在厚煤层工作面巷道掘进中综合技术的应用.pdf

第 l 0卷 第3期 总第 6 4期 2 0 0 5年 6月 煤 矿 开 采 Co a l Mi n i n g T e c h n o l o g y V o 1 ． 1 0 No ． 3 S e r i e s N o ． 6 4 J u n e 2 0 0 5 ■E嚣薹疆 在厚煤层工作 面巷道掘进 中综合技 术的应用 付永刚，于军，李记海 邢台矿业集团 显德汪矿，河北 沙河 0 5 4 1 0 3 [ 摘要] 显德 汪矿下组煤 9 煤首掘 1 2 9 1 工作面施工时，克服 了周边小煤窑破坏和断层较 多的影响，利用综合技术实现 了极复杂条件下厚煤层大断面快速掘进 ，为今后在厚煤层推广 应用 “ 快 速掘进技术” 积累了经验。 [ 关键词] 物探 与钻探 ；爆破参数；抛岩碴技术；大断面组合支护 [ 中图分类号]T D 2 6 3 ． 3 [ 文献标识码]B [ 文章编号]1 0 0 6 4 5 2 2 5 2 0 0 5 0 3 - 0 0 3 8 - 0 3 S y n t h e t i c a l l y t e c h n o l o g y o f r o a d wa y d r i v i n g i n wo r k f a c e i n t h i c k c o a l s e a m 1 2 9 1为下组煤 9号煤首掘工作 面，施工 时条件极为复杂。煤层施工断面大 ，各断层附近顶 板破碎 ，应力集中。在施工中，采用物探与钻探方 法；优化爆破参数 、抛岩碴技术；大断面锚网、锚 索组合支护成套技术 ；优化工字钢支护托顶煤掘 进；胶带连续运输、旱船运输等一系列综合技术。 创出了大断面锚网支护月进 2 0 0 m；托顶煤工字钢 支护 月进 2 1 0 m 的记 录。 实 现 了 1 2 9 1快 速 准 备 ， 并取得了显著的经济和社会效益。 1施工条件极复杂 1 2 9 1 工作面，南接二采区运输上 山、轨道上 山并与 1 2 9 1运料斜巷相连 ，西南邻北 总 回风巷 ， 东距 F 。 断层约4 m，北及西北部为孟石岗五矿等小 窑活动区。该面走向长 7 9 0 m，倾斜长 9 9～1 3 4 m， 平均煤厚 4 ． 0 5 m，煤层倾角 l 0～ 2 0 。 ，基本顶细砂 岩 2 ． 4～ 3 ． 5 m，直接顶为粉砂 岩 0～ 4 ． O m，伪 顶炭 质泥岩 ，直接底 铝土质泥岩 1 ． 6～ 3 ． O m，老底 粉砂 岩及铝土质粉砂岩4 ． 5～ 5 ． 2 m，工作面内有四组中 型断层 ，其中 F ，F ，F 断层组落差较大 7 ． 0～ 1 7 ． O m 。F ，F 5 ，F 断层相距较近 5～1 5 m。 1 2 9 1 工作 面内及附近小煤窑较多 ；小窑生产 情况不详；该面水文地质 条件复 杂 受小窑水 、 大青灰岩水 、本溪 灰 岩水 、奥灰 水 及 断层 水 影 响 ；在四组断层及附近处对煤层和顶底板破坏严 重 ，应力集中；煤有自燃性等极复杂条件。 2综合技 术的实施 2 ． 1 物探 与钻探方法应用 使用物探先行钻探为主，查明小窑 及老窑积 水 、瓦斯 、火区情况 ，及时采取相应有 效措施 。 