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实验研究 综采面过断层开采技术研究与探讨 新汶矿业集团鄂庄煤矿 吕伦宝 关键词 综采面 过断层 解决措施 鄂庄矿在31508西面和5203西面使用了综合机械化采 煤,与普采面相比,人员减少了50 ,产量提高了60 以上, 实现了安全、 快捷、 高产、 高效。但是,综采面过断层时存在 推进速度慢、 安全无保障、 产量低等问题。现将鄂庄矿5203 西面过断层期间开采技术进行探讨、 研究。 1 5203西面的开采状况 1.1 5203西面的概况 5203西工作面为井田西翼- 530m水平五采区首采工作 面,该面位于502轨道上山以西,工作面走向长度830m,倾斜 宽度130m,面积107900m2,煤层最小厚度1. 00m,最大厚度 2.7m,平均厚度1. 60m,煤层结构较简单,中上部含一层厚 0.05m的粉砂岩夹矸。 1.2 煤层顶、 底板柱状图图 1 图1 煤层顶、 底板柱状图 1.3 地质构造情况 从5203西面轨道巷、 运输巷方面工程施工来看,先后揭 露12条断层,多为斜交断层,其中对回采影响较大的是F1、 F8、F9,断层落差2～3m,从东向西依次排列。 1.4 综采工作面设备装配情况表 1 表1 5203西面综采工作面设备装配表 设备名称数量电压功率 MG180Π435 - W采煤机11140V435kW SG D630Π264 - W型刮板输送机11140V264kW SZB - 620Π40T转载机11140V55kW BRW200Π31.5乳化液泵21140V125kW ZY2600Π09Π20型84 最大支护高度2. 0m ; 最小支护高度0. 9m , 支架适应采高1. 1～ 1.8m,循环进度0.6m。 1.5 过F9断层的情况介绍 1 F 9断层的状况在5203西轨道巷揭露该断层为倾向 正断层走向155,倾向245,倾角75,落差3m。 2过断层情况在5203西面推进过程中,2006年2月1 日在面溜头以上综采支架第26～36架段揭露该断层,落差 1.6m左右,随着工作面的推进,该断层向溜尾不断延深,且 断层落差逐步增大。如图2。 图2 5203西面过断层平面示意图 3过断层采取措施前期采取逐茬挑顶,抬溜子、 移支 架,全岩段采用炮采机装,采用带压超前拉架,放炮时用挡护 板进行护架,由于未采取超前破顶抬架的措施,在过断层期 间有两次在揭露断层面时,出现机道冒顶。中期采取了超前 人工造假顶进行处理,在假顶下拉架。后期采用提前超前破 顶抬高支架过断层的处理方法,工作面上出口采取逐茬放炮 掘出口的方法保持面出口畅通,2006年3月2日过完断层。 2 综采面过断层采取的措施 2.1 巷道掘进期间应采取的措施 1巷道掘进期间遇断层倾角较大时,下山掘进按 17 时,采用退回来放顶或起底的方法放成 30下山或17上山。 3过断层巷道必须对顶板及两帮进行加强支护,采用 锚网带加锚索,以增加对顶板及两帮的支护强度,为回采过 断层打下基础。 2.2 回采时应采取的措施 2.2.1 在上山过断层见煤时 1采用超前逐茬破顶过断层的方法。 2超前破顶的距离取决于断层落差与支架每循环的最 大抬高距离,见示意图3。 a H tgα,现场实测α≤ 30;超前抬高破顶下转第52页 05 山东煤炭科技 2006年第5期 1开挖至设计深度后,垂直底板打注锚杆,锚杆采用 Φ161650mm的平头金属锚杆,每根锚杆注空心沙网药卷不 少于两块,锚固力 ≥40kN ,锚杆间排距10001000mm,外露底 板200～300mm,且拉线布置,以便于下铁轨。 