薄煤层炮采工作面矿压分析与应用.pdf

2 0 1 1 年 第6 期 参 晨 科技 1 5 7 薄煤层炮采工作面矿压分析与应用 孙卓磊， 何征， 孙中奎 山东富安煤炭有限公司， 山东滕州2 7 7 5 2 1 摘要矿山压力给煤矿安全生产带来很大的隐患， 控制不好甚至会出现安全事故， 该文针对 1 6层煤顶底板的基本特征， 论述 了如何在生产 现场中采取行之有效的方法控制矿山压力， 杜绝矿山压力显现， 实现安全生产； 同时把部分压力安全地应用到生产中去。 关键词 薄煤层矿压控制 中图分类号 T D 3 2 3 文献标识码B Th i n S e a m M i n e Bl a s t i ng Fa c e a n a l y s i s a n d a p p l i c a t i o n o f pr e s s ur e S u n Z h u o一1 e i ， He Z h n e g ， S u n Z h o n gk u e i Ab s t r a c t u n d e r g r o u n d p r e s s u r e t o b rin g g r e a t c o a l mi n e p r o d u c t i o n s a f e t y ris k s ，p o o r c o n t r o l o r e v e n a s e c u rity i n c i d e n t ， t h e p a p e r l a y e r o f c o a l r o o f a n d fl o o r f o r t h e 1 6 b a s i c f e a t u res ，h o w t o t a k e t h e s c e n e i n t h e p r o d u c t i o n o f e ffe c t iv e me t h o d s t o c o n t r o l g r o u n d p r e s s u re ，t o p r e v e n t S E AM ，t o a c h i e v e s a f e p r o d u c t i o n；t h e s a me t i me s o me o f t h e p res s u r e a p p l i e d t o t h e p r o d u c t i o n o f s a f e t o g o ． Ke y wo r d s the c o n t r o l s a f e t y 1 概 况 1 富安煤矿 1 6 层煤为薄煤层， 煤层厚度为 0 ． 6 ～ 0 ， 8 m， 平均厚度为0 ． 7 m， 硬度 f 2 ． 5 ， 如图 1。 2 1 6 层煤的埋藏深度为 地面标高 4 9～十 5 1 m ； 井下标高 一1 6 4 ～ 一1 5 3 m。 根据中国煤矿开拓系统按开采深度对矿井分类表 知 1 6 层煤为浅型煤层。 3 1 6 层煤基本支架布置 采用直线点柱带帽3 4硐控顶， 柱距0 ． 8 m， 排距 1 ． 1 m， 最大控顶距为4 ． O m， 最小控顶距为2 ． 9 m， 回柱放顶步距为 1 ． 1 m， 切顶线采 用对柱形式支设。本工作面 的单 体支柱柱径 均为 l O O mm。 4 l 6层煤的采煤方法为 采煤系统 倾斜 走向 长壁后退式。采煤工艺 爆破采煤工艺； 采空区处理为 缓慢下沉法。 0 ． 1 5 m 左右厚的硬层， f 4 ． 5 5 ． 5 ， 如图1 。 