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综采工作面过地质构造的实践与思考
编辑时间: 2013-10-15 来源: 科技视界 作者: admin 浏览次数: 3007 次

裴 晖
(山西焦煤集团 汾西矿业集团新峪煤业有限责任公司,山西 孝义 032302)

    【摘 要】地质构造对矿井采掘工作面的安全来说影响巨大,特别是在遇到较大地质构造时,不仅给采煤安全带来隐患,还将导致回采率降低,对吨煤成本造成相应的增加,严重影响安全生产与经济效益。本文将结合煤矿采掘中常见的地质构造为研究对象,从煤岩的破坏情况来提出针对性的过地质构造的技术措施,并以我矿6114综采工作面工程为例,就其具体技术措施的防治与应用作出总结,为取得相应的过地质构造现场控制目标做出有益的探索。
   【关键词】综采工作面;过地质构造;顶板控制;端面控制;建议措施

    对于煤矿采掘施工来说,地质条件对采煤工作面的安全影响巨大,特别是在生产作业中出现大的地质构造,其造成的安全隐患及经济损失是难以估量的。为了切实从安全生产中实现吨煤成本的有效降低,加强对地质复杂区域作业面的研究,采取有效的技术措施来增强综采工作面快速、安全通过地质构造带,是确保综采作业高产高效的首要问题之一。
1 工程实践
1.1 工作面地质概况
    6114工作面开采太原组之10+11#煤层,煤层平均厚度7.38m, 工作面上部为9#煤采空区,顶板为9#煤底之泥岩,底板为铝质泥岩,煤层结构复杂,煤层倾角2°~9°,平均倾角6°。该工作面背、向斜等构造发育,煤层起伏变化较大,回采中顶板不好管理,易出现漏顶现象。工作面走向长1083米,其中可采长度850米,倾斜长154米。
1.2 工作面拉槽漏顶成因分析
    6114工作面上部为9#煤采空区,该段地质变化较多,压力集中,推进到巷道最低点(即C10点前4.4米,Y10点前16.7米)时,巷道压力大,顶板下沉严重。在工作面20-40#架揭露一个长轴17米,短轴14米的陷落柱,采用打眼开炮强行通过该变化后,在40#-73#架间又遇背斜变化,因工作面采高低,没有控制好层位,导致采煤机割铝土最厚段(55-60#)达2米,加上工作面煤节理发育,工作面40#支架-工作面机尾大范围形成拉槽漏顶。
1.3 对工作面拉槽漏顶采取的措施
    在解决6114工作面拉槽漏顶问题时,通过注射马丽散来防范滚帮现象的发生,对于片帮严重处,间隔3米实施煤帮注射,其流程为:注前准备→打眼→管路连接→注射枪→封孔器放置→开始注射→停泵拆卸。即:距离顶板300-500mm处,水平向上25-30°方向进行钻孔,孔径为Φ42mm,孔深6m,采用高压注液泵向煤体注入马丽散,达到设计压力后采用专用封孔器封孔,注射后约2小时,马丽散起到了对顶板的固化作用,有效地预防了工作面片帮及拉槽漏顶的发生。
    对于过滚帮严重地段,在确保带压擦顶拉架之前,杜绝支架出现挤架、支架错差大等现象,避免发生支架咬架;为防止片帮或片帮加剧,锚杆选用Φ16×1800mm圆钢锚杆,锚固剂型号为Z3537,在距离顶板200-300mm处,水平向上25°-45°方向打眼,打眼深度确保不少于2m,严格执行“敲帮问顶”制度,其流程如下:打锚杆眼→装锚固剂→装锚杆→上联接套搅拌30s,凝固时间不少于40s→卸联接套→带眼柱帽→上托盘螺母→拧紧螺母。
2 综采工作面过地质构造技术探索
2.1 过地质构造步骤及方案选择
    从过地质构造施工实际来说,主要倾向于2种施工方案:一是调整采高,当地质构造之间的煤层高度大于设备最小允许煤层厚度时,一般提前采取留顶煤或留底煤方式,将每刀预留100-150mm,通过后再逐步恢复开采高度;二是当地质构造间的煤层高度小于设备最小允许煤层厚度时,通常采用留顶卧底法。即:围岩相对松软时,直接割岩来通过地质构造区域,当围岩较为坚硬时,则通过放炮震动的发生实施岩层破碎,再采用慢速截割法来处理。
