综采工作面煤壁片帮的危害与预防(1).pdf

未 蔗 斜妓 2 0 1 0 年 第3 期 综采工作 面煤壁 片帮的危害与预 防 赵 国荣 双鸭山矿业集团集 贤煤矿 ， 黑龙江 双鸭山1 5 5 1 0 0 摘要大采商综采工作面煤壁片帮会对人机造成伤害， 造成停机、 影响生产， 引发冒顶事故。该文根据某矿一综采工作面地质状况， 分析了 工作面媒壁片帮的原因以及预防 煤壁片帮的措施。 关键词大采高工作面煤壁片帮 中圈分类号 T D 8 2 3 ． 9 7 文献标识码B 煤体在未开采时 ， 处于原始应力状态 ， 保持相对平 衡。而煤体开采后， 煤壁附近煤体应力平衡遭到破坏 ， 水平应力迅速减小， 引起的支承压力的作用 垂直应 力 迅速增大， 开采引起的次生裂隙发育， 煤壁处于不 稳定状态。随着老顶的周期性断裂来压 ， 煤壁会在节 理裂隙最发育的地方最先受到破坏。当支承压力达到 一 定值后， 煤体加剧破坏， 从而造成煤壁片帮。 1 大采高综采工作面煤壁片帮产生的危害 在煤矿生产中， 大采高综采工作面回采过程 中发 生煤壁片帮是较普遍的， 严重威胁工作面的安全生产。 1 对人机造成伤害。受采煤机剖煤的震动， 煤 壁的原始应力受到破坏， 应力重新分布， 煤壁最容易垮 落。这时在采煤机附近工作很容易受到伤害。 2 造成停机 ， 影响生产 。工 作面发生 片帮时 ， 经 常会产生一些大煤块 ， 堵塞在采煤机入煤口， 影响采煤 机的运行 。 3 引发 冒 顶 事故。工作面发生片帮时， 增加 了 支架的端面距 ， 如果顶板比较破碎， 支架又不能及时支 收稿 日期 2 0 1 00 1 2 5 作者简介 赵国荣 1 9 6 8一 ， 男 ， 汉族 ， 辽宁 昌图人 ， 毕业 于黑龙 江 科技学院采矿工程专业。 工程师， 从事煤矿技术工作。 护时， 就容易造成工作面冒顶事故。 2 某矿 一综 采工作 面地质 状况 1 煤层赋存状况。综采工作面开采的七煤层为 复杂结构 煤层， 含 夹石 12层 ， 夹 石层总厚度 为 0 ． 3 m， 沉 积不稳定 ， 时有时无 ， 上距 7 ‘ 煤层 5 ． 5 m； 7 煤层厚 0 ． 3 0 ． 5 m， 平均为 0 ． 4 n l 。下距八煤层 0 ． 6 4 ． 8 m， 平均为 3 ． 9 m。本煤层厚度 3 ． 4 4 ． 2 m， 平均厚 度 3 ． 9 m。煤层倾角 1 4 2 5 。 ， 平均 l 7 。 。 2 煤层顶底板情况 见表 1 。 3 地质构造状况。本工作面地质条件相对 比较简 单， 通过上部工作面情况分析可能影响本工作面的断 层有4条， 参见表2 。同时， 预计工作面局部顶板发育， 对掘进可能会造成一定的影响。 表 1 煤层顶底 板情况 顶底板名称 岩石名称 厚度 m 岩性特征 团块状构造． 参差状断口． 台植 老顶 黑色粉砂岩 1 ． 1 0 物根化石。 水平层理发育， 上部含根化石。 直接顶 黑灰色粉砂岩 1 ．8 0 较易胃落． 局部粗糙。 伪顶 黑色泥岩 0 ． 2 0 破碎． 易冒落。 直接底 粉砂质泥岩 0 ． 9 O 黑灰色， 块状断口。 质地较均一， 岩性较细． 吉植物 老底 黑色粉砂石 3 ．0 根化石。 