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        池坪蘆坑煤礦褶曲煤層開(kāi)采技術(shù)探討

        2021-04-30 12:51:00
        能源與環(huán)境 2021年2期
        關(guān)鍵詞:施工

        (福建省永安煤業(yè)有限責(zé)任公司 福建永安 366000)

        0 引言

        永安煤業(yè)公司池坪蘆坑煤礦出露地層有二疊系下統(tǒng)童子巖組、上統(tǒng)翠屏山組,以及侏羅系下統(tǒng)梨山組、上統(tǒng)長(zhǎng)林組。

        區(qū)域內(nèi)褶皺較發(fā)育,總體構(gòu)造形態(tài)復(fù)雜,其兩翼次級(jí)褶曲發(fā)育,常見(jiàn)倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象,“軸”部走向?yàn)楸睎|向,接觸面呈波狀,傾角較緩,角度在10°~30°之間。有必要研究現(xiàn)有開(kāi)采方案,提高井下煤炭資源回采率。

        1 礦井煤層的特點(diǎn)

        1.1 構(gòu)造特點(diǎn)

        (1)池坪蘆坑煤礦煤系地層總體為不對(duì)稱(chēng)、寬緩的背斜構(gòu)造。褶皺軸部及其附近構(gòu)造極其復(fù)雜,煤層大多平緩,總體呈上下起伏現(xiàn)象,次一級(jí)構(gòu)造褶曲及斷層發(fā)育,而寬緩的背斜構(gòu)造其兩翼產(chǎn)狀相對(duì)較穩(wěn)定。

        (2)礦井次一級(jí)的小褶皺表現(xiàn)為不協(xié)調(diào)褶皺與“之”字形褶皺。

        1.2 煤層特點(diǎn)

        (1)礦井現(xiàn)有101 采區(qū)、103 采區(qū)井下實(shí)際揭露顯示,煤層總體傾向南東,傾角一般為10°~25°,圍巖相對(duì)較完整,煤層穩(wěn)定性及連續(xù)性均有一定規(guī)律,寬緩的背斜構(gòu)造兩翼是礦井的主要采煤塊段。

        (2)礦井煤層構(gòu)造形態(tài)多樣,煤層穩(wěn)定性差,局部煤層傾向上形成倒轉(zhuǎn)。池坪蘆坑煤礦103 采區(qū)+720 m E2 石門(mén)15#N煤層開(kāi)采揭露顯示,煤層局部增厚,并形成倒轉(zhuǎn),給煤層開(kāi)采帶來(lái)一定的困難。

        2 褶曲煤層開(kāi)采技術(shù)

        2.1 開(kāi)采存在問(wèn)題

        (1)開(kāi)采褶曲煤層,經(jīng)常會(huì)遇到上一個(gè)班采面打眼時(shí)煤厚≥1.0 m,下一個(gè)班就會(huì)遇到迎頭段煤層已變薄、尖滅,容易造成傾向上煤層丟失。

        (2)運(yùn)巷施工時(shí),揭露煤層傾角小,煤厚小于0.3 m,容易誤判為不可采煤層。

        (3)褶曲煤層傾角變化大,工作面支護(hù)方式改變不及時(shí),容易形成安全隱患。

        (4)開(kāi)采褶曲煤層,煤層連續(xù)性缺失,穩(wěn)定性較差,無(wú)法形成正規(guī)采面。

        2.2 開(kāi)采技術(shù)探討

        (1)在進(jìn)行采面布置之前,根據(jù)巷道揭露圍巖產(chǎn)狀、周邊鉆孔揭露情況,認(rèn)真分析下運(yùn)巷揭露的地質(zhì)構(gòu)造情況、產(chǎn)狀要素,查清褶曲構(gòu)造對(duì)煤層影響,預(yù)測(cè)工作面將會(huì)遇到的褶曲、裂隙和偽頂?shù)椎惹闆r,提前做好工作面防范措施。

        (2)結(jié)合該塊段煤層地質(zhì)構(gòu)造分析,采煤過(guò)程中傾向上施工遇煤層壓薄或尖滅現(xiàn)象時(shí),沿正傾向方向沿煤破底板留頂板進(jìn)行破眼施工。破眼施工的布置是關(guān)鍵,現(xiàn)場(chǎng)施工回采上山時(shí)必須對(duì)煤層頂?shù)装宓刭|(zhì)構(gòu)造情況十分了解,分斜坡的布置是輔助,回采上山掘切眼至上運(yùn)巷,該區(qū)段內(nèi)煤層賦存情況已基本揭露。根據(jù)揭露情況,進(jìn)一步推測(cè)傾向上煤層的賦存情況,以確定該塊段煤層回采巷道的布置。

        (3)遇傾向褶曲構(gòu)造時(shí)回采上山的布設(shè)。布置回采上山在煤層的底板上,在巷道揭露煤層的最低點(diǎn)位置開(kāi)口,采用破底板留頂板的方式沿正傾向施工(切眼坡度大時(shí)采用偽斜施工,切眼坡度控制在25°~28°左右),掘進(jìn)切眼剛好穿過(guò)褶曲構(gòu)造煤層的最底端但又不破壞煤層頂板,非跟煤段則沿底板掘進(jìn)。見(jiàn)圖1。

        圖1 褶曲煤層構(gòu)造回采上山布置示意圖(剖面圖)