也 左 柱 轶 岩性 厚剧 岩 性 描 述 臣 ＼ 粉砂岩袭 袁一 深灰色． 耪砂 岩 3 5 - 6 ． S l 近水平屉 理或 波状层理 石 舟层明显．上部角色轻 炭 ＼ ＼ 浅 ，下部 较深 系 上 石 十下灰 岩 灰 褐色。襄 炭 十下层 5 ．5 6 ． 5 寄坚硬．节理发育 ，方 统 石 灰岩 解石克填，含莉物化石． 太 中等 台水层． 原 ／ 组 煤 Iti 黑 色 玻 璃 光 泽 ， 一 0．6 一 O 8 n 性脆量碎，节理发育． r ＼ 煤 16 方 解 石 充 填 ． 牯土质 中砂岩灰色、 1． ， 、 -． 粘土质 ，1 ． 2- 2 5 w 灰 白 色 块 状 ． 自 下 而 上 ＼ 中 砂 岩 砂 质 遥 渐 增 高 渡 状 层 理 ． J 图 1 1 6层煤顶底板综合柱状图 3 矿 山压 力控 制 2 顶底板的基本特征 3 ． 1 正常生产 中的矿压控制 基本顶板为十下层石灰岩 无伪顶和直接顶 ， 层 状岩体 ， 最底层厚度为 0 ． 30 ． 6 m， 总厚度为 5 ． 5 6 ． 5 m， 总厚度平均为6 m； 塑性岩石 该岩石破坏前总 应变大于 5 ％ ， f 6 ． 5 8 ， 采空区处理为缓慢下沉法。 直接底为粘土质中砂岩， 厚度为 1 ． 22 ． 5 m， 平均 厚度为 1 ． 8 5 m， 由于上部砂质含 量 比较 高， 上部有 收稿日期 2 0 1 1 0 2 2 1 作者简介 孙卓磊 1 9 8 1 一 ， 男， 山东科技大学本科学历， 助工职 称， 山东富安煤炭有限公司通防科工程师助理。 1 做好工作面 日常矿压的“ 三量” 观测 ， 可有效 地控制矿L L L 压力， 减少或杜绝顶板的次生节理。 1 6 层老顶 基本顶 为十下层石灰岩， 层状岩体 ， 通过 日常观察 ， 最底部单层厚度为 0 ． 3 m一 0 ． 6 m。如果 日常的“ 三量” 顶底板移近量、 活柱下缩量、 支柱载荷 量 管理不好 ， 在矿山压力的作用下， 工作面受压煤体 产生塑性破坏 ， 支承压力高峰向煤体深部转移， 老顶梁 超前煤壁在前方最底层掰裂， 产生次生节理。在下一 步的推采中将会出现大量的危岩悬矸， 极不利于顶板 的安全管理。 下转第 1 5 9页 2 0 1 1 年 第6 期 童瞧差 科技 1 5 9 运行的情况下 ， 再加开一台国产 1 l O k W 水泵 ， 并联运 行 。此时总排水能力为 1 5 020 ． 61 4 024 6 0 m ／h 。 运行工作面溜尾2台3 7 k W水泵， 进行接力排水。 此系统的排水能力为 1 1 2 m ／ h 。 以上工作面总排水能力为 5 7 2 m ／ h ， 满足预测的 最大涌水量 5 6 0 m ／ h的排水要求。 4 ． 4 防排水设备的挪移 切眼机尾水泵随工作 面推 采及时 向外移 挪 ， 水 泵 超前老塘放顶线。 排水巷的 5台排水泵随工作面推采及 时向外移 挪， 进口泵始终保持处于最里侧， 移挪后的位置保证低 于工作面溜尾标高， 确保水泵正常排水。 排水巷第 1 通道的沉淀池安装篦子 ， 防止淤煤堵 塞水 泵。 排水巷安设局扇进行通风， 并保证“ 双风机双电源” 。 4 ． 5 防排水物资的储备 各排放水地点均放置同型号的备用水泵和备用开 关 ， 其中排水巷的备用水泵及开关为热备用， 管路和电 缆均连接好 。 轨顺控制台附近放置不同截面积的备用橡套电缆。 轨道顺槽存放尼龙带、 快速接头、 抱箍若干， 各类 管路的卡兰、 密封垫、 连接法兰盘若干。 地面仓库要配齐各类抢险救灾物资， 做好应急抢 险物资和人员 的调配。 