大采高综采工作面国破碎带顶板控制的实践.pdf

第1 2 卷第5 期【总第7 8 期 2 0 0 7 年l O 月 煤矿开栗 C o a lM i n i n gT e c h n o l o g y V 0 1 ．1 2N o ．5 S e r i e s N o ．7 8 O c t o b e r2 0 0 7 大采高综采工作面过破碎带顶板控制的实践 张展鸿 山西晋城煤业集团赵庄矿．山西长治0 4 6 6 0 5 [ } 商要j舟绍了超庄矿大采高工作面的基车情况，对橙较破碎煤层顶板额繁冒落的厚园进行 了分析，总结了松软破碎煤层条件下过破碎带顶板拉制的方法及经验。 [ 关键词】大采高；顶板破碎带；顶板控制；松软破砗煤层 [ 中固分类号1T D 8 2 3 ．9 7 [ 文献标识码1B[ 文章编号】1 0 0 6 - 6 2 2 5 2 0 0 7 0 5 - 0 0 7 0 4 2 P r a c t i c eo fR o o fC o n t r o lD u r i n gF u l l - m e c h a n i z e dM i n i n gF a c ew i t hL a r g e M i n i n gH e i g h tP a s s i n gt h r o u g hC r a c k e dZ o n e 赵庄矿井是我国。十五”建设的重点工程． 同时是晋城煤业集团老区急需的新接替矿井，井田 境界为赵庄精查勘探区，面积1 4 4 ．0 1 k m 2 ，矿井服 务年限5 2 a ，矿井主采3 煤层。3 。煤层厚度稳定， 结构简单，平均厚度4 ．6 m ，采用一次采全高大采 高综采。目前，我国大采高综采尚处于起步阶段， 实践表明工作面采高加大，煤壁易片帮造成支架粱 端距加大，增大了工作面出现冒顶的几率，特别是 松软破碎煤层更容易因片帮造成冒顶。一旦工作面 冒顶，严重影响大采高综采效率的发挥和处理冒顶 对人身造成的危险。赵庄矿煤层松软破碎，顶板为 泥岩复合顶板，构造较多，工作面冒顶较为频繁。 本文主要总结了松软破碎煤层条件下过破碎带顶板 控制的方法及经验。 1 煤层地质情况 1 ．1 煤层结构特征 煤层物理性质为黑色或黑灰色。条痕为深黑 色，玻璃一强玻璃光泽。内生裂隙发育，参差状及 贝壳状断口。煤层从上往下松软一较硬一松软，整 体表现质软，疏松。宏观煤岩类型以半亮一光亮型 为主，局部可见半暗型，宏观煤岩组分以亮煤为 主，少量的暗煤或镜煤。煤层主要为线理状、条带 状、层状结构，有时可见均一状结构．块状结构。 煤的硬度系数为2 4 ，采深平均5 3 9 ．5 5 m 。 1 ．2 煤层顶底板岩性 基本顶细粒砂岩，厚5 ，0 m ，灰黑色，含植 物化石，成分以石英为主，具黑色泥岩条纹，夹粉 砂岩薄层。直接顶砂质泥岩。厚3 ．6 m ，灰黑色， 半坚硬，中厚层状，岩石破碎。伪顶炭质泥岩， 厚0 - 0 ．2 m ，深灰色，薄层状，含丰富的植物茎化 石，局部含煤线，平坦状断口，局部地段发育。直 接底泥岩，厚0 ．2 m ，深灰色，薄层状，含丰富 的植物茎化石，具方解石充填的水平裂隙，松软。 老底砂质泥岩，厚1 0 ．4 4 m ，浅灰色，水平层理 发育，质硬，断口平坦厚层状，岩石较完整，裂隙 为方解石充填。 21 3 0 1 综采工作面概况 2 ．1 1 3 0 1 综采工作面主要技术参数 工作面走向长1 3 5 6 ．9 6 m ，倾斜长2 2 0 m ，煤层 厚4 ．