大倾角走向长壁工作面通过大落差走向断层的研究与实践.pdf

收稿日期 2006 - 12 - 06 作者简介孙志文1965 - ,男,副教授, 1988年毕业于阜新矿院采矿系,现就职于内蒙古呼贝尔学院,任采矿教研 室主任,主要从事软岩支护、矿井通风方面的教学与研究工作,在专业核心期刊发表论文十余篇。 大倾角走向长壁工作面通过大落差走向 断层的研究与实践 孙志文 1 ,徐洪双 2 ,王振军 2 1 1呼伦贝尔学院,内蒙古 海拉尔 021008; 21大雁煤业公司,内蒙古 鄂温克族自治旗 021122 摘 要论文针对大雁煤业集团公司第一煤矿西六采区西翼二段27 煤层的特殊地质条件 , 对大倾角综放工作面遇到大落差走向断层时的生产技术进行了有针对性的探讨,取得了成功经 验,可为类似条件下采煤工作面的生产提供参考。 关键词大倾角综放工作面;大落差断层;回采 中图分类号TD823197 文献标识码 B 文章编号 1671 - 0959 2007 0520044202 大雁一矿西六采区西翼二段27层回采工作面位于矿井 的360m水平。由于受地壳应力作用,该段煤层中出现三处 走向断层,给正常的回采工作造成了极大影响。2006年2 月15日,在该工作面开始进行大倾角、大断层下的回采。 经过精心组织、科学管理,探讨出了一些有效的技术措施, 3月16日顺利通过了三条断层, 5月22日末采结束,取得 了最高日产6900t且安全无事故的显著成绩。 1 概 况 27煤层为褐煤厚煤层,围岩属于扎赉诺尔群大磨拐河 组中部含煤段。煤层总厚7143m,其中含3～5层夹矸,中 部夹矸厚1108m。煤层上部为0150m厚的灰色泥岩,下部 为0158m厚的黑灰色炭质泥岩,全区发育。煤层赋存较稳 定,在走向上东部比西部厚,在倾向上深部较浅部略厚。 该工作面平均走向长29715m,平均倾斜长18514m。煤 层平均倾角34,容重1126t/m 3 ,可采储量27万t。 27煤层工作面采用走向长壁后退式采煤法,落煤方式 为综合机械化放顶煤。最大控顶距4145m,最小控顶距 3185m,采空区顶板管理方法为全部垮落法。采煤机双向割 煤,端部斜切进刀,循环进度112m,日循环为3个。工作 面设计采高218m,放煤高度3105m 除去夹矸1108m ,采 放比为1∶1102。工作面采用MG250/675 - QWD型双滚筒 采煤机与2台SGZ - 764/2200型刮板输送机和1台SZZ - 764/200型转载机配合使用,安装127部ZFS4000 - 115/ 312La型尾梁插板低位式综放支架支护顶板。 2 断层对回采的影响 在回采初期,工作面遇到了三条近似走向的断层掘进 开切眼时才揭露。位于8～10支架间的F05 - 15断层落 差达118m; 65～70支架间的F05 - 16断层较小,落差为 015m; 73～86支架间的F05 - 17断层最大,落差达8m, 具体分布情况见图1。 1 西六轨道下山; 2 西六通风行人下山; 3 西六输送机下山; 4430石门; 5 一段27运煤下山 图1 工作面断层位置平面示意图 三条断层将工作面分成四段,以致工作面回采时吃土 长度达28m。基于此,造成掘进开切眼时形成了大坡度工 作面,最大倾角达42 。更为严重的是,在最大落差的断层 处掘进开切眼时就出现了严重的片帮、掉顶,掉顶最高达 3m,致使综采支架顶梁接顶不实而出现倾倒现象。同时, 断层造成的工作面起伏,导致60～125支架间的底板不 平,安装的支架与通过拉底后才能安装上的刮板输送机之 间的落差在015m左右,使支架与刮板输送机的连接装置有 1/3安装不上。又因受深部开采影响,顶板压力大,下顺槽 切顶严重,初采面临顶板漏冒的威胁。基于以上一系列不 利因素,使初采工作异常艰难。 44 生产经验 煤 炭 工 程 2007年第5期 3 过断层技术保障措施 311 改变机组电缆牵引方式 由于受工作面大倾角的影响,采煤机运行时机组电缆 下滑,不但影响开机率,也不利安全生产。为了防止这一 问题,采取了用钢丝绳牵引的办法,对机组附近10m电缆 使用电缆夹,电缆槽里其余靠近机组的80m电缆与钢丝绳 捆绑在一起,取消电缆夹,避免了机组电缆下滑现象。 312 调整落煤工艺及其相关参数 在该工作面三处断层中,以F05 - 17断层对生产影响 最大。