1 施工前协助煤研所物探工作 面的相应情 况，及时进行预测预报 ； 2 在风 、运巷使用钻机超前 打钻 4次，探 小窑 、老窑积水 ，并放水 。 3 1 2 9 1 施工始终严格执行 了 “ 探七掘二” ， 边掘边探的施工方法。不探不掘 ，保证施工安全。 4 在风巷出现煤 自燃情况下 ，及时采取了封 闭方式，黄泥浆灭火 ，保证 了施工安全。 5 通过钻探 ，查明小煤窑老空及瓦斯情况。 加 强瓦斯现场 管理 。 2 ． 2 优化爆破参数 优化爆破参数的特点是根据两帮及棚顶都是煤 的条件 ，适 当增加 周边 眼数 目，减少单孔 的装药 量，使药卷沿炮眼长度方向均匀分布，并合理安排 爆破顺序 ，尽量使顶帮眼同时起爆。为了实现爆破 后成型好 ，爆面光，在炮眼布置和装药放炮时必须 做到边眼眼距较小 ，一般可取 4 0 0～ 6 0 0 m m，边眼 到辅 助眼 起 爆 后 新 的 自由面 距 离 一 般 可 取 5 0 0～ 7 0 0 m m，边眼位置 按预 留断面布置距设计断 面轮廓线 l O 0 m m左右 ；边眼的装药量结构应尽可 能采取 2个药卷直径 的间距 ，以降低单 眼爆破威 力 ，减少对煤壁的爆破损伤 ，边眼间距相同，眼底 全部落到 同一个平 面，所有顶眼和帮眼须同时起 爆 。 2 ． 3抛 岩碴技 术应用 在 1 2 9 1 风 、运巷断层 附近 ，变薄带处须破底 或掘岩巷，岩石较硬，影响进尺。为此使用了抛岩 【 收稿日期】2 0 0 5 0 4 一 O l [ 作者简介]付永刚 1 9 7 2一 ，男 ，黑龙江阿城人，满族 ，采矿工程师 ，1 9 9 7 年毕业于辽宁工程技术大学采矿工程系 ，曾从事煤矿生产 、 技术管理及采撼设计工作。 3 8 维普资讯 付永刚等在厚煤层工作面巷道掘进 中综合技术的应用 2 0 0 5年第3期 碴掘进 ，将掏槽 眼加深 2 0 0 m m，其单 眼药量增加 1 5 0 g ，并且优先起爆 ，将大部分碴抛到输送机上及 其旁边 ，减少工人装碴工程量，提高掘进速度。 2 ． 4 优 化工 字钢支护托顶煤掘进 工字钢支护始终采取 1 掘 1 支 6根撑木齐全有 效。平巷棚腿垂直顶底 板，上下 山棚腿要迎 山有 效，每 6～ 8 0 有 1 。 迎 山角，板皮将顶帮刹紧背牢， 用笆片满护棚顶 ，托顶煤掘进 ，根据煤质较硬的特 点 ，在 5 0 0 m工 字钢支护巷道 中，将棚距 加大到 0 ． 7 5 m。经过 1 个月的试采和矿压观测 ，可以确定 其支护形式安全 、实用、经济可行。 2 ． 5 新型金属粗尾 锚杆 、锚 索组合 支护 1 2 9 1 风巷 沿顶掘进 ，该 面煤厚 2 ． 5～5 ． 0 m， 锚网锚索支护断面为 3 ． 0 m 3 ． 0 m 宽 高 。 1 顶 板支 护 锚 杆 采 用 新 型金 属粗 尾 强 力 锚杆 ，杆 体 为 4, 2 2 m m 左 旋 有 纵 筋 螺 纹 钢 ，长 2 ． 4 m，杆尾螺纹 M 2 4 。树脂加 固锚 固，2支锚 固 剂 ，1卷 C K 2 3 3 3，1卷 Z 2 3 6 0，锚 固 长 1 3 0 0 mm； 采用长 3 ． 0 m W 型钢带梁 ，拱型高强度金 属托 盘， 菱形金属网护顶；锚杆排距 8 0 0 m m，间距 8 0 0 m m， 每排 4根 。 