0 5 4 ．9 2 m ，平均厚4 ．6 m ，可采储量 1 ．8 1 3 5 M t 。受张店背斜控制，工作面初期采上山， 越过背斜轴部后转为采下山。煤层倾角0 6 。，平 均为4 0 ，采深4 8 0 5 6 0 m 。工作面为3 ’煤一次采 全高，采用长壁大采高自然冒落后退式综合机械化 采煤方法，工作面沿煤层顶、底板推进，平均采高 为4 ‘6 m ，循环进度0 ．8 6 5 m 。 2 ．2 巷道布置及断面特征 工作面为三进一西布置方式，尾部留有1 条尾 巷。工作面东侧为2 条进风巷，靠近工作面的一条 为胶带巷，另外一条为辅运巷。工作面西侧有2 条 巷道，靠近工作面的一条为进风巷，另外一条为回 风巷。 2 ．3 设备配套情况 工作面采用艾克夫公司生产的S L 5 0 0 电牵引采 煤机。郑州煤机公司生产的Z Y 8 6 4 0 ／2 5 ，5 ／5 5 型二 柱掩护式支架，山西煤机厂生产的S G Z - 1 0 0 0 ／1 4 0 0 型刮板输送机。 Z Y 8 6 4 0 ／2 5 ．5 ／5 5 支架主要技术参数有效支 【收孺日期] 2 0 0 7 0 6 0 5 [ 作者简介l 张晨鸿0 9 7 3 - ．男，山西晋蛾人．工程师．现从事生产技术雷理工作。 7 0 万方数据 张展鸿大采高综采工作面过破碎带顶板控制的实践 2 0 0 7 年第5 期 撑高度2 ．5 5 5 ．5 r a ，立柱内径6 3 6 0 m m ／2 7 0 m m ； 梁端距4 5 1 1 “；支护强度1 ．0 5 1 ．0 7 M P a ；初撑 力6 4 1 3 k N ；工作阻力8 6 4 0 k N 。 2 ．4 工作面顶板来压情况 通过1 3 0 1 工作面初采期间顶板压力观测，直 接顶初次来压步距为2 6 ．9 m ，基本顶初次来压步距 为4 7 ．5 m ，第1 次基本顶来压步距为2 0 ．9 m ．第2 次基本顶来压步距为1 8 ．1 m ，第3 次基本顶来压步 距为1 7 ．3 m ，平均基本顶来压步距为1 8 ．8 m 。 3 1 3 0 1 工作面回采殛过顶板破碎带情况 1 3 0 1 工作面累计推进5 4 0 m ，生产原煤 7 6 6 ，7 k t ，其中遇到3 次顶板破碎冒落。其中前2 次顶板破碎范围较小，过顶板破碎带时间较短。第 3 次是当工作面推到4 3 3 m 时，基本顶周期来压。 片帮严重，随着推进，工作面3 0 ‘一9 0 ，1 0 5 。一 1 1 5 ‘支架顶板塌落严重，最大塌落高度约3 m ，最 大片帮深度达3 ．5 m 。因压力大3 0 ’一9 0 ‘支架顶梁 低于煤层顶板，部分支架前粱低头，工作面切顶线 前移至工作面煤帮。根据现场情况采用戗柱拉架、 构顶、强挤硬过、人工清煤推溜、炮采等方式通过 顶板破碎区，其间累计推进2 6 m 。工作面支架及顶 板状况见图1 。 童尊 黧蒸， 图1工作面支架及顶板状况 4 顶板频繁冒落的原因分析 1 赵庄矿煤层松软破碎，节理裂隙发育， 特别是对上山采全高工作面来说，更容易片帮，大 范围的片帮往往会造成大面积空顶。片帮是诱发顶 板冒落的重要因素。 2 受张店向、背斜构造影响，工作面小断 层较多。在断层、陷落柱附近，煤层顶板在构造应 力作用下受挤压破坏．表现为顶板离层、破碎，节 理密度大．顶板淋水，塌矸严重。 3 Z Y 8 6 4 0 ／2 5 ．5 ／5 5 支架对赵庄矿煤层节理 发育、松软破碎的特殊地质条件适应性差。