大采高综采工作面矿压显现及其控制.pdf

2 0 0 5年第 7期 煤 炭 工 程 大采 高综 采工作 面矿压 显现及其控制 马振虎 中国神华 能源股份有限公 司神东煤 炭分 公司 上湾煤矿 ，内蒙古 伊旗0 1 7 2 0 9 摘 要 上 湾煤矿 综 采 工 作 面来 压表 现 为 支 架压 力值 明显 上 升 ，煤 壁 片帮 、 炸 帮 ，矿 区 曾 发生过初 次来压顶板 冒落形成的飓风伤人事故。论文介绍 了5 ． 5 m 大采高综采工作 面在上湾煤矿 生产过程 中矿 压 显现规 律 和 矿 压 显现 现 场 管理 措 施 。通 过 实施 这 些 措 施 ，避 免 了煤 帮 大 面 积 垮 落、漏矸 ，有效 地控 制 了顶板 ，确 保 了综采工 作 面安全 生产 。 关键 词 大采 高 ；综 采 工作 面 ；矿 压 中图分 类号 T D 3 文 献标 识码 B 文章 编号 1 6 7 1 0 9 5 9 2 0 0 5 0 7 0 0 7 3 0 2 上 湾 煤 矿 是 神 东 分 公 司 骨 干 矿 井 之 一 。井 田 面 积 1 0 6 ． 1 7 k m2 ，设 计 可 采储 量 1 0 、 5 5亿 t ；井 田地 质 构 造 简 单 ，煤层赋存稳定 。矿 井采 用斜 井 平 硐联合 开拓 方式 布置 ，水文地质条件简单 ，煤层埋 藏浅 ，顶底板较 为稳 定 ， 瓦斯含量低 ，是我 国煤层 自然赋存 条件最好的矿井之一 。 上湾煤矿原设计 生产能 力 为 3 0 0万 t ／ a ，后经 改扩 建 ， 设计生产能力改为 8 0 0万 t ／ a ，经过系统改造 ，核定 生产能 力为 1 3 5 0万 t ／ a 。2 0 0 3年 l 1 月综采 正式 投产 ，生产布局 为 “ 一 综两连” 。其综 采工 作面 是 国内第 一个 5 ． 5 m综 采 工作 面 ，工作面 液压 支 架最 大 支撑 高度 和 煤 机 最 大采 高 均 为 5 、 5 m。为 了保证设备 的安全性 ，设计 采高为 5 ． 2 ～5 、 4 m。 上湾煤矿现在开采煤 层 为 1 号煤 层 ，煤 层厚 度 0 ． 2 8 ～ 6 、 l m，平 均 厚度 5 、 2 1 m，综 采 工 作 面 平 均 厚 度 5 ． 8 m。 煤 层硬度系数一般 为 厂 3 ～4 。煤层 结构 简单 ，层位 较稳 定 ，水平垂直裂 隙 发育 ，煤 层 含 夹矸 0 ～3层 ，最 大 厚度 0 ． 9 0 m、平 均厚度 0 ． 2 7 m。煤层倾角 1 ～3 。 ，顶底 板岩 性多 为粉砂岩 、砂质泥岩 ，局 部为细 一粗 粒砂 岩及 泥岩 、粘土 岩 ，岩石致 密坚硬 ，稳 固性较 好 。直接顶 为砂 岩 、砂 质泥 岩和泥岩 ，砂质泥岩 和 泥岩 占多数 ，厚度 0． 3 5 ～1 0 m，抗 压 强 度 2 1． 4～3 1 ． 1 MP a，平 均 2 4． 9 MP a ；砂 岩 厚 度 3． 7～ 6． 3 m，抗 压 强 度 1 6 ． 6 ～3 3． 8 MP a ，平 均 2 5 MP a 。老 顶 为 粉 砂岩 、中砂岩 、细砂岩 。顶板属稳定型 Ⅱ级 Ⅱ类顶板。 1综采 工作 面巷道 布 置 综采工作 面沿煤 层走 向布 置 ，工作 面顺槽 沿煤 层倾 向 布 置 ，工作 面属条带式布置 。工作面宽 2 4 0 m，推进 长度均 在 3 ． 5 k m 左右 。工作 面布 置了 两条 运输顺 槽 胶运顺 槽 和 辅助运输顺槽 ，辅助 运输顺 槽兼 做下 一个综 采工作 面 的 回 风顺槽 ，一条 回风顺 槽。顺槽 与 1 煤 集 中辅 运巷 、1 煤集 中胶运巷 、1 1煤集 中回风巷 呈 6 1 夹角 。工 作面 切眼 为单切 眼，宽 8 ． 5 m，高 4 m。布置 两条 回撤 通道 ，一 条主 回 撤 通 道 ，一 条 辅 助 回撤 通 道 。 2综 采工 作面 设 备配备 工 作 面 配 套 设 备 为德 国 E i c k h o f f煤 机S L一5 0 0 1 8 1 5 k W ，采 高 2 、 5 5～5 ． 