2锚杆打注3～6m后,每隔3m垂直巷帮铺设铁轨,铁 轨整成与底板弧度一致的自然拱形,紧靠锚杆铺设,上沿用 锚杆盘或铁轨夹板夹牢,确保与锚杆成一体,铁轨采用 15kgΠm的废旧铁轨,长度与开挖宽度一致,预留出电缆槽及 水泵基础位置。 3下好铁轨后进行浇注砼施工,采用标号 ≥425 水 泥,15～20mm大石子,纯净河沙,其配比为水泥沙石子 123 ,浇注过程中随浇注随用震动棒捣实,并按规定进行洒 水养护。 1.7 断层处特殊补强加固 - 500变电所左帮揭露一条落差1.2m的断层,断层带附 近围岩破碎,为加强支护,断层带前后3m范围内采取了加长 锚杆,加打锚索措施,共加打锚杆40根,锚索12根。 2 方案实施及支护效果观测 2.1 一次支护监测 一次支护完工后,对- 500泵房、 变电所进行了布点观 测,观测时间1个月,每5d观测一次,最大每天顶底板移进 量3.4mmΠd ,两帮移进量4. 6mmΠd ,于第5～15d变形最大,于 第20d开始基本趋于平稳。 2.2 二次支护监测 经过二次支护,浇注完砼形成永久支护后,对- 500泵 房、 变电所进行了长达4个月的布点观测,通过布点观测,每 15d观测一次,最大每天顶底板移进量0. 098mmΠd ,两帮最大 移进量0.11mmΠd。通过二次复锚复喷,浇注砼后,硐室变形 量已基本为零,硐室在长达4个月的观测中没有出现开裂现 象,达到了设计要求。 3 经济效益分析 1与传统的锚网喷钢筋砼砌碹支护相比,工艺简单,施 工速度快,降低材料费用,每米可节约1780元, - 500泵房、 变电所全长65m,节约材料费用11.57万元。 2采用锚索加固技术,缩短了施工工期,一定程度上缓 解了查庄矿采场接续。 4 结论 1大断面硐室采用锚网喷支护与锚索加固支护的联合 支护形式,具有工序简便、 易于操作、 施工方便的特点,在技 术上是合理的。 2可以有效地控制围岩变形,降低变形速度,使围岩形 成新的承载结构,将浅部松动岩体与深部稳定岩体融为一体 的主动支护,提高了硐室的抗变形能力,从而达到硐室长期 使用和降低返修率的目的。 3采用锚索加固锚网喷联合支护的二次支护形式具有 显著的经济和社会效益。 作者简介 杨学强 男,1969年出生,毕业于山东科技大学, 助理工程师,现任地测科科长职务。 上接第50页 H断层落差;a过断层抬高破顶离断层面最小距离; α支架抬高最大角度。 图3 工作面上坡过断层示意图 的距离至少2倍的断层落差,以保证支架过断层后接断层上 升盘煤层的顶板或煤层高度2Π3以上。 3根据岩石的软硬程度采取不同的落煤方式,当f 5时,采用炮采机装。 4上山角度较大时,防止机道片帮伤人,贴溜子外沿老 塘侧打一排临时支柱,下头在底板上,上端支在支架伸出板 上,支柱上头带木帽高分子材料挡上竹芭或废旧皮带,以 保护人行道人员安全、 支架液压管件。 5接近断层面时,要超前带压拉架,把端面距减少到最 小。 2.2.2 下山过断层见煤时 1为保证装煤效果,工作面最大倾角α≤17图 4 。 2为防止工作面运输机支架沿倾向下滑,工作面下端 图4 工作面下山过断层示意图 头超前上端头10～15m,保证工作面伪斜4 ～5 。 3在运输机里侧煤壁子侧每隔3～5m打一棵贴运输 机支柱,以防运输机整体下滑,随装矸随回撤。 4人员进入机道攉煤矸时,每隔1. 5m打一棵贴帮支柱 进行临时支护。 3 面临的问题 由于断层面不规则,较难确定离断层超前抬高的距离, 较大造成过断层的距离长、 出矸石多;较小造成过断层后不 能接触另一盘煤层的顶板,易造成过断层冒顶。 作者简介 吕伦宝 男,1963年11月出生,山东科技大学, 高级工程师,现在山东莱芜市高庄办事处鄂庄煤矿。 25 山东煤炭科技 2006年第5期