此断层最初处于74支架处,只有一个断层线。在回 采向前推进过程中层位不断变化,至3月10日已下移至 72 支架处 ,并形成一个楔子状,落差减少到5195m。3月 27日,工作面推进84m时,断层已处于53 ～57 支架处。 由于地质变动影响,使邻近断层两侧地层发生塑性的拖拽、 拉伸而形成了弧形弯曲,呈现出地堑构造,落差也减小到 314m。由于断层落差较大,且在73 ～86 支架处为全岩地 段,工作面吃土长度达28m,使割煤时吃土地段出现严重 的片帮、掉顶现象。基于此,及时调整落煤工艺及其相关 参数是保证工作面安全通过断层的关键。 在断层处回采条件极差时,采用放炮落煤,人工攉煤的 回采工艺。循环进度控制在112m,最大控顶距保持214m, 最小控顶距112m;顶板使用214m圆木配合单体错梁齐柱支 护,圆木间距0175m;临时支护使用半圆木配合单体打带帽 点柱,间距115m;在最大控顶距时,采取 “ 一梁三柱 ”加 大支护强度,每天挑顶10cm,逐渐与其他地点顺平。 在断层处回采条件比较好时,采用机组割煤。割煤时, 采高严格控制在218m,并减慢牵引速度,减少喷雾洒水 量,发现有掉顶及片帮迹象时立即停机处理,防止事故的 发生。 313 安装支架防倒滑装置 该工作面支架倾倒的主要原因①煤层倾角大,局部 达到42;② 顶板压力大,顶板破碎,支架尾梁上部顶板部 分垮落;③ 部分支架不接顶;④由于受到水平分力作用, 断层处支架失去了原有承载能力,出现下滑和戗底现象。 根据这些问题,工作面及时安装一套支架防倒防滑装置十 分必要。 该装置把液压千斤顶和锚链安装在支架底座与支架防 倒中心柱上配套使用。调整下滑支架时,采取由上至下的 顺序进行。倾倒支架调整后,必须确保接实顶板,使其达 到初撑力要求,防止再次倾倒。 314 预防 “ 飞煤 ”的必要措施 工作面回采过程中,由于65 ～92 支架地段倾角达到 42,致使该地段出现片帮、爆帮煤,以及拉移支架时架间 掉货、机组割煤时甩煤等现象,这些碎煤岩极易顺工作 向下飞射,给作业人员安全构成极大威胁。为此,除了割 煤时选择合理的牵引速度以减少飞煤量外,将以往工作面 的平行作业改为交叉作业也是个好办法。即,采煤机割煤 时,将割煤、移架、移溜、清浮煤平行作业改为割煤、移 架、移溜平行作业与清浮煤交叉作业。采煤机割煤时,清 浮煤人员躲在支架内安全地点,待采煤机与需清浮煤支架 之间距离达到30m时,将采煤机、前输送机停机闭锁,然 后开始清浮煤。同时,在工作面增设挡煤木、挡矸绳,在 特别危险地段设安全防护网,派专人监护飞煤和大块煤下 滑情况,也是防止 “ 飞煤 ”伤人的有效措施。 315 减缓坡度 回采初期,由于工作面断层处穿岩段沿倾斜长达28m, 顶、底板为全岩,使支架处于戗底状态。工作面正常层位 为Δ3标志层下割 700mm,底板留出300mm的底煤。但由 于受断层影响,工作面接近回风顺槽上顺槽时,Δ3标志 层位于底板下方。而要保证层位正常,防止支架 “ 戗底 ”, 减缓坡度,采用了留底挑顶措施。即,从110 支架向后头 拉底,使层位达到标准层位要求。同时,这种措施还将工 作面与断层交叉处的矸石量降到最低。 316 增打锚索 通过在顺槽超前打锚索,有效地控制住了下顺槽顶板 下沉,解决了工作面推进过程中因顺槽顶板下沉使顺槽顶 板与输送机机头之间距离过低而出煤难的问题。 4 结 语 该矿通过深入细致的研究与实践,解决了综放工作面 在大倾角情况下通过大落差走向断层的难题,为类似地质 条件下的工作面生产提供了宝贵的经验,具有可靠的应用 价值。责任编辑 马光辉 ※ 信息资讯 技术信息 ※鄂庄煤矿地下气化技术高 经过五年多的试验和工业性实践应用,山东新汶矿业集团鄂庄煤矿煤炭地下气化炉日前成为国内实施的煤炭地下气化 工程中,产气时间最久,产气量最大,技术最先进的煤层地下气化炉。 鄂庄煤矿煤炭地下气化一期工程五孔气化炉和二期工程三孔气化炉,目前日产量稳定在5万m3,煤气热值、煤气组分 稳定。 鄂庄煤矿煤炭地下气化项目,是 “ 十一五 ”期间新矿集团的重点科技攻关项目, 2001年底,被国家科技部列为国家高 技术研究发展计划实现研究基地,重点进行煤炭地下气化生产及稳定控制技术研究。2005年,又被国家发改委列入国家高 技术产业发展项目计划。[尹雪峰] 54 2007年第5期 煤 炭 工 程 生产经验