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        綜采工作面安全回采技術措施應用

        2021-09-28 23:38:46白曉敏
        山西冶金 2021年4期
        關鍵詞:木柱傾角錨索

        白曉敏

        (山西煤炭進出口集團左云長春興煤業(yè)有限公司,山西 大同 037100)

        山西煤炭進出口集團左云長春興煤業(yè)有限公司307工作面東部為東盤區(qū)未開采區(qū)域及原長春興采空巷道,東北部為原英格寨煤礦采空巷道,南部為已回采303工作面,西部為南盤區(qū)三條大巷及已回采303工作面,北部為南盤區(qū)未開采區(qū)域。工作面位于南盤區(qū)中部,不存在周邊礦井影響。

        307工作面設計走向長度為1 970 m,傾向長度為230 m,工作面回采煤層為22號層,平均厚度為9.76 m。22號煤層結(jié)構(gòu)復雜,厚度較穩(wěn)定,上距19號煤層17.94~53.10 m,下距25-1號煤層4.11~15.17 m。

        307工作面在回采過程中共計揭露2條較大斷層,分別為F2和F3斷層。其中F2斷層落差為1.2 m,傾角為35°;F3斷層落差為1.4 m,傾角為45°,且全部為逆斷層。截至目前工作面已完全過F2斷層,工作面在過F2斷層期間通過現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn),受斷層影響工作面出現(xiàn)嚴重頂板破碎、煤壁片幫現(xiàn)象,制約著工作面安全高效回采。

        1 工作面過斷層技術難題

        1)通過對307工作面進行地質(zhì)勘測發(fā)現(xiàn)該工作面存在厚度為1.4 m的炭質(zhì)泥巖偽頂,炭質(zhì)泥巖具有脆性大、煤質(zhì)松軟、密度低的特點;該工作面還存在厚度為10.3 m的粗砂巖直接頂,粗砂巖具有煤質(zhì)堅硬、密度大的特點。因此工作面在推進至斷層區(qū)域時會出現(xiàn)比較嚴重的頂板破碎,這樣不僅會給工作面的正常支護造成較大影響,也會給支護后的頂梁造成一定的破壞。

        2)工作面在正常回采期間,在采動影響及構(gòu)造應力的作用下,工作面的頭尾巷會出現(xiàn)頂板局部破碎并離層的現(xiàn)象,若僅僅采用傳統(tǒng)的支護方式已經(jīng)無法滿足支護要求。

        3)由于該工作面的F3斷層具有較大的傾角,導致過斷層期間工作面傾角嚴重,這會造成后期出現(xiàn)采煤機打滑、支架倒架及刮板機上竄下跳的情況。

        2 安全技術措施

        2.1 回采工藝

        根據(jù)工作面的地質(zhì)勘測資料顯示,F(xiàn)3斷層煤層的傾角為45°,斷層落差高度為1.4 m,如圖1所示。該斷層的上盤煤層基本頂與下盤煤層疊加厚度為0.7 m,若利用采煤機滾筒對上盤落差的直接頂進行強行切割,由于該直接頂?shù)某煞譃榇稚皫r,其硬度較大,會對采煤機滾筒造成較大損傷,因此該方法不適用于過斷層。通過研究可以使用松動爆破的方法來通過斷層。

        圖1 307工作面F3斷層剖面示意圖(mm)

        1)在工作面按照1.0 m的深度施工兩排鉆孔,相鄰鉆孔的距離為0.6 m,相鄰兩排鉆孔的距離為1.0 m,第一排鉆孔在距離頂板0.5 m處且與頂板保持10°的仰角。

        2)當鉆孔施工完畢后向每個鉆孔正向裝入300 g的乳化藥卷,并用炮土及水袋對鉆孔進行封堵。

        3)每次同時爆破的炮眼最多為5個,爆破完成后要及時對爆破區(qū)域的浮煤進行清理,并操作支架快速前移,對頂板進行及時支護,防止頂板由于長時間空頂而發(fā)生垮落。

