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高荣3 8 煤层综采工作面端头与超前支护浅析 2 0 0 2 钜 ；激骚臻黼{ } | 3 煤层综采工作面端头与超前支护浅析 高荣 韩城矿务局桑树坪煤矿，陕西韩城7 1 5 4 0 7 摘要根据桑树坪煤矿3 8 煤层和综采工作面的特点，对工作面端头支护状况，以夏超前支护的具 体方法进行分析，指出综采面端头与超前支护存在的问题，并提出改进意见。 关键词综采工作面；端头；超前支护 中图分类号T D 3 5 5文献标识码B 文章编号1 6 7 1 7 4 9 X 2 0 0 2 0 2 0 0 2 2 0 3 采煤工作面端头及超前巷道悬顶面积大，设备 集中，受采动压力影响大，维护困难，是影响采煤面 生产的主要环节之一，也是工作面事故多发点之一， 在顶板破碎的综采工作面，这个问题更为突出。桑 树坪矿3 8 煤层综采工作面的端头与超前支护，一直 严重影响着生产、安全和经济效益，成为综采生产中 的一大难题，值得工程技术人员认真研究。 13 煤层的概况及综采面端头的特点 1 l 3 4 煤层及工作面概况 煤层平均厚度5 ～7r f l ，平均倾角5 - - 7 。；工作面 布置为走向长壁下行垮落法采煤，走向长度8 0 0 - - 1 0 0 0m 左右，倾斜长度1 3 0 ～1 5 0m ，采高2 ．6I T I ，综 采工作面运输顺槽宽4m 以上，回风顺槽宽3m 左 右；煤层顶板为“I 级l 类”型。 顶、底板岩性为伪顶 灰黑色泥质页岩 极易冒 落，厚度o ．3m 左右；直接顶 粉砂岩、细砂岩、砂质 泥岩 破碎易冒落，平均厚度3 ～5f i t ；老顶 细砂岩、 中粒砂岩 厚度5 ～1 0m ；直接底 泥岩、粉砂岩 厚 度1 ．5 ～6r i l l 。 由以上可知，38 煤层顶板破碎易冒落，底板较 松软，端头及超前维护比较困难。 1 ．23 8 煤层顺槽超前压力的分布规律 根据3 “煤层回风顺槽超前及端头的矿压观测 资料和各采煤面顺槽的实际观察，得出正常推进采 煤面顺槽顶板支撑压力分布规律 如图1 所示 。该 分布规律说明，顺槽距煤壁1 - - 2 m 段为急增压区。2 - 5m 左右为支撑压力峰值区，1 5 ～5m 段为增压 区，3 0 ～1 5r r l 为缓增压区，3 0 ～5 0m 为压力影响 区。所以正常推进工作面顺槽超前支护的重点是加 强工作面1 5m 以内的支护强度，对2 ～5m 的压力 峰值区应格外重视；超前支护的距离不能少于2 0 m ，替换顺槽的金属棚最好在1 5m 以外进行。 图1 顺槽顶板支撑压力分布规律 1 ．33 8 煤层综采面端头的特点 由于工作面巷道不十分直，回采管理存在一些 问题，使工作面易发生伪斜及支架或运输机上窜下 滑，加之支架与运输机机头、机尾的特殊联接未解 决，造成靠机头、机尾的支架前移困难。故几年来 3 “煤层的综采面采取了机头、机尾少装1 ～2 架液 压支架的办法，这使端头的悬顶面积大大增加。 由3 “煤层的特点及顺槽压力分布规律可以看 出综采面端头有如下特点顶板破碎易冒落，底板为 煤或泥岩较松软；支撑压力在距煤壁l ～1 5m 内分 布较大，2 ～5m 为压力峰值段；悬顶面积大，最大可 达 3 十4 ．5 51 十06 4 3m 2 ；下端头设备集 万方数据 第2 期 高荣3 8 煤层综采工作面端头与超前支护浅析 中、数量多 运输机、转载机、各种电缆、水、液管路 等 ；上顺槽端头受上个区段采空区的影响，自上帮 的侧压较大；老塘水大量积聚或流经下端头底板，使 下端头底板强度降低。 