综采工 作面在基本顶周期来压期问。片帮往往达2 m 以 上，支架梁端距达2 ．7 m 左右，梁端距过大，造成 工作面支架梁端顶板极易冒落。 4 Z Y 8 6 4 0 ／2 5 ．5 ／5 5 支架一、二级护壁支撑 能力太小．工作面一旦发生较大片帮，顶板离层、 下沉，一、二级护壁千斤顶自动卸压、低头，失去 支撑作用，导致顶板松动塌落。 5 1 3 0 1 工作面为首采工作面，大采高工作 面回采时间短，顶板控制经验与能力不足。 5 处理破碎顶板几种方法 5 ．1 构顶支柱 支架顶梁前端顶板冒落时，在顶板允许的条件 下，必须在支架顶粱上打木垛构顶，木垛最下边一 层板梁必须能搭在支架前梁上，并在煤壁侧板粱头 下支单体柱。技术要求 1 构顶时如板梁只能搭在支架一级护壁上， 则必须在一级护壁下支单体柱并升紧。 2 所打木垛必须接实顶板。 3 打木垛时或打木垛后必须在紧靠煤帮的 板梁头下挖好柱窝，支好单体柱。 4 所支单体柱必须迎山有力，保证有一定 的迎山角度，柱子必须支在岩底或硬煤层上，否则 必须加垫柱帽。 5 拉架时必须戗柱擦顶移架，快速拉架。 5 ．2 挤煤帮 挤煤帮在工作面煤帮不片帮时采用。其要求 1 如顶板不稳定极易冒落时，必须保证支 架一级护壁不能被冒落的矸石压低。即使在支架顶 梁上方空顶的支架一级护壁下也必须支1 2 根单 体柱。 2 拉架前，首先在邻架一级护壁下支1 2 根单体柱，本架必须实行戗柱拉架，将离层、塌落 的矸石挤在支架顶梁上，尽量防止大块矸冒落．减 少处理大块矸的时间，同时促使支架前端顶板不在 架前垮落或垮落程度减小。 5 ．3 炮采 在顶板不稳定，易冒落，煤帮片帮严重时，采 用炮采的方式。 1 技术要求在煤帮打眼放炮，逐架进行 炮采，保证每次炮采宽度，支架梁端至煤壁距离不 小于3 ．2 m 。每个支架上2 根长度不小于2 ．5 m 的垂 直于工作面的板梁，板梁间距0 ．8 1 m 。板梁梁头 下转7 9 页 7 1 万方数据 唐征等中马村矿爆与瓦斯突出预测指标影响固素分析2 0 0 7 年第5 期 2 胶囊封孔器的影响在现场实测中。胶囊 封孔器也要注意检查气密性，充气胶管、封孔胶 囊、卡箍，阀门和测量管连接处“O ”型密封圈是 最容易发生漏气的地方。这些部件在使用过程中易 磨损，如其中任何一个部件漏气都可能导致所测定 的q 值偏小。如果漏气严重，q 测值甚至为0 ，所 以必须保证封孔器有良好的气密性。应经常检查， 发现漏气应及时更换，以确保所测q 值真实。 3 钻孔瓦斯涌出初速度q 的不足之处 目 前，使用该指标预测突出危险性都是根据瓦斯涌出 绝对量来判断煤层突出危险性的。然而钻孔瓦斯涌 出初速度q 还与一些非突出因素有关。瓦斯含量会 使q 值增大，但是瓦斯含量与突出危险性并没有直 接的关系；煤层透气性很大时也能导致q 增大，但 是这时却恰恰不容易突出。 钻孔瓦斯涌出初速度q 实际上是一定长度钻孔 内涌出的瓦斯量，而瓦斯流量又因为测量仪器的不 同有瞬时值和平均值之分。细则中没有规定具 体的测量仪器。目前我国突出矿井测定钻孔瓦斯涌 出初速度的方法有两种，一种是累计式流量计．如 湿式流量计和干式流量计，用这种仪器测量出的是 一分钟内的平均瓦斯流量；另一种是瞬时流量计， 如压差式流量计和转子流量计，用这类仪器测量出 的是瞬时瓦斯流量。显然在相等条件下，用这两种 仪器测出的瓦斯涌出初速度值一般是不相等的，因 此用该指标判断突出危险性仍有不足之处口】。 