        2.2 支護措施

        工作面在過斷層期間由于受到采動、構(gòu)造應力、巷道圍巖及爆破等影響會發(fā)生頂板垮落,因此需要加強對斷層區(qū)域的頂板支護。而僅僅采用傳統(tǒng)的支護方式已經(jīng)無法滿足支護要求,需要采用錨桿、錨索、金屬網(wǎng)組成的聯(lián)合支護來對斷層頂板進行支護,并在工作面的頭、尾巷安裝超前木柱支護。

        1)每次爆破完成后需及時對爆破點的矸石進行清理,并在頂板施工鉆孔,之后將長為4.5 m的錨索塞入鉆孔內(nèi)并填裝樹脂藥,按照垂直工作面煤壁方向?qū)㈤L為0.6 m的工字鋼梁與錨索外露端固定,并用鎖具進行緊固,相鄰錨索的距離為1.75 m,相鄰兩排鉆孔的距離為1.0 m。

        2)為了能夠確保頂板的完整性,還需在相鄰兩根錨索之間施工一個錨桿鉆孔,并將一根螺紋鋼錨桿塞入孔內(nèi),錨桿的長度與直徑分別為2.5 m、22 mm。鉆孔施工完畢后向每個鉆孔裝入兩根樹脂藥,并用炮土對鉆孔進行封堵,按照平行工作面方向?qū)㈤L、寬分別為0.45 m、0.28 m的鋼帶與錨桿外露端進行緊固。

        3)工作面安裝聯(lián)合支護的范圍從距離斷層5 m處開始直至完全通過斷層帶5m后。

        4)為了能夠更好地維護過斷層帶期間頭、尾巷的頂板穩(wěn)定,還需分別在兩巷超前30 m的位置支設木柱,木柱的間、排距分別為1 m、1.5 m,并按照每排4根的規(guī)格進行支護,并用鉛絲將相鄰兩個木柱進行連接,避免木柱倒塌。

        2.3 其他安全技術措施

        1)由于在過斷層期間整個工作面存在較大的傾角,因此需采取相應的防倒架措施,并為支架及絞車安裝防滑、防倒裝置。為了避免刮板機在運行時出現(xiàn)上竄下滑,輸送機在推移過程中應盡量保持平直,支架的推拉桿要與輸送機底座形成一定的夾角,這樣能夠在輸送機下滑時產(chǎn)生反作用力。

        2)在過斷層帶期間,每班在設備運行前和運行時都要進行專項檢查,確保工作面的液壓支架完好,能夠為工作面頂板提供有效的支撐力。

        3)開始爆破作業(yè)前要對爆破區(qū)域周圍的雜物進行清理,并疏散人員,爆破期間嚴禁人員通過,并按照“三人聯(lián)鎖、一炮三檢”的相關爆破制度執(zhí)行。

        4)每班派專人分別對頭、尾巷的頂板變形量進行觀察,并對頂板的下沉量進行記錄,如發(fā)現(xiàn)變形量異常增大時要及時匯報管理人員并采取有效的防治措施。

        5)工作面煤壁若發(fā)生片幫時會產(chǎn)生較多的瓦斯,對工作人員的安全造成較大隱患,因此綜采工作面每10架支架前探梁下方需安裝一套瓦斯檢測儀,一旦瓦斯發(fā)生報警要及時撤離工作人員。

        3 結(jié)語

        截至2019年6月17日307工作面已回采到位,工作面在過F3斷層期間采取合理有效的安全技術措施后,在回采過程中未出現(xiàn)頂板破碎、煤壁片幫現(xiàn)象,工作面過斷層回采速度由原來的2.4 m/d提高至5.6 m/d,提高了工作面回采效率,保證了工作面過斷層回采安全,取得了顯著應用成效。

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