        (4)遇傾向上褶曲構(gòu)造時(shí)分斜坡的布設(shè)。采煤工作面回采上山施工到位以后,在回采上山的每個(gè)見(jiàn)煤點(diǎn)以全煤眼的方式分別往兩側(cè)方向施工分斜坡。分斜坡開(kāi)口后應(yīng)視褶曲軸向坡度情況合理布置分斜坡施工方位。

        (5)煤層走向遇褶曲構(gòu)造采面布置。首先將采面回采上山布置在褶曲軸部,進(jìn)而將采面分斜坡往軸兩翼伸展,完成對(duì)兩翼煤層的回采。遇單一的背斜構(gòu)造時(shí)則將主斜坡布置在兩翼的底部,采面分斜坡向上伸展實(shí)現(xiàn)單翼開(kāi)采,盡可能多采出煤量,提高煤炭資源回收率。見(jiàn)圖2。

        圖2 褶曲煤層構(gòu)造回采上山布置示意圖(剖面圖)

        2.3 應(yīng)用情況

        (1)池坪蘆坑煤礦101 采區(qū)+620 m E2C15N2 采面(見(jiàn)圖3),運(yùn)巷揭露該塊段煤層受褶曲構(gòu)造影響,煤層走向次級(jí)褶皺發(fā)育,傾向上會(huì)有局部的起伏,煤層不連續(xù),厚度有漲厚夾薄變化,存在局部小錯(cuò)動(dòng)。開(kāi)采范圍無(wú)斷層,煤層條帶狀結(jié)構(gòu),半亮型,平均煤厚0.75 m。原工作面回采高程至+655.8 m,未與老采空區(qū)貫通,采面亦未貫通上運(yùn)巷形成上出口。

        圖3 101 采區(qū)+620 mE2C15N2 采面布置平面圖

        (2)該工作面2020 年1 月份在向斜軸部施工回采上山,遇煤層平坡安裝鏈板機(jī)出煤。該采面共安裝7 臺(tái)鏈板機(jī),小眼施工斜長(zhǎng)超百米。高程施工至+664.3 m,工作面沿向斜構(gòu)造打眼往兩翼施工分斜坡。往右側(cè)施工分斜坡,分斜坡施工遇直立煤層,及時(shí)采用架棚支護(hù),棚距控制在0.8 m,采用超前探眼貫通上運(yùn)巷。往左側(cè)沿煤施工分斜坡貫通原老采空區(qū),提高采面回采率。該工作面至11 月已回采7 230 t,預(yù)計(jì)回采至2020 年12 月,回采煤量預(yù)計(jì)約9 000 t。

        (3)101 采區(qū)+580 mE2C15N 采面,原采空區(qū)回采高程+596.9 m-+600.2 m,原采面迎頭段遇背斜構(gòu)造,背斜構(gòu)造另一翼煤層無(wú)法回采。生產(chǎn)股制定方案,在101 采區(qū)+580 m E2 石門(mén)指定位置開(kāi)口破眼,破眼高程至+602.2 m 見(jiàn)煤,沿煤往西南方向緩坡下山施工高程+591.7 m,安裝三臺(tái)鏈板機(jī)往上出煤,從2020 年3 月采面回采至2020 年9 月,回采煤量4 723 t。

        3 開(kāi)采措施

        3.1 支護(hù)技術(shù)

        (1)工作面回采褶曲煤層:池坪蘆坑煤礦在掘眼過(guò)程中,支護(hù)方式布置在頂板巖性好且完整時(shí),跟煤段掘眼采用戴帽點(diǎn)柱支護(hù),頂板變差時(shí)(頂板不完整、節(jié)理發(fā)育、裂隙、破碎等)必須采用架棚支護(hù),非跟煤段切眼煤層底板遭破壞后形成的危矸必須及時(shí)撬干凈,穹隆頂必須采用大材徑材料并采取架棚支護(hù),頂幫過(guò)實(shí)背緊,防止掉頂事故的發(fā)生。

        (2)煤層薄厚變化大,就要挑頂或臥底并在其附近加打木垛。

        (3)采煤工作面留底煤開(kāi)采時(shí),支柱需“穿鞋”。

        (4)開(kāi)采厚煤層的工作面支護(hù):采取見(jiàn)頂留底的開(kāi)采方式,小眼應(yīng)順煤包邊緣掘進(jìn),高度控制在1.5 m 左右,采用架棚支護(hù)并穿鞋,棚距小于1 m,材徑不得小于φ14 cm,兩幫、頂要背緊、背實(shí)。

        3.2 運(yùn)煤方式

        開(kāi)采向斜軸部煤層,遇煤層傾角較小時(shí)的施工,坡度在5°~15°,采用鏈板機(jī)進(jìn)行運(yùn)煤。池坪蘆坑煤礦在超斜面長(zhǎng)工作面采用多臺(tái)鏈板機(jī)接力運(yùn)煤。101 采區(qū)+620 m E2C15N2 采面采用7 臺(tái)鏈板機(jī)出煤,103 采區(qū)+660 m W1C15S 采面采用10 臺(tái)鏈板機(jī)出煤。

        4 結(jié)論

        開(kāi)采褶曲構(gòu)造煤層應(yīng)結(jié)合該塊段煤層地質(zhì)構(gòu)造分析,合理設(shè)計(jì)回采上山施工方案,工作面按設(shè)計(jì)進(jìn)行施工,為確定該塊段煤層下一步開(kāi)采方案提供可靠的依據(jù),確保工作面回采作業(yè)連續(xù)性強(qiáng),在復(fù)雜的煤層開(kāi)采中形成正規(guī)回采工作面。

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