    无论是对采高进行调整还是对断面强行截割,都需要综合分析断面与工作面的夹角大小,其控制因素主要包括以下几点:一是从对破碎顶板暴露范围的控制,尽可能减小地质构造与工作面之间的夹角;二是过地质构造时对梁端顶板和煤壁的控制,无论采用留顶卧底法还是挑顶起底法施工,都应该确保梁端顶板的支护效果,切忌出现漏顶隐患;三是对综采设备工作面的控制,对于工作面揭露现象进行分析,尽量减少综采机械的爬坡问题,确保刮板输送机械的平稳性,同时对支护设备的安装上要避免歪斜或错茬咬架现象的发生。
2.2 对破碎顶板或片帮冒顶的控制措施
    综采作业在推进时,对于煤岩地质的处理不当,很容易造成顶板支护不到位,如难以有效对顶板支护而造成顶梁与梁端出现离层,严重时还容易诱发端面冒顶事故的发生。因此,加大对过地质变化时,顶板和片帮煤壁的科学控制是有效推进综采作业的关键。
    常规控顶支护是综采作业安全施工的重要基础措施,其主要方法有:一是对割煤作业后先移支架后移刮板机,并对移架煤壁进行及时支护,防止片帮的发生;二是当工作面出现局部片帮,且深度达到0.8m时,需要就此进行超前移架,做好空顶区的支护,在采煤机移动时,采煤机司机要严防割碰顶梁;三是带压擦顶移架,尽量减少降柱,确保立柱对顶板的支撑力,同时,在移架过程中,做好试探性操作,不能强行操作,避免影响整个支护措施。
    封顶封帮也是提高综采工作面过地质变化的有效措施,其方法主要有:一是加大对平行工作面的挑梁护顶,对于新暴露的顶板,通常在短时间内不会出现冒落现象,而对于卸载支架后则可能冒落。因此,挑梁护顶必须平行作业才能有效避免移架冒落危险,即在移架的同时,在前梁沿煤壁方向挑梁,以强化对易冒落顶板的加固支护,对于破碎严重的顶板,必要时增加金属网以及大梁来增强挑梁上方的护顶效果;二是对于煤壁侧垂直支护,当工作面出现大面积冒顶或顶板易脱落,挑梁也难以有效发挥其作用时,则需要对相邻支架进行超前垂直护顶加固,利用大梁或钢梁,采用单体支柱来加固顶梁支架。
    顶板注浆来强化对破碎带的支护,特别是在巷道作业时遭遇破碎带,通过注浆工艺来加强对顶板的防护,使其松散的岩层胶结起来,以实现对围岩严重松动的整体防护,有效增强其对顶板的承载能力。综采工作面过地质变化,重点在于对顶板端面冒落隐患的安全防护,因此无论采取哪种防范措施,都需要遵循:一是割煤时尽量减少空顶时间,加快移架速度,减少割煤量,防范端面冒落;二是对于漏洞的发生,必须先处理两头,再处理中间,即从完整地段进行逐步推进维护;三是对于特殊构造带需要先行处理,再依此处理,对于难以控制的顶板要先行进行加固控制;四是在综采作业时,对于采煤机的停机处、刮板机的弯曲度、液压支架的仰俯角、初撑力,歪斜度等指标要满足相应施工要求。
3 结语
    通过对综采工作面过地质构造的分析与应用,从减少综采安装、拆卸次数,减少设备空顶延时等方面,积极采取有效措施来防范顶板端面垮落,结合现场施工实际,调整科学的工艺方法,并及时对相关反馈信息进行全面分析,以实现确保安全生产的同时,加快综采推进进度,真正实现高产高效作业目标。

                                 【参考文献】
[1]李国雄,陈少璞,王滨,孙江.大柳塔煤矿12309综采面过断层技术[J].煤,2011(01).
[2]刘春波.浅谈综采工作面中机电设备的选型和配套[J].机电信息,2011(09).
[3]胡炳南.我国煤矿充填开采技术及其发展趋势[J].煤炭科学技术,2012(11).
[4]唐天义.综放开采机采高度对顶煤放出率的影响[J].煤炭科技,2012(04).

[责任编辑:王静]

 

 



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