采煤工作面过二种断层构造的方法.pdf

采煤工作面过二种断层构造的方法 王全生 1 ,庞月刚 2 ,孟吉业 3 ,宁尚根 3 1 1江苏省第一工业设计院,江苏 徐州 221006; 21肥城矿业集团有限责任公司 杨庄煤矿,山东 肥城 271601; 31肥城矿业集团有限责任公司 技工学校,山东 肥城 271601 摘 要结合杨庄煤矿8煤层工作面回采的实践经验,对过大落差的走向正断层和过断层与三岔门 形成的压力集中区这2项技术进行现场实践,在杨庄矿采煤工作面顺利推过压力集中区,获得较好 的效果。 关键词回采工作面;过大落差断层;应力集中区 中图分类号TD16311 文献标识码 B 文章编号 0253 - 2336 2006 10 - 0091 - 02 M ethod to pass through two kinds of fault structures in coalm in ing face WANGQuan2sheng 1 ,PANG Yue2gang 2 , MENG Ji2ye 3 , N I NG Shang2gen 3 1. No11Industry Design Institute of Jiangsu Province,Xuzhou 221006,China;21Yangzhuang M ine, Feicheng CoalM ining Group Corporation Ltd. , Feicheng 271601, China;3.Technology School, Feicheng CoalM ining Group Corporation Ltd. , Feicheng 271601, China 肥城煤田8煤层顶板是一层典型的石灰岩顶 板,厚510 m,岩性致密坚硬,普氏系数f一般在 8～12。8煤层厚117 m左右,普氏系数f值017。 在多年的生产实践与顶板管理过程中,努力探索石 灰岩顶板的运动规律和8煤层的变形特点,力求作 出理论上的解释,并对以后所出现的问题,为现场 实际的顶板管理提供理论上的依据。 1 过大落差走向正断层 工作面石灰岩顶板弹性模数大,韧性强,抗压 强度高,岩性致密坚硬,完整性好。回采过程中较 易形成悬臂梁和砌体梁结构,很大程度上降低了工 作面的支护难度,对过较大落差的断层提供了一定 的可能性。 根据杨庄矿的回采设备和支护设备的条件, 8 煤层工作面能直接采过的走向断层的落差在机采时 不超过116 m,在炮采时不超过2 m。对于落差超 过2 m的断层,只能采用补掘巷道改造工作面的方 式避开断层,但这样会造成较大的煤炭资源损失和 材料的浪费。对于下降盘在沿输送机方向的大落差 断层,采取了在断层上部安一部输送机,在断层下 部安一部输送机,两输送机在断层处搭接的方法。 断层处人行道稍微落底顺坡,人员通过临时安设的 简梯上行或下行。在坡面上从断层上升盘的底板向 下降盘的顶板支设斜撑带帽点柱或倾斜梁性支护。 虽然还是一个工作面,为管理方便可分别称作上面 和下面,上面的输送机机头与下面的输送机机尾 处,也就是断层的两盘处,分别按端头的特殊支护 方式进行支护,两面可分别安设机组,如果其中一 面很短可在此面采用炮采。该矿曾在4个工作面采 用此法,总推进距离超过500 m,安全产煤6万t, 其中最大断层的落差达到了318 m。因在断层处形 成了无煤柱回采,在9煤、10煤层工作面的巷道 布置时,也最大限度地减少了煤柱尺寸,从而提高 了煤炭采出率。如图1所示。 图1 工作面与断层的关系 因石灰岩顶板比较完整,无风化、裂隙溶洞构 造相对较少;两机组电源要使用不同的变压器,若 使用同一台变压器时,要提前处理调整机组的载波 19 第34卷第10期 煤 炭 科 学 技 术 2006年10月 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 频率,避免机组因误启动对职工人身安全造成威 胁,要及时调整,切实执行好停机停电的有关制 度;为保证输送机的搭接以及断层处上下人的方 便,在总体循环进度上,上下面要同步,上面不得 拖后下面,上下面煤壁与各排支柱在要分别在同一 直线上;上面机头与下面机尾处要分别安设喷雾设 施进行喷雾降尘;下面与上面要有信号联系,尤其 输送机开动时,严禁上下人员,必要时要停止输送 机运转;断层处要随时注意敲帮问顶,及时处理悬 岩危石,放顶排回柱时要先回断层口与断层上盘 下降盘的支柱,然后回断层下盘的支柱。 2 过断层与三岔门形成的压力集中区 211 现场情况简介 1工作面回风巷上侧边沿处有一落差115 m 的正断层,断层在巷道掘进时已有部分揭露,与巷 道间煤柱宽几乎为零。 2面内有一条中间巷与回风巷斜交,并在 断层附近构成三岔门,如图2所示。 图2 三岔门压力集中区 3工作面属不受水威胁工作面。 4巷道内有少量积水,底板较软。 212 现场情况所带来的问题 工作面推进至三岔门以里20 m以后,顶板压 力将逐渐增大,造成煤壁片帮、支柱钻底、大范围 的支柱安全阀启动卸载,顶板发生台阶下沉等压力 显现,给安全生产带来很大的威胁。 213 问题原因分析 1由于工作面位于正断层的下盘一侧,断 层面倾角仅为55,下盘的顶板载荷将不能向上盘 传递,在倾斜方向上 “ 梁 ”结构的一端没有了支 撑点。 2中间巷与回风巷斜交形成三岔门,并且 在两巷与工作面间形成一三角煤柱区,在工作面推 进至三岔门附近时,三角煤柱将被压酥,承载能力 减小。 3工作面采用 “ 见五回一 ”,控顶距大。 214 应对方案 对于一般情况而言,大都要采取提高支护密 度,增加支护强度的办法,或在顶板恶化时进行缩 面改造。但是经过分析研究之后,决定采取 “ 让 压护顶法 ” 。即在加强护顶的基础上适当降低支护 强度,推过三岔门后,再恢复正常的支护形式。主 要让压办法有①输送机机尾以下20 m范围内控 顶方式改为 “ 见四回一 ” 。②取消丛柱支护。③ 基本柱柱距由0165 m改为0175 m。④对顶板三量 进行连续的动态监测,发现异常及时通知现场及有 关部门。同时技术人员、调度人员、安检人员进行 盯面管理。 3 效果分析 压力集中区顶板整体下沉量增大,放顶线一排 最大下沉值达到015 m,由于是整体下沉,顶板折 断破碎程度大大降低,控顶区内顶板非常完整,采 空区形成缓慢下沉状。由于三角煤柱呈塑性变形状 态,适当的让压也是对顶板的保护,是利用了石灰 岩顶板的自然属性进行护顶。另外,因为没有采用 缩面改造的方式,保证了煤炭回收,为企业挽回了 3 000 t煤的损失。 该矿在2个8煤层回采工作面进行了这种方案 的实践,获得了很好的效果。工作面顺利推过压力 集中区,避免了各类事故的出现,生产效率基本保 持正常。 采取怎样的应对措施,应具体问题具体分析, 如采取此种 “ 让压护顶 ”的办法渡过压力集中区, 是准确有效的。 参考文献 [1] 陈炎光,钱鸣高 1中国煤矿采场围岩控制[M ].徐州中 国矿业大学出版社, 1994. [2] 徐永圻 1采矿学[M ].徐州中国矿业大学出版社, 2003. 作者简介王全生1958 - ,男,江苏苏州人,高级工程 师,现从事煤矿设计、矿产资源评价、矿业权评估以及煤炭企业发 展战略研究等。 收稿日期 2006 - 09 - 18;责任编辑曾康生 29 第34卷第10期 煤 炭 科 学 技 术 2006年10月 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.