5 m，速 度 0～2 6 m／ m i n ；美 国 J O Y公司刮板输送 机 A F C 1 7 3 8 5 5 k W ；德 国 D B T公 司 双柱掩护 式液 压支 架 24 3 1 9 k N，支 架宽 度 1 ． 7 5 m，支撑 高度 2 、 5 5 ～5 ． 5 m；美 国 J 0 Y公 司转 载 机 AF C 1 7 3 7 5 k W 和破 碎机 J 0Y A F C1 7 3 7 5 k w ；英 国雷 波 公司喷 雾泵 s 2 0 0 1 1 2 k w 和乳化液泵 3 0 0 2 2 4 k w 。 3综 采工 作面 矿压 显现 及 其规律 3． 1 综 采工 作 面矿 压 显现 由于神 东 矿 区井 田埋 藏浅 ，1 煤 基 岩 厚度 在 1 0 0～ 1 5 0 m 之间 ，综采工作 面采过后 ，地 表形成裂缝 。工作 面来 压显现 表现为 支架支承压 力值 明显 上升 ，煤 壁片帮严重 ； 上顺槽距 工作面煤壁 2 0 m 内片帮 、炸帮 ；下顺槽 基本 没有 片 帮 、炸 帮 现 象 。 3． 2综 采工作 面矿 压 显现规 律 3 ． 2 ． 1 综采工作面初次来 压 综采工 作面初次来压步 距 为 7 0～7 5 m。每个综 采工 作 面在初采 时采高保持在 4 m，切眼 中布置深 孔 预裂爆 破孔 ， 工作面推进 5 m时实 施爆 破。综采 面在 推进 5 9 m 左 右时 工 作面 出现局 部飓 风现象 ，工 作面 支架压 力值 在 2 5 ～3 5 MP a 左右 ，推进 到 7 0 ～7 5 m 时 ，工作 面支架 压 力明显上升 ，支 架压 力 值 普 遍 在 4 5 MP a以 上 ，有 部 分 支 架 达 到 支 架 卸 压 值 。 收 稿 日期 2 0 0 50 42 6 作者简 介 马振 虎 1 9 7 7一 ，男 ，山西高平人 ，2 0 0 1年毕业 于中 国矿业大学采矿工程专 业 ，现任 上湾煤矿 生产技术 办 主任科员 ，从事生 产技术 管理工作 。 73 维普资讯 煤 炭 工 程 2 0 0 5年第 7期 3 ． 2 ． 2综采工作面周期来 压 工作面周期来 压受 工作 面采 高 、推进 速度 、工作 面宽 度 、顶板条件以及 上覆 基岩 厚度 等条件 的影 响 ，随 着条件 改变 ，周期 来压步距 也 相应发 生 改变。根据 上 湾煤矿 大采 高 5 1 1 0 1 综采 工作面 和 5 1 1 0 2综 采工 作 面实 际 回采过 程 中 矿压统计 分析 ，在综 采工作 面正 常推 进和 上覆 岩层顶 板 基 本稳定情 况下 ，综 采工 作面有 大 小周期 来压 ，小周期 来 压 步距为 8 ～1 2 m，大周期来 压步距 为 1 4～1 6 m；另外 ，周期 来 压呈 现出一个特 点 ，即工作面 无压 推进距 离 和工作 面 来 压后推进距 离基本 一样 。当工作 面过 河谷 地段 时基 岩厚 度 变薄 ，工作面矿 压显 现不 明显 ，煤 壁片 帮 、炸帮 等 现象 减 弱 ，周期来 压步距增大 。 3． 2． 3综 采 工 作 面末 采 矿 压 综采工作面推进 到距贯通 线 1 3 m 时 开始挂 网 ，减 慢 推 进 速度 ，平 均每 班割煤 两刀 ，挂 网两茬 ，采 高 为主 回撤通 道高度 3 ． 8 m。由于工作 面推进 速度减慢 和采 高大幅度 的降 低 ，致使 工作面在后 1 3 m 的 周期来 压没有 明显 的规律 ，工 作 面在末采过程 中支架压 力值一 直保持 在 4 5 MP a以上 ，给 工作面最后贯通搬 家倒 面造成 很 大困难 ，在搬 家倒 面过 程 中压死部分 支架 ，延长 了搬 家倒 面时 间。由于综 采 工作 面 末 采距 离短 1 3 m ，工作面末采矿压数据不 全面 ，总结分析 不够 ，在今后工作 中有 待进 一步 积累末 采矿 压 资料 ，进 行 总结分析 ，进而找出规律 ，指导实 际生 产。 4综采 工作 面周期 来压 控 制 由于综采工作面周期来压时 ，工作面及上顺槽形成 明显 的矿压显现 ，为防止矿压对人员及设备造成 伤害 ，根据实 际 情 况以及前两个综采工作面的实践经 验 ，采取 以下措施 。 1 为防止上 、下顺槽 片帮 伤人 和确保 回风巷 保护煤 柱 的安全 ，在上下顺槽 副 帮侧采 用 锚网加 强支 护 ，锚杆 规格 为 中l 6 1 8 0 0 mm，锚杆 间排距 1 ． 