由特点可知采面端头及超前支护困难较大。运 输顺槽及端头不利于维护的因素多于回风顺槽端 头，且程度严重。故主要讨论运顺及端头的支护。 2 3 “煤层综采面端头与超前支护演变过程 3 8 煤层综采面的端头与超前支护，各自经历了 3 次较大的变化。 2 ．1 端头支护的演变过程 前后木垛支护后木垛与抬棚支护四对 八根工字钢梁支护。 2 ．1 ．1 前后木垛支护 前后木垛支护 如图2 ，是在运输机前1m 左 右的顺槽内，靠工作面侧设两个木垛，运输机传动部 后设两个木垛，木垛规格为1 ．5m 15m 。配以 l { , 1 8 0 - - 2 0 0m m 40 0 0m m 的抬棚支护端头，每柱 穿3 0 0m m 2 0 01 2 n A l l 1 0 0m m 的柱鞋。前、后木垛 与抬棚随工作面推进、向前替换，并使抬棚交替处始 终保持在运输机头处，抬棚排距为8 0 0r m 。因木 垛初撑力较小，交替前移造成顶板下沉量增大，破碎 速度加快，特别是前木垛移动使运输机头处顶板易 冒落，且木垛空问太小，行人、运料、维护较困难。 图2 前后术垛支护端头、超前2 0 m 抬棚、 1 0m 左右替换成木棚支护示意图 2 ．1 ．2 后未垛抬棚支护 在前后木垛支护中，去掉前术垛、架抬棚，即为 后木垛抬棚支护 如图3 。这种支护增加了运输机 前顶板的初撑力，减少了顶板下沉量，满足了行人、 运料的空问，但降低r 支护强度。老顶周期来压时， 顶板下沉速度增大，抬棚在运输机减速器后1m 处 被压进冒落的岩石中，柱子被埋死，回收十分困难， 大部分压进老塘，材料消耗增大，经济效益下降。 圈3 后木垛支护端头、超前1 0m 架抬棚、 1 0 ～2 0m 双排点柱、1 0 ～1 5m 替棚示意图 2 ．1 ．3 四对八根工字钢粱支护 目前采用的四对八根工字钢梁支护 如图4 ， 是1 “架的下帮架设四对八根4m 长的1 1 “工字钢 抬棚，间隔的四根为一组，两组交替前移，前移步距 等于煤机割煤深度 截深O ．6m ，实际每组一次前 移12 1 3 - 1 ，每组排距为0 ．6 I T I ，每根粱四柱穿鞋，始终 保持两组交替重合梁 J k 根 在运输机机头上部。 图4四对八根工字钢粱支护端头、超前1 0m 架抬棚 1 0 - - 2 0m 改为术棚并打双点柱支护示意图 2 ．2 超前支护变化过程 原采用距煤壁2 0m 内架抬棚，3 ～5m 将原掘 进金属棚换成木棚 如图2 。由顺槽顶板支承压力 分布规律得知，距煤壁3 ～5m 为压力峰值区，在换 棚时，压力大，造成断梁、高度不够、漏顶、维护困难。 改为1 0 - - 2 0m 打柱，1 0m 替换金属棚为木棚，1 0m 以内架抬棚 如图3 。1 0m 替换棚子压力仍较大， 万方数据 2 4 陕西煤炭 2 0 0 2 正 又改为1 5 ～2 0m 替换金属棚为木棚 如图4 ，抬棚 梁均为机8 0 ～2 0 01 2 l t T i 、长40 0 0m l T l 的松木，一梁 四柱，柱必穿鞋。端头及超前支护的桂子用28m 或3 ．2n l 的单诈支柱。 33 8 煤层综采面端头及超前支护存在问题 目前，桑树坪矿3 0 煤层综采面端头及超前支 护，采用四对八根工字钢粱、距煤壁1 0 ～2 0m 替换 掘进金属棚为木棚并打点柱，1 0m 以内架抬棚 运 顺两道、回顺一道 的方式支护。这种方式与前几种 比较，支护强度有明显提高。四对八根钢梁组合迈 步前移方便，运输机头 尾 处顶板保持八根钢梁，支 护强度高，对端头顶板在老塘切顶垮落也有促进作 用，同时减少了坑木消耗。