复杂地质条件下的综放开采技术.pdf

试 验研 究 复杂地质条件 下 的综放 开采技 术 谢 俊 文 甘肃靖远矿务局 大水头煤矿 ， 甘肃 白银7 3 0 9 1 3 摘要 大水头矿是一个设计生产能力 1 0 5万 t ／ a的矿井， 矿井采用综采放顶煤一次采全高的采煤法， 首采 1 0 1工作面走向长 1 0 4 0 m， 倾斜宽 1 4 2 n t ， 工作面发现 6条断层 ， 并且煤层厚度变化大， 为 0 ～ m， 煤质松 软、 节理发育、 顶板极易冒落， 底板起伏不平， 构造发育， 并出现两处无煤区。工作面回采 3 O 0 m后． 由于多 条断层同时出现在工作面， 造成底板岩石凸起， 使工作面沿倾斜方向破底达到 1 1 0 m， 高度平均 1 m， 全断 面岩石达到 8 m， 给工作面生产带来了极大困难， 后经技术论证， 采取措施， 强化管理． 取得了良好的生产效 果 和经济效益。 关键词 综放 开采 ； 复杂地质 条件 ； 开采 技术 中围分类号 T I 2 文献标识 码 A 文章编 号 1 0 0 5 2 7 9 8 2 0 0 1 0 3 - 0 0 2 6 - 0 3 1 概述 1 ． 1 矿井的地质概况 大水头井田所开采的煤层为湖泊相沉积。煤层 沉积基底不平 ， 赋存呈现串珠状或莲藕状 ， 同时受陇 西大旋转构造控制和祁连山造山运动影响， 在长 7 ． 1 k m、 宽 1 ． 7 k m的井 田范围内有 5条落差为 3 0 m以上的大断层 ， 影 响着采 区和工作面 布置， 特 别是因以上构造形成的次生构造发育 ， 派生小断层 随处可见 ， 致使工作面难以布置 ， 综采放顶煤的优势 不能充分发挥， 严重制约了生产能力和经济效益的 提高。其主要构造特征及煤层赋存情况见表1 、 表2 。 1 ． 2 1 0 1回采 工作面概 况 矿井已开采的 1 0 1 工作面， 走向长 1 0 4 0 m、 倾 斜宽 1 4 2 m， 距 F 4 0断层 8 ～2 0 m、 工作面范围内煤 层厚度 0 ～l 8 m、 平均厚度 1 2 ． 4 m， 煤层倾角 3 ～ 1 0 。 、 工作面开切眼与停采线高差达 7 2 m， 走向最大 爬坡 1 3 ． 4 。 ， 工作面施工结束后， 在工作面揭露出走 向和倾斜断层 6条和两个无煤 区， 严重制约和影 响 着工作面的生产和矿井效益， 工作 面主要 构造特征 见表 3 。 2 1 0 1 工作面的生产情况 1 0 1 工作 面选用 Z F S 4 0 0 0 ／ 1 7 ／ 2 8液压 支架 、 配 套 A M--5 0 0型采煤 机割 煤和两 台 S GZ --7 3 0 ／ 3 2 0 刮板输送机运煤 ， 工作面 自开切眼回采推进 3 0 0 m 时， F 1 0 1 4 、 F 1 0 1 5 、 F 1 0 1 6断层相继出现在工 作面中。由于多条断层 同时出现在工作 面， 造成底 板岩石凸起 ， 工作面沿底板布置， 再加上生产管理中 一 味强调前后输送机平整 ， 工作面沿倾斜方向破坚 硬底板 范 围延 长 到 1 1 0 m， 占工作 面 总 长 度 的 7 8 ． 6％， 破底板厚度平均在 1 m以上， 其中2 ． 5 m 以上的全岩达 8 m， 使 工作面产量 由 5 ． 8万 t ／ 月下 降为2 ． 1 万 t ／ 月， 并且 机械故障频繁 、 生产极度 困 难。工作面无法继续 回采 ， 经邀请 有关科研部 门论 证， 须停产改造， 停产改造需 3 ～4 个月、 资金投入 收稿 日期 2 0 0 1 -02 0 6 作者简介漕f 傻文 1 9 6 2 一 ， 男， 甘肃靖远人， 靖远矿务局大水头煤矿高级工程师， 从事采矿工程技术工作 2 6 c o a l 3 ／ 2 0 O l 维普资讯 砷0多万元 ， 而改造后工作面储量减少 3 0 万 t 、 可采 期缩短 5 个月、 并造成矿井采掘接续紧张， 后再经论 证分析 ， 采取有针对性的技术措施 ， 通过 3 个月的工 作面调整， 使断层的影响范围由 1 1 0 m降到了最小 程度 破底板长度小于 2 0 m、 破底厚度降到 0 ． 6 m 以下， 全岩段减少 到仅 3 m ， 基本满足 了综 采放顶 煤生产条件， 工作面单产由 2 ． 1万 t ／ 月提 高到 5 ． 4万 t ／ 月， 而在调整期间生产煤炭 1 1 ． 4 万 t 直接 经济效益1 2 0 0 万元 、 间接少投工程款 6 0 0万元 和人 工工资 3 0 0万元 ， 总的经济效益超过 2 0 0 0万元 。 6个月后 F1 0 1 2断层 出现在 工作 面 ， 沿走 向爬 1 1 ． 9 。 