3 施工单位和个人不准随意停风， 确需停风时， 施工单位必须提前一天填写“ 局部通风机停风报告 单” ， 由通防科根据现场的具体情况编制安全措施， 包 括停电停风时问、 原因、 停风前的准备工作、 停风期间 的安全保障、 恢复通风的步骤等内容 ， 经总工程师批准 后执行； 因故障、 检修、 停电等原因造成停风时， 通防盯 岗人员、 施工单位跟班区长或安监员负责将迎头和巷 道内人员全部撤到全风压风流中， 切断电源、 设置栅 栏、 揭示警标， 禁止人员入 内， 并在栅栏处掐开风筒。 恢复通风时， 如果停风时间不超过 2 h ， 可由盯岗人员 或专职瓦斯检查员首先检查局部通风机及其开关附近 1 0 m范围内的瓦斯浓度， 确认不超过 0 ． 5 ％， 然后就近 电话联系调度室通防调度员查看监测探头显示数据， 如果瓦斯浓度不超过 0 ． 8 ％， 方可人工开动风机恢复 通风， 但必须对回风流认真检查， 确保回风流与全风压 混合处的瓦斯浓度不得超过 1 ． 5 ％； 否则要制定排放 措施， 按规定进行排放。 3取得 的效果 通过采取措施后， 6 1 9 7运输巷掘进工作面正常回 风流中的瓦斯浓度保持在 0 ． 1 ％ 以下 ， 自2 0 0 9年 8月 份以后， 没有再出现瓦斯超限报警事故， 保证了工作面 的安全生产 。 2 0 1 0 年 第3 期 参娃晨 斜枝 2 0 5 表 2 综采工作 面断层分布情况 陶造名称 走向 。 倾向 。 倾角 。 性质 落差 m 影响程度 6 l f4 1 7 4 2 6 4 5 6 正 4 ． 0 有一定影响 F 5 1 o 0 1 0 8 0 逆 1 ． O 影响不大 F 3 0 9 5 5 7 9 8 8 正 0一 l 0 有一定影响 D 3 F 2 5 4 5 8 O 1 3 5 1 7 0 5 0 5 8 正 O l 5 影响较大 D 3 F 2 3 9 7 1 8 7 5 8 7 8 正 0 5 影响较大 4 本煤层瓦斯相对涌出量 1 ． 3 8 m ／ t ， 煤尘有爆 炸危险性， 煤层爆炸指数为 1 9 ． 8 0 ％。煤层有 自燃倾 向性 ， 属二类 自燃煤层 。 5 煤壁片帮情况。工作面发生片帮的长度 占工 作面长度约 3 5 ％， 其 中片帮深度 大于 4 0 0 m m的 占 8 8 ％ ， 片 帮深度大 于 8 0 0 m m 的占 1 8 ％ 。 3工 作面 煤壁 片帮 原 因分析 1 地质构造 原 因。地质 构造 区域 的煤层 节理 和 裂隙比较发育， 降低了煤层强度， 使煤体变得比较松 散 ， 容易引起工作 面煤 壁片帮 。 2 工 作 面顶板 活 动 。本 工 作 面顶 板 为砂 岩 ， 顶 板 比较坚 硬 ， 当工 作 面 顶 板 来 压 初 次 来 压 、 周期 来 压 时 ， 矿 压显现明显 ， 支架 卸载 ， 一部分顶板压力转移 到煤壁上 ， 导致 煤壁 片帮严重 。 3 支架支撑力低。工作面顶板压力 由液压支架 和煤壁共 同承担 ， 当液压支架 支撑力达不 到要求 时 ， 顶 板压力就会 向煤壁转移 ， 压力 超 出煤壁 的强度极 限时 ， 煤壁就会发生片帮。而液压支架实际支撑力低主要有 以下原因 ①乳化液泵压力达不到要求 ， 或者液压系统 存在漏液现象 ； ② 支架工 操作 不规 范 ， 升架 的时 间短 ， 导致支架支撑力达不到要求； ③支架立柱不完好 ， 支架 立柱的活塞损坏 ， 存在上下腔串液的现象； ④液压支架 支撑状态不合理 。液压 支架 最合理 的支 撑状态是顶 梁 与顶板平行 ， 但 在实 际操 作 中液压 支架 与顶板 可能 形 成点接触或线接触 ； ⑤液压支架的立柱安全阀损坏或 调定的卸载压力低。 