在距煤壁1 0 - - 2 0i n 内替 换金属棚为水棚，躲开了支承压力峰值区，相对地减 少了顶板下沉量，降低了下沉速度；1 0 ～2 0m 内打 点柱，1 0m 以内架抬棚，基本满足了行人、运料的空 间。由于支护和管理上的不足，还存在以下问题。 31 端头出口高度不够 由于综采面顺槽断面大 运顺1 1 ．3 或1 2 ．2 m 2 ；回顺74 或8 ．9m 2 ，回风顺槽受上区段采空区 的压力影响，顶压和侧压太，地鼓严重 最高达5 0 0 - - 6 0 0m i t t ；运输顺槽转载机拉回煤堆积在出口前 后端头顶板受工作面1 、2 8 架子移动压力及顺槽 超前压力的作用下沉量大 最小为4 0 0 ～5 0 0t T l l i l t ； 加上机头设备的高度，使运输端头出口高度仅为1 ． 0 ～16r l l ，回风端头出口高度最小为0 ．8m ，影响工 作面通风量及行人、运料。 3 ．2 四对八根工宇钢梁发生弯曲变形 由于移动工作面1 “液压支架时，首先降前探梁 前探梁脱离顶板 ，四对八根工字钢梁受力增大，受 力特点为离1 8 支架越近受力越大，靠煤壁端受力大 于老塘端，靠煤壁端钢梁同时受来自前探梁方向的 侧压力，使钢梁产生弯曲变形 弹性变形 ；再降支架 顶梁 顶梁离开顶板或带压移架 时，l8 架上部顶板 为悬臂粱式，钢梁受的删压力增大，且老塘侧的压力 太于其它方向的侧压力，引起钢粱产生弯曲变形 弹 性变形 ；当侧压力引起的弯曲变形抬势大于钢梁的 强度极限时，钢梁便产生弯曲变形 塑性变形 ，这时 四对八根钢梁靠1 8 架越近变形越严重。钢梁弯曲 变形的程度受顶板破碎程度、直接顶厚度及端头支 护强度和18 支架移架时的带压大小及速度等因素 的影响。由此可知，每移动一次1 8 支架，钢梁都受 到一次程度不同弯曲变形。钢梁弯曲变形后，改变 了支护性能，降低了支护强度，弯曲后迈步困难或不 能迈步．甚至发生斜倒、漏顶。这种情况在桑树坪矿 4 3 0 5 、4 3 0 7 、3 3 0 3 、3 3 0 9 面都发生过。 3 ．3 管理不善，端头维护困难 由于巷道掘进时，管理不严密，旷帮严重 达 8 0 0r r 一左右 ，架设支架质量差 支架歪斜，卡栏松 动、缺少，柱鞋未穿，排楔、撑杆不齐全或松动等 。 相对地增大了巷道顶板的下沉量、下沉速度，缩短了 直接顶的脱层时间；顶板及两侧压力增大，底板鼓 起；受超前压力影响，超前替换成术棚时，顶板再次 下沉、破碎；换成的木梁铁柱棚，初撑力小，加上柱子 升的不紧，少穿柱鞋等，使顶板在超前支护前i 0m 内，经过超前压力增压区和峰值区再一次下沉、破 碎。在以上各环节中，顶板下沉、变形、裂缝、断裂、 破碎都存在，只是程度不同。端头及超前巷道浮煤 清理不及时、不彻底，加上老塘水流出，排放不及时， 使底层松软，支柱下陷，支护强度降低，棚粱压在运 输机头 尾 上，l 、2 8 支架倾斜歪倒，端头及超前巷 道维护困难。5 3 0 4 、4 3 0 1 中 、4 3 0 5 、3 3 0 3 等综采面 都发生过类似情况。 3 ．4 违章作业。降低支护强度 端头支护的四对八根钢梁，不按规程架设，变一 梁四柱为一梁三柱或二柱；超前支护距离不够2 0 m ，有时仅有1 0I n ，降低了支护强度，使钢粱变形加 剧，顶板下沉量、破碎程度增加。 以上诸条严重影响端头和超前支护的质量，是 影响综采面生产的关键问题之一。它产生于煤层顶 底板等自然条件，也产生于工程质量、管理质量等人 为因素。 43 8 煤层综采面端头及超前支护改进意见 根据支承压力分布规律和矿压显现特点，采取 针对性措施解决好以上存在的问题，是综采面安全 生产、高产高效的关键。 4 ．