5 工作面水灾事故应急处置预案 随着工作面开采， 工作面涌水量将出现变化， 根据 水情水量变化分以下几种情况进行处置 1 工作面正常涌水在 2 8 0 m ／ h以下时， 坚持“ 安 全排水第一， 生产第二” 的原则 ， 适当安排生产。 2 工作面涌水在 2 8 0 m ’ ／ h以上时， 必须首先停 止生产 ， 集中全部力量组织排水， 开启所有水泵， 发挥 最大排水能力 。 3 如果 涌水 达到 5 8 0 m ／ h或 排 水 巷 的水 位 以 1 0 0 ra m ／ ra i n的速度急速上涨 ， 有淹面危险时， 立刻通知 所有人员， 分别沿两顺槽迅速撤至防水闸门以外 ， 清点 人数后 ， 按上级命令 ， 关闭防水闸门， 以阻止或延缓险 情扩大 。 ’ 避水灾路线 1 0 7工作面一1 0 7顺槽一一采区回风 下 山一 回风通道一 一 8 6 5北大巷_ 副井- 地面。 6结束 语 针对新建矿井的首采工作面， 滕东项 目部高度重 视防治水工作 ， 严格落实“ 预测预报、 有疑必探、 先探后 掘、 先治后采” 方针， 通过采取钻孔探水、 放水、 施工排 水巷、 安装大功率设备排水等一系列措施 ， 近一年内， 排出约 6 0 0万 m 水 ， 3 下1 0 7 工作面推采 4 5 0 m， 顺利推 过了富水区， 实现了安全生产。 上接第1 5 7页 2 做好工作面 日常矿压 的“ 三量” 观测， 可有效 地控制矿山压力， 杜绝“ 煤炮” 伤人事故的发生。 因顶板为塑性岩体 ， 采空区顶板缓慢下沉， 日常的 “ 三量” 管理不好 ， 压力集中于工作面上， 工作面受压 煤体产生塑性破坏， 部分压力释放， 压力释放时会伴有 少许的煤块抛向控顶区 俗称“ 煤炮” ， 容易伤人。 3 合理地布置控顶距。 合情合理的控顶距既满足作业人员的空间需求又 能让采空区的顶板充分下沉 即压力充分释放 ， 否则 切顶线会出现更大的矿山压力 ， 一则 回出现推垮型冒 顶 ， 二则会给回料带来更大的隐患 ， 不利于安全生产。 4 煤壁线的矿压控制。 严格的控制放炮完毕到攉煤之间的时间， 合理 的 时间为 2 O一 3 0 ra i n 。如果时间过长， 煤壁线因控顶不及 时， 会出现矿山压力显现， 严重威胁着职工进面时的安 全， 甚至会出现局部压垮型冒顶。 5 三巷的矿压控制。 ‘ 三巷均为半煤岩巷 三巷是沿煤层顶板施工的 ， 超前支护必须穿鞋， 确保支柱的初撑力， 进行有效地控 顶。如果控制不好， 会出现矿山压力显现， 造成巷道片 帮伤人。 3 ． 2 矿山压力在生产中的应用 在生产过程中， 如果把工作面 日常的“ 三量” 控制 到恰到好处， 不但不出现矿山压力显现， 而且还能把矿 山压力转弊为利。 在恰到好处的矿山压力下， 会疏松工作面煤体 ， 利 于生产 1 打眼时， 利于煤电钻钻杆钻进， 减少职工的劳 动强度， 提高工作工效。 2 打眼时， 由于煤体松软， 钻头的用量减少 ， 雷 管炸药的用量减少， 节省了爆破材料的消耗。 参考文献 [ 1 ] 窦林名， 何学秋． 冲击地压防治理论与技术[ M] ． 徐州 中国矿业 大学出版社， 2 0 0 1 ． 2 [ 2 ] 徐永圻． 煤矿开采学[ M ] ． 徐州 中国矿业大学出版社， 1 9 9 9 [ 3 ] 钱鸣高、 石平五， 矿山压力及其控制 ． 北京 煤炭工业出版社。 2 o o 3 [ 4 ] 曲春刚． 薄煤层中实现高产高效的技术探讨 [ J ] ． 煤炭技术 ， 2 0 0 7． 3 [ 5 ] 东兆星， 吴士良． 井巷工程 [ M] ． 徐州 中国矿业大学出版社 ， 2 0 0 4． 1