的坡度， 预计沿倾斜破底板 6 01 T I 、 全岩达 91 T I ， 通过提前采取技术措施 ， 使其影响程度降到了最小 破 底板 仅2 6 m、 全岩 4 m ， 产量始 终保持在 5 ． 2 万 t ／ 月以上， 保证了生产。 衰 2 大水头井 田断层特征 产状 ⋯⋯ ⋯ ⋯⋯L 驯 柏仲 走向 倾向倾 角／ 一 厘 精左 丹 札 ⋯ 断 层一N 4 6 *- 6 1W 删 ⋯ 南 一 约 潞 糍 盏 ⋯层一 N 25 “- 38“W删⋯ 备 层篓 雾 豪 罐 鑫 F 5 断 层 正 断 层 s w E 6 5 井 田 内 延 伸 约 2 釜 南 小 ’在 m 之 间 ’ 为 扭 性 F 4 6 断 皂 逆 断 层 ～ 50 w s w 70 - 7 5 纵 贯 井 田 部 毒 鬻 酬 触南 逐 渐 韭 落差约0 0 0， 呈 Y ” 字殂在探部 、 台 F 1 2 断层组 逆掩断层N 5 0 。 ～6 0 W S W 3 0 --6 0 在井田拽部延伸2 k m 并为一条断层． 倾角变小 1 5 1 m 。 ．断层带 F 明 1 显 F 2 ．由 碎 裂岩 、 糜棱岩组成。 衰 3 中 1 0 1 工作面断层 特征 ⋯ 产状 ⋯ ⋯⋯ 仆 旺 走向 倾 向 倾角／ - F中 l 0 l l 正 2 0 。 w S W 7 7 进 t 人 g J 1 [ I ]工 作 面 北 部 莲 盖 奁 小 在 ～ m 之 问 属 张 扭 F 中 l0 l 一 2 正 N 25 3 0 。w N E 6 5 -- 70鬈 作 面 湎内 延 伸落 差 东 大 酉 小 I在 1 12 m ； IN F 中 l[I1 3 正 N 2 5 。w N E 7 0 ～ 80斜 穿 工 作 面 约 7 ∞ m 蠡 萎 、西 大 ， 在 ～ H m 之 间 r 向 东 逐 F 中 I O 一 ～ 3 0 。w N E 7 0 斜 穿 工 作 面 西 部 嚣 差 要 言 _ 牺 F 中 l0 l 一 5 正 w N E 7 2 斜 穿 工 作 面 西 部 萋 ] m ’ 向 东 逐 渐 尖 F中l 0 l 一6 正 7 3 。 w N w 7 2 倾斜穿过工作面 落差 2 - 7 m 3 工作面高调整的技术方案 3 、 1 j k 真分析、 核清构造产状和影响范围。 通过反 复论证。 制定有针对性的技术方案 I 对运输巷采取挑顶垫底措施 ， 挑顶 量在 0 ． 4 ～I ． 4 m， 转载机和端头架等按 1 3 ． 5 。 爬坡， 底座 和顶梁调整成为高抬头仰采、 略大于运巷坡度， 同时 最大限度地缩小与过渡架的错茬台阶 ， 见 图 I 。 图 I 1 0 1 工作 面挑顶垫底剖面 2 工作面沿倾斜方向调整前输送机起伏坡 煤 第 1 0卷 第 3期2 7 维普资讯 度 ， 使其与底板构造趋势相一致 必要时 ， 工作面目 采推进后设顶梁提柱拉架， 使支架保持顶粱高抬头 仰斜超采高 2 ． 6 ～2 ． 8 m 回采 ， 同时每个循环进度 将支架底座呈台阶状提高 5 0 -8 0 m m， 以减少采煤 机割底板量和减少构造影响。 3 工作面 中部 出现正断 层， 在断层 落差不 大 ， 煤层较厚时 ， 为了减少切割岩石 ， 一般应丢弃部 分三角底煤 必须采煤机切割的顶底板 岩石 ， 布置 中底部三花眼装小药量放松动炮 ， 减轻采煤机负荷 和故障及移架滞后引起的架前片帮 冒顶。 3 ． 2 严密组织 、 强化管理 ． 做到技术措施到位 。 任务 责任到人 1 根据断层破碎带易冒顶 ， 采取追机拉架 、 拉架后伸出伸缩梁 ， 全封闭顶煤 、 控制住顶煤方法。 十分必要时， 还可增设临时前粱加强柱， 防止架前片 冒和出现死架。 2 严格管理 、 保证正规循环作业， 加快推进 度 ， 减小矿压对煤壁的破坏程度和支架拉移难度。 3 落实机 电设备 的检修制度 、 提高检修质 量 ， 同时对放松动炮段的设备采取有效 的防护措施 、 确保设备完好和正常运行。 4 体会与建议 综采放顶煤技术以其显著的优势 ， 得 到了广泛 的应用和推广 ， 使煤矿开采技术发生了一次飞跃 ， 但 对于在复杂地质条件下， 有许多技术难题需要探索 和解决。现根据该矿在 1 0 1工作面对复杂地质条件 下综采放顶煤工作面的技术管理实践提 出几点粗浅 建议 I 综放工作 面设计施工时 ， 要在充分论证 、 广泛收集各种地质资料 的基础上 ， 考虑综放设备多 、 重量大、 安装搬运困难的实际， 从为回采创造良好条 件出发 ， 设计施工优化合理 ， 使各种构造影响降到最 ， J 、 。 