3 8 m1 ． 2 m，金 属网规格 为 1 ． 5 ml O m。在上顺槽 回风顺槽 副帮侧打设三排锚杆 ， 呈 三花布置 ，沿巷 道顶部 挂一 层金 属 网，为 了加 大 锚杆受 力 面积 ，第三排锚杆 加木 托盘 。在下顺 槽 胶运 顺槽 副帮 侧 打设 两排锚杆 ，呈矩形布置 ，沿巷道顶部 挂一层金属 网。 2 改进上顺槽超前支护方式 。上下顺槽 超前 支护原来 采用 3 ． 8 m单体液 压支 柱 ，由于上顺 槽受三次采动影 响 ，矿 压显 现强烈 ，片帮严 重时 ，片帮煤可 以淹没 单体 支柱 1 m左 右 ，对支护 工人身安 全造成 很 大威胁 。为保 证作 业人 员 的 安全 ，用线 性支 架 取代 单 体液 压支 柱。采 用 线性 支 架 后 ， 操作人员在支架 内操 纵遥控 器使 线性 支架 自动 行 走 ，消除 了安全 隐患。 3 综 采工作面液压支架安设 防护 网。综 采工作 面在正 7 4 常推进 过程 中和周期 来 压时 ，煤 壁片 帮 、炸 帮现 象经 常发 生 ，煤块经常飞 溅在支 架 内 ，对工 作 面作业 人员 以及 液压 支架 P M4 支架 电液控 制系统 造 成很 大威胁 。针 对煤 壁片 帮 、炸帮专 门制 作 了防护 网 ，防护 网宽 度为 掩护 式液 压支 架之间两立柱宽 度 ，高度 1 ． 8 m，防 护 网采 用 1 4 mm 螺纹 钢做骨架 ，底部 1 ． 2 m 焊接 3 mm 厚钢板 ，顶部采用 6 mm钢 筋焊制成金属 网格 。防护 网用 抱箍 固定 在液压支 架立柱 上 ， 有效地防止 了煤壁 片帮 、炸帮对人员和设备造成 危害。 4 加强工作面液压支架初撑 力管理 。综 采工作 面煤机 速度 、电机温度 、行 走位 置 和电气 故 障以及 液压 支架 初撑 力等技术数据 ，通过 通信 电缆 可 以直 接传输 到工 作 面控制 台和地面调度室微 机 上 ，地 面调度 人员 可 以监视 液压 支架 的受力状况 ，当液 压支架 初撑 力 不符 合要求 时可 以及 时通 知作业人员 。 5 加快 工作面推进速度 。为避 免工作 面周期 压力对工 作面的长期影 响 ，在 工作 面来 压前 加强设 备 检修 ，使 各设 备保持完好 ，并 在工 作面 周期 来压 时快 速推 进 ，缩 小周期 来 压 时 间 。 6 沿煤层掘进综采工作面顺槽 。上 湾煤 矿综采 工作 面 属于大采 高 工作 面 ，设 计 采 高 5 ． 2 m，实 际最 大 采 高 可达 5 ． 4 m。为避免 工作 面在推进 过程 中周期来 压造成 工作 面漏 矸 ，工作面两顺 槽 在掘 进过 程 中沿 煤层 掘 进 ，留设 3 0 0 ～ 5 0 0 mm顶煤 ，以利 于顶板管理 。 7 完善个人劳动防护用 品和采 煤工 艺。综采 队每个员 工均须配备 防砸 靴和 防护 眼镜 ，以防止 煤壁 片帮 、炸 帮 时 煤渣伤人。综采 工作 面周 期来 压 时 ，支架 工带 压移 架 ，支 架拉出后 ，及时将支架 的护帮板打 出，防止煤壁 片帮。 8 提 高工作面作业人员安 全意 识 。加强 综采 队员工 的 安全培 训 ，综采队员 工在 工作 面上 下顺槽 和 刮板 输送 机作 业 时要严格执行 敲帮 问顶制度 。 5 结 语 上湾煤矿综 采工 作 面是 国 内第一 个 5 ． 5 m 大采 高 工作 面 ，2 0 0 4年创造了单 面 单产 1 0 7 5万 t ／ a原 煤的 世界 记 录。 该 工作 面的成功实施证 明 了 5 ． 5 m 大采 高工 作面 的可行 性。 上 湾煤矿在生产实践过 程中不断摸索 、总结 5 ． 5 m 大采高工 作 面的生产 实践经 验 ，并 及时 应用 到综采 工 作面 生产 过程 中 ，通过采 取以上措 施确 保 了综 采 工作 面作 业人 员和设 备 安全 ，避免 了周期 来 压时煤 帮大 面积 垮落 、漏 矸 现象 的发 生 ，有 效地控制 了顶板 ，为 以后 大采 高 工作 面的 发展 和神 东 矿区其它煤矿大采 高工 作面提供 了实际经验 和实践 依据。 责任编辑 马光辉 维普资讯