锚索形式及规格为索体 4 , 1 5 ． 2 4 ra m的钢绞线， 长9 m；高强度索具 ；树脂锚固。树脂药卷为 3根； 其中 1根 2 3 6 0和 2根 Z 2 3 6 0 ，锚 固长 l 7 0 0 m m； 托梁为 1 6 槽钢 ，长 3 m；托板为 1 0 0 m m 8 0 ra m 1 0 m m的钢板配木垫板 ；锚索连锁顺巷中垂直顶板 布置，排距 2 ． 5 m。 2 巷帮支护锚梁网支护。锚杆杆体直径 4, 1 8 m m螺纹钢，长 2 ． 2 m，配套穹型钢托盘，与直 径为 4, 1 2 m m的钢筋梯子梁配合使用；树脂药卷端 部锚 固，孔直径 4, 2 8 m m，每孔使用 1支半 Z 2 3 6 0 药卷；锚杆间距 0 ． 7 m，每排 5根锚杆，排距与顶 杆锚杆一致 ，上边角锚杆压住顶板网；菱形金属网 护帮 。 巷道断面与支护布置，如图 1 。 2 ． 6 胶带连续运输及旱船运输 迎头 6 0 m用 2 2型刮板输送机运输，随迎头推 进及时移输送机和延长胶带。利用底胶带运料 ，上 胶带运煤。严格使用装料和卸料盒。不能用胶带运 输时 ，部分地区使用旱船运料。 3 矿 压观测 3 ． 1巷道表面位 移 巷道表面位移统计如图 2 。 在掘 进影 响期 间，巷 道顶 板下 沉 量 最大 为 图 1 风巷断面与支护布置 图 2巷 道 表面 位 移 3 2 ra m，两帮移近量最大为 9 7 m m，其 中右 帮移 近 量为 4 8 m m，占总移近量的 4 9 ． 5 ％ ，两帮移近量 基本一致。巷道变形在距掘进迎头 5 0 m后趋于稳 定 。 回采期间顶板最大下沉量为 2 8 3 m m，两帮最 大移近 量 为 3 9 7 mm。可 见 掘 进 期 间顶 板 下 沉 是 回 采期间的 1 0 ％ 。 3 ． 2顶板 离层观测 图 3 巷道顶板离层值 40 在掘进期 间锚 杆锚 固范围的离层值为 1 8 m m 3 9 维普资讯 总第6 4期 煤 矿 开 采 2 0 0 5年第3期 如图 3 ，锚 固范围外无离层 。而离层在迎头距 观 测点 2 0 m左右趋 于 稳定 。考 虑 到 回采 期 间锚 固范 围内、外均要 发生较大 的离层 ，采用锚索对锚 网支 护巷道进行补强支护 ，充分发挥顶 板深部 和浅部 围 岩共同作用 ，提高巷道的稳定性 。 3 ． 3 锚杆 受力 采用 C M- 2 0 0型测力锚杆进行 测量 。由观察 数 据表 1可 知 ，顶 板锚 杆 受 力较 大 ，接 近屈服 强 度 1 5 0 k N，足见锚索补强作用 的重要性 ；而帮锚杆 掘 进期间总体受 力小于 1 0 0 k N，远没达屈服强度 。 表 1 顶板 锚杆 受力观 测数 据 k N 锚 网 、锚索组合支护 设计方案 ，通过 3 5 0 m巷 道的试验观测分析，支护效果较好 ，在后期回采时 顶板能及时垮落，证明此种锚网、锚索组合支护设 计方案合理 ，能够满足生产所需 。 进 了安全生产。 2 抛岩碴 、胶带连续运输，旱船运输 、大 断面锚 网支护应用 、棚架托顶煤支护等技术措施的 应用 ，大大减轻 了职工的劳动强度 ，提高 了掘进速 度 和工作效 率。 