情況,防止掛住人工假頂導(dǎo)致漏頂。當(dāng)拉架過程中支架出現(xiàn)下沉趨勢時(shí)要停止移架,在底座下方充填煤矸后再繼續(xù)拉架。升架時(shí)作業(yè)人員密切觀察頂?shù)装迩闆r,同時(shí)要緩慢送液至支架接頂即可,不得過度升架,防止支架下沉。

        (6)當(dāng)支架出現(xiàn)傾斜、下沉?xí)r,使用單體支柱配合支架側(cè)護(hù)板選擇在支架間隙較大處開始扶架。單體支柱一頭頂在待調(diào)整支架相鄰的底座上,另一頭頂在待調(diào)整支架的側(cè)護(hù)板上,降待調(diào)整支架立柱,給單體支柱送液,將支架調(diào)正,并將煤矸充填至支架底座下方。作業(yè)時(shí),單體支柱柱頭使用8#雙股鐵絲綁在支架上,支柱柱根墊好木托板,防止單體支柱打滑。單體支柱送液必須采用遠(yuǎn)控操作,將注液槍固定在單體支柱三用閥上,注液槍扳手用鉛絲綁住,液管另一端接到支架備用閥組上,操作支架備用閥組把手為單體支柱送液。送液時(shí)要緩慢按下把手緩緩送液,防止單體支柱彈出。操作支架人員在與待調(diào)整支架相隔3 架支架處進(jìn)行操作,現(xiàn)場人員必須聽從現(xiàn)場負(fù)責(zé)人的統(tǒng)一指揮,禁止非作業(yè)人員在此處逗留。

        (7)工作面支架頂板進(jìn)入井筒范圍時(shí),提前將后溜子拉回,并注意觀察后溜子處頂板垮塌情況,防止出現(xiàn)壓溜情況。

        (8)過井筒期間應(yīng)加強(qiáng)工作面礦壓觀測,分析頂板來壓情況,以便進(jìn)一步作出工藝調(diào)整。

        3.5 井筒通過后工作面及地表情況

        (1)工作面通過井筒期間,104~106#支架尾梁處有少部分黃泥流出,井筒影響范圍頂板壓力無明顯變化。

        (2)從地表現(xiàn)場看井筒位于平臺(tái)上,井筒口高于地面3~4 m。經(jīng)過對(duì)比工作面通過井筒前后的填充情況發(fā)現(xiàn),沿著井筒筒壁充填物有裂縫,裂縫寬50~60 mm,占井筒周長的1/3 左右,充填物無明顯下沉。

        4 結(jié)語

        綜放工作面通過小窯井筒通常采用繞采的方法,易造成資源浪費(fèi)及銜接緊張,本次通過對(duì)小窯井筒的研究實(shí)踐,驗(yàn)證了工作面采用鋪設(shè)人工假頂、充填法直接通過小窯井筒的可行性,為以后工作面遇類似情況提供了技術(shù)參考。主要結(jié)論如下:

        (1)工作面在遇類似情況時(shí),應(yīng)先探明地質(zhì)情況并進(jìn)行評(píng)估,綜合評(píng)估直接通過的可行性。就本次而言,在探明井筒情況后直接通過,相比開二切眼節(jié)省人工費(fèi)115.6 萬元,增加回采煤量2.4 萬余噸,合計(jì)產(chǎn)生效益575.6 萬元。

        (2)通過井筒前應(yīng)進(jìn)行多次驗(yàn)證,防止地表水補(bǔ)給造成充填物涌出、透水事故。

        (3)工作面通過井筒時(shí)頂、底板的控制是關(guān)鍵,尤其是井筒落底至工作面底板時(shí)必須根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行充填。

        (4)在通過井筒時(shí)應(yīng)快速通過,采用淺截深、多循環(huán)的方式可靠、安全通過。

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