4 液压支架支护顶板和煤壁不及时。采煤机运 行速度快， 支架工移架速度追不上机组运行速度， 使新 暴露的顶板不能被及时的有效支护， 使压力向煤壁转 移， 导致煤壁片帮。 4预 防煤壁 片帮措 施 1 保证支架支撑阻力。在现场生产管理中， 严 格要求支架工按规范操作， 保证支架的支撑阻力。升 支架时保证足够的时间， 使支架的初撑力达到要求； 保 证支架的正常支护状态， 支架工在操作 中要保证支架 与顶板平面接触， 杜绝支架与顶板的点接触或线接触。 支架的有效支撑可 以减少煤壁 的压力 ， 预防煤 壁片帮 。 2 加强液压系 统管理 。液压 系统 的稳定 直接影 响支架对顶板的支护 ， 在生产管理中， 要加强液压系统 的检修， 保证泵站压力达到 3 0 M P a以上。杜绝液压系 统 的跑 冒滴漏 ， 对损坏 的液压元件要及 时更换 。 3 对顶板及 时支护， 使用好支架护帮板。对新 暴露的顶板进行及时支护， 可以降低煤壁所受的压力， 减少煤壁片帮。移架后使用护帮板护住煤壁， 可以使 煤壁增加一个侧向力， 使煤壁处于三向应力状态， 提高 煤壁的抗压强度。在生产中当移架速度追不上采煤机 运行速度时， 要停机等待， 等新暴露的顶板全部支护好 后方可继续开机 。 4 煤壁要提前 加 固。煤层 地质构 造 区域 煤层 的 节 理和裂 隙 比较 发育 ， 容 易 引起 工作 面煤壁 片 帮。对 地质构造 区域 ， 可采 用液 冲锚杆 或者采用 固化 剂对 区 域的煤壁进行提前加固。 ①使用液冲锚杆。当煤壁松软、 节理比较发育时 尤其是地 质 构造 附 近 采 用液 冲锚 杆 控制 煤壁 。一 般情况下 ， 采 面 只打 一 排 液 冲锚 杆 ， 锚 杆 距顶 板 5 0 0 l n m， 锚 杆间距 7 5 0 m m。如果采 面煤壁特别 松软 、 煤壁 节理较发育 时 ， 采面打两 排液 冲锚 杆 ， 首排距 顶板 5 0 0 m m， 锚 杆间距 5 0 0 m m， 第二 排距顶板 1 0 0 0 m m， 锚杆 间 距 8 0 0 m m。施工时使用煤 电钻和螺旋钻杆向煤壁打 眼 ， 眼深 3 0 0 0 m i l l ， 打完 眼后把 液冲锚 杆插入 钻眼 中 ， 然后使用采面的高压液给液冲锚杆供液， 待锚杆完全 膨胀后方 可停止 供液。 ②煤 壁固化 。工作 面煤壁 片 帮严重 ， 在使用 液 冲 锚杆没有效果时， 可采用煤壁固化的方法。按照施工 要求在煤壁上布置钻孔， 钻孔布置完毕后， 往钻孔上安 装注射器和封孔器 ， 使用风动注浆泵往煤壁上注射玛 丽散固化剂。施工完毕后等待 5～l O m i n即可达到较 好 的固化效果。 5 结论 要规范支架工操作， 保证支架支撑阻力， 加强液压 系统管理， 综采工作面采用及时支护， 使用好支架护帮 板， 对煤壁使用液冲锚杆或固化剂提前加固等技术， 可 有效的防止大采高综采工作面煤壁的片帮。 参考文献 [ 1 ] 郝海金， 张勇 大采高开采工作面煤壁稳定性随机分析[ J ] ． 辽宁 工程技术大学学报 ， 2 0 0 5， 0 4 [ 2 ] 杨建立 大采高综放工作面煤岩稳定性及其控制[ J ] ． 中国煤炭， 2 0 0 7， 1 1 [ 3 ] 刘洪伟， 刘卫方 采煤工作面煤壁片帮影响因素研究[ J ] ． 煤炭技 术 ． 2 0 0 6。 1 0