1 加强管理，提高巷道的工程质量 掘进顺槽时，应严格控制两帮、两腮的炮眼位置 及装药量，杜绝旷帮、旷腮现象，减少悬顶面积；架设 支架要穿好柱鞋、紧好卡拦，不得缺少柱鞋、卡拦，帮 顶背实、刹实，排楔、撑杆应打全、楔紧，支架不能歪 斜、倾倒，为端头及超前支护打好基础。 万方数据 第2 期王东风冯耀挺地质条件对瓦斯突出的影响浅析 地质条件对瓦斯突出的影响浅析 王东风，冯耀挺 陕西能源职业技术学院，陕西咸阳7 1 2 0 0 0 摘要阐述了地质条件对瓦斯突出的分区、分带的控制作用，并对地质构造、煤厚变化与瓦斯突出 之间关系的主要类型作了分析，以掌握变化规律，预防灾害发生。 关键词地质条件；瓦斯突出；影响 中图分类号T D 7 1 2 ．5 2文献标识码B文章编号1 6 7 1 7 4 9 X 2 0 0 2 0 2 0 0 2 5 0 3 1 概述 瓦斯是各种地质作_ ；i 的产物，其赋存条件、突出 规律与其周围的地质条件有着密切的联系。大量资 料表明地质构造、煤层特征对瓦斯突出的分区、分 带有着明显的控制作用，由于地质构造、煤层特征不 同，同一矿区的不同矿井，同一矿井的不同采区，甚 至同一采区的不同工作面，发生瓦斯突出的危险性 不同，其瓦斯突出的频率和强度也有区别。部分矿 w “ 4 - 十 - 4 - - 0 一- w } 一_ “ 一十 4 ．2 提高端头及超前支护的初撑力和支护强度 端头及超前支护的支柱应全部采用工作阻力 2 5t ／柱以上的单体液压支柱 每柱初撑力可达1 5t 以上，泵站压力2 0M P a 。穿好柱鞋，木粱应采用 1 8 0 ～2 0 0r f l r o 的松木，不能用生虫、腐烂、损伤的 木材。支护的初撑力可提高3 倍以上。在移工作面 1 “支架时，应给四对八根工字钢梁打好戗柱 一粱 三眼戗柱 ，增加抗侧压能力，防止钢梁弯曲变形。 4 ．3 及时清理底鼓、浮煤。保证出口高度 巷道底鼓应在距煤壁3 0m 外拉底清理，不能留 到超前支护以内，以保证超前支护范围的高度和棚 柱的基础在实底上。浮煤应在转载机落地段以前清 理彻底，并随时清理落地段及运输机头周围的浮煤， 保证出口高度在1 ．8m 以上。 4 ．4 及时排水、引水 转载机尾、运输机头周围不得有积水，老塘流出 的水和局部顶板淋水，要采取多种办法引水、排水 如挖排水沟、水坑、设水泵、打泄水孔等 ，以保证设 备不被水淹。同时应对所有支柱穿大鞋，使支柱不 井瓦斯突出与地质构造、煤厚变化关系统计数据如 表l 、表2 。 表l 部分矿井瓦斯突出与地质构造关系统计表 矿区 矿井宪出地质构造 名称名称总次数褶曲断层产状变化正常 下陷，保证支护强度。 4 ．5 按作业规程要求打支柱 按作业规程要求打够支柱，超前支护始终保持 在2 0m 以上，保证支护强度，控制顶板的下沉量及 下沉速度。 5 结束语 以上是对3 8 煤层综采面端头及超前支护的浮 浅认识。要彻底解决这一难题，还要依赖于先进的 科学技术和手段。桑树坪矿在3 8 煤层4 3 0 5 综采工 作面使用的运输机尾端头支架，虽然由于设备与巷 道不适应 宽度尺寸不适应 ，设备本身结构局部不 合理和管理、操作水平差等原因失败了。但它的使 用彻底地改善了端头的支护性能，使端头安全、可 靠、空间尺寸太，是端头支护的发展方向。只要根据 3 8 煤层的实际情况，在巷道设计、施工和设备本身 的结构、尺寸方面加以协调改进，使用端头支架仍是 3 8 煤层综采工作面端头支护的科学有效途径之一。 收稿日期2 0 0 1 0 7 2 4 万方数据 3煤层综采工作面端头与超前支护浅析3煤层综采工作面端头与超前支护浅析 作者高荣 作者单位韩城矿务局桑树坪煤矿,陕西,韩城,715407 刊名 陕西煤炭 英文刊名SHAANXI COAL 年，卷期2002，““2 引用次数1次 相似文献10条相似文献10条 1.