3 锚 索与新 型粗 尾锚 杆 的联合 支护 能 有效 地控制巷道围岩的变形和破坏 ，提高巷道稳定性。 减少了巷道的变形量，降低了后期维修费用，节省 维修费 2 0万元。 4 1 2 9 1 工作面快速掘进 ，极 大地缓和了矿 井采掘接替 紧张状况 。为完成矿 井全年生产计划创 造 了有利的条件 ，提高了矿 井的经济效益 。 5 1 2 9 1 风巷大断面锚网支护和运巷托顶煤 技术试用成功 、使巷道围岩得到有效控制 。巷道在 2 0个月 内不返修 ，为 9 煤 上综 掘创造 了条 件 ，并 获得了厚煤层掘进成套经验 。 6 极复杂条 件下利 用综 合技术 实 现 了 1 2 9 1 首掘工作 面安全掘进 无事故 。获得 的宝贵经验 ，在 厚煤层施工 中大有推广应用 的价值 。 [ 参考文献] 4 经济效益和社 会效 益 [ 1 ]孔恒 ，马念杰 ，等 ．基于顶板离层监测 的锚固巷道稳定性 1 安 全 效 果 显 著 ，由于 采 用 的 工 艺 先 进 ， 控制 ⋯ 中国安全科学学报． 2 0 0 2 ， 6 3 措施具有针对性，施工中避免了重伤以上事故，促 [ 责 任编 辑 邹 正 立】 上接 1 8页 加装 1块 0 ． 4 5 m 高挡板 ，并沿工 作面 全长 挂上一 排金 属网 ，上部与支架顶 梁相接 ，下部 与加高挡板 固定 ，把煤壁 与支架的行人 空间隔开 ，所有工人在 网后工作 ，采煤 机 司机使 用 特别 的 手柄 在架 内操 作。角度再大 时 ，还可 以在 支架 的架 间每 隔 58 架安装一道活动挡矸门。为防止 大块煤 、矸沿工作 面倾斜方向加速下窜，伤及下部和顺槽人员，还可 以在支架顶梁前端 每隔 l 0一l 5架安装一 道液控 防 窜板 。 6 经济效益分析 1 5 2 2 2综放面，取得了良好的经济效益。与分 层综采的2 5 1 2 1 工作面相比，同为5 煤层，条件相 似 ，但投入 和产 出截然不同 ，详见表 1 。 由表 1可 知 ，工 作 面 可 少 掘 进 1 7 OO m 巷 道 ， 节约支护材料费 1 5 6万元 ，节省 了金属网假顶 费用 7 2万元 ，节约人工 5 5 2个 ，节约 电费 8 0万元 ，从 而使吨煤成本降低 2 7 元 ，平均月产提高了3 0 k t 。 40 表 1 分层 综 采与综 放经济 指标对 比 季 蒸 分层综采 3 9 8 0 1 9 9 7 2 9 5 2 1 4 5 7 8 1 4 ． 5 3 0 综放 2 2 8 0 4 3 0 4 5 0 6 5 5 1 1 1 6 0 7 结束语 综放 回采工艺在 1 5 2 2 2工作面的初 步应用 过程 中，几经 周折 ，通过 对 现场 不 断的 摸索 和技 术 分 析 ，掌握 了深孔 预 爆 破超 前距 离 必须 大 于 1 0 0 m， 并应适 当调 整仰 斜 角 、侧 偏 角 ；认识 到 了综 放 面 “ 三直两平两畅通” 和顶煤管理 的重要性 。 5 综放工艺的初 步成功 ，将为新疆焦煤集 团其 他矿井 大倾角厚煤层的采煤 方法提供实践依据 ，为 坚硬顶板 、软煤 、软底 、大倾角综放工艺在新疆 焦 煤集团其他矿井乃至新疆煤炭企业的普及奠定 良好 的基础 。 [ 责 任编辑 邹正 立 】 维普资讯