2 技术服务和生产施工要牢固树立超前意 识 ， 及时准确地做好地 质预测预报 条件许可时 ， 要 发挥高分辩率地震勘探 的效能 ， 超前提 出有针对性 的技术措施和方案 ， 真正体现技术服务于生产 技术 指导生产的作用 3 强化现场管理 ， 实现正规循环作业 、 加快 工作面推进度 、 减少工作 面矿压显现、 缩小构造带影 响， 确保工作面的单产 。 4 选择合理的工作面参数 工作面长度和采 放 比 和回采工艺 放煤步距和放煤方式及顺序 ， 以 发挥机械化的能力 ， 提高单产和回采率 ， 获得较好的 经济效益 。 5 对于小断层较多， 底板 不平整， 而煤层 又 较厚的工作面 ， 为了减少煤炭灰分及含矸 ， 可采取尽 量少切割岩石， 适当丢弃三角底煤， 并允许． 【 作面实 际“ 底板” 有一定起伏的方法是可行的， [ 责任编辑 魏晋英] S u b Le v e l Ca v i n g M i n i n g Te c h n i qu e i n Co mp l i c a t e d Ge o l o g i c a l Co nd i t i o n XI E J u n - we n D a s h u i t o u C o a l Mi n e ， J i n g y u a n h a l , d i n i n g u t e z 2 u ， 且 7 3 0 9 1 3 C T t i n a Ab s t r a c t I a s h u i t o u c o g l mi n ei s a d e s i g ne d c o a 1 mi n e t h1 0 5 0t h r o u s a n dt l a p r o d u c t i o n c a p a c i t y。 t h i s c a d mi n e a d o p t s mi n i n g me t h od o f t h e t a l l e s t 0 n c e ． f i r s t mi n i n g 1 o l wo r k f a c e wi t h 1 0 4 0 r n l o n g， 1 4 2 m i n c l i n e d wi d t h ， f o u n d s i x f a ,At a t wo r k f a c e 。 t h i c k n e s so f o 0 a l s e a l i s i s d i ffe r e n t a b o U t 0～1 8 m ， C O a 1 i S s o f t ， r o o f i S e a s y t o f a l I ， fl o o r H n d u l a t i n g， t a e t o n i c d e v e l o p i n g， a n d t wo p l a c e s i s n o c o a l a r e a ． Af t e r a c t u a l mi n i ng 3 0 0 m i n wo r k f a c e ， b e e mu 8 s e v e r _ a t f a u l y wa s f o u n d i n wo r k f a C e a t a n e t i me ， i t c a u s e s c o n v e x o f f l o o r r o c k， ma k e s wo r k f a c e i n c l i n e d 1 1 0 m ， l m h e i g h t ， a l 1 s e c t i o n r o c k r e a c h 8 m ， ma k e s g r e a t d i f f i c u h t o WO r k f a c e p r o d u c t i o n Af t e r t h i s t e c h i q u e i s d e mo n s t r a t ed ， t a k e s me a s u r e s ， s t r e n g t h e n s ma n a g me n t ， a n d g a i n s g o a d p r o d u c t i v e a n d e con o mi c r e s u l t ． Ke y wo r d s s u b l e v e l c a v i n g mi n i n g；comp l i c a t ed g e o l o g i c a l c o n d i t i o n；mi n i n g t e c h n o t o g y 2 8 C o a I 3 ／ 2 0 1 维普资讯