3 ．3 钻屑量的影响因素 1 客观影响因素客观因素主要包括打钻 地点的瓦斯含量、应力状态、煤的结构及破坏程度 等地质条件因素和钻头的直径及钻杆本身的因素。 2 主观影响因素在现场测量过程中，除了 上述客观的瓦斯、地质因素外，人为的因素也在某 种程度上影响着钻屑量s 的大小。主要包括 打钻的速度打钻的速度主要是由工作人员控 制，但是与煤体的硬度大小也有一定的关系。打钻 的速度越快，钻屑量就会越少，反之，钻屑量就会 越多。为了保证各个钻孔的钻屑量具有一定的可比 性，在打钻过程中尽量保持一致的打钴速度； 钻屑量收集不全钻屑量的收集与钻孔钻进不 同步、由于风速过大钻屑被风吹走等因素都可以导 致钻屑量收集不全。 [ 参考文献】 [ I ] 壬兆丰，田坤云，焦作煤业集团公司中马村矿2 9 0 3 “ 1 - 作面采 前危险性评价[ R ]焦作河南理工大学，2 0 0 5 ． [ 2 ] 王佑安．煤与瓦斯突出危险性预测方法[ J ] ．煤矿安全． 1 9 8 4 4 1 8 1 9 [ 3 ] 邵军．关于工作面突出危险性预测方法的探讨[ A ] ．青年 优秀论文集 2 集 [ c ] ．焦作河南理工大学．1 9 9 2 ． n I 岳编辑邹正立】 ’七七★七七七七- 4 “ ★弋★七七七七七七t 七★七七弋’七t t 七- 4 “ t 七★七★七t t ★- 6 七t 七七七七 上接7 1 页 1 支架不能降低，必须保持支架顶梁和煤 必须紧贴煤帮，板梁必须搭在支架前梁或一级护壁 上 根据情况，在顶板允许的情况下必须搭在支 架前梁上 ．1 根板梁下支2 根单体柱，紧靠煤帮1 根，距贴帮柱l m 再支1 根单体柱，所支单体柱必 须有一定的迎山角度，要求柱底必须支在岩底或硬 煤层上，且在煤帮支柱时必须使用高度大于 D Z 3 ．1 5 型以上的单体柱。 2 施工工艺 检查一煤帮打眼一装药一联 线一放炮一检查一上板梁支柱一机组割煤。 5 ．4 人工清煤- 移输送机．拉架 当顶板已冒落，支架不能接顶时，采用人工清 煤一移输送机一拉架的方式控制硬板。 首先在煤帮支好柱，控制好顶帮。再实施人工 清煤- 移输送机- 拉架施工工艺。 6 加强】页板控制的原则 过顶板破碎带，加强顶板控制的原则 层顶板平行； 2 支架必须保持顶梁水平，支架顶梁不能 出现低头或高射炮现象；支架顶粱低头或成高射炮 都会造成支架切顶线前移，造成顶板在煤帮垮落， 难以控制顶板。 3 支架必须升紧，达到支架初撑力。 4 推输送机、拉架要一次到位，尽量减少 支架拉移频次，减少拉架对顶板的破坏。 5 支架上方顶板冒落时，必须构实顶板， 防止基本顶切顶线前移。 6 当出现局部顶板冒落时，必须根据工作 面情况采取构顶、戗柱拉架、炮采等合理方式控制 顶板，严禁将冒落范围扩大，同时必须合理组织生 产，加快工作面推进速度。 7 严禁在支架顶梁上留煤顶，若留有煤顶 必须进行处理。 【蠹任螭辑崔银仁】 万方数据 大采高综采工作面过破碎带顶板控制的实践大采高综采工作面过破碎带顶板控制的实践 作者张展鸿， ZHANG Zhan-hong 作者单位山西晋城煤业集团赵庄矿,山西,长治,046605 刊名 煤矿开采 英文刊名COAL MINING TECHNOLOGY 年，卷期2007，125 被引用次数0次 本文链接 授权使用太原理工大学tylgIP，授权号c1c4f55b-915d-4996-8f9a-9e5b00c8aa2a 下载时间2010年12月29日