期刊论文 李运华.LI Yun-hua 4.5～5.0m综采工作面回收端头底三角煤工艺 -河北煤炭2007,““2 分析了综采工作面端部区底煤的成因及端头底三角煤的特点,通过将巷道的锚网支护与综采工作面端头支架有机结合形成完整的支护体系,从而达到 综采面两端头回收底三角煤目的. 2.期刊论文 王贵虎 下分层综采工作面端头支护技术研究 -科技情报开发与经济2004,1412 对下分层综采工作面端头支护提出两种方案,经过现场实践,总结出了各自的优缺点,并进行了比较,最后确定了适合下分层综采工作面的端头支护方 案. 3.期刊论文 石思军 打通一矿8煤层综采工作面端头支护的改进 -矿业安全与环保2002,294 分析了原端头支护工艺的优缺点,在此基础上提出了新的端头支护工艺,阐述了新端头支护的优越性. 4.期刊论文 郭兴川.GUO Xing-chuan 浅析综采工作面端头支架滞后的原因及后果 -科技情报开发与经济 2008,1823 阐述了综采工作面顶板规律,探讨了端头支架滞后及切顶线不齐的危害,指出 端头支架滞后的主要原因是工作面刮板输送机制造的问题和设备连接问 题,并提出了几点建议. 5.期刊论文 梁文立.王红建.郭宏强.LIANG Wen-li.WANG Hong-jian.GUO Hong-qiang 自动滑移装置在综采工作面 端头支护中的应用 -煤矿机械2007,288 结合裴沟煤矿井下安全生产实际,介绍了自动滑移装置的设计以及在综采工作面端头支护中的应用,取得了良好的安全、经济、技术和社会效益. 6.期刊论文 郭立伟.GUO Li-wei 低位放顶煤综采工作面端头副架的研制应用 -煤2007,167 通过对综采工作面端头支护方式及设备配套情况分析,充分利用自移式转载机落地段结构,研制一套可靠的支护装置简称副架,固定在转载机落地段 与前后刮板输送机配套处,利用工作面高压乳化液作为操作副架的动力源,随转载机整体前移,配合排头支架,实现端头区域顶板的实时控制,取得了良好的 经济效益. 7.期刊论文 于军.YU Jun 综采工作面端头支架推移装置技术改造 -河北煤炭2007,““3 根据多年现场经验,在收集大量原始资料的基础上,通过对综采工作面端头支架推移装置进行改造,实现了综采工作面机头在困难条件下的安全、快速 推进,为企业创造了可观的经济效益. 8.期刊论文 冯彦伟.FENG Yan-wei 端头支架在里彦矿综采工作面中的应用 -煤矿机械2006,278 端头支架在山东里能里彦矿业有限公司综采工作面中的应用,彻底解决了原支护方式存在的诸多问题,有效地加强了项板管理,优化了回采工艺,确保 了安全生产,为矿井持续健康发展奠定了坚实的基础,推广应用前景广阔. 9.期刊论文 杜耀武 综采工作面沿空留巷的端头支护 -山西煤炭管理干部学院学报2004,173 介绍了古书院矿沿空留巷综采工作面端头支护的技术方案及采取的措施,具有一定的推广价值. 10.期刊论文 陈小兵.CHEN Xiao-bing 综采工作面端头液压支架分析与合理选用 -煤矿机械2006,2710 随着综采技术的发展,综采工作面端头顶板事故虽逐年减少,但事故率仍居高不下,改善综采工作面端头的支护状况,实现综采工作面高产高效和提高 安全程度显得尤为重要,所以端头既是顶板维护的重点,又是顶板管理的难点. 引证文献1条引证文献1条 1.潘永健.毛昌明 工作面顺槽超前支护设备现状综述[期刊论文]-煤矿机械 20074 本文链接 下载时间2010年6月16日