伪斜柔性掩护支架过构造异常带开采.pdf

l 第 2 2 卷第 1 期 2 O O 3年 1月 煤炭技术 Co a l Te e h n o l o a v V’ 1 ． 2 2． N 0 l J a n． ． 2 0 0 3 伪斜柔性掩护支架过构造异常带开采 王世仓，赵生贵 国投新 集能源股份有 限公 司 新 集三矿 ，安徽 淮南 2 3 2 1 0 0 摘要 “ 长走向、 大段高” 工作面的构造处理是确保安全回采的关键， 本文着重从构造的预测、 探测、 构造的架下处 理 、 工作 面的巷道布 置等方面作 了必要的阐述 。 关键词 采煤工作面；柔性掩护支架；构造异常带 中图分类号 Ⅱ 8 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 8 8 7 2 5 2 o 0 3 O l 一 0 0 2 7 0 3 O 概况 八里塘井 田位于阜凤断层及舜耕山断层的断夹 块内， 属阜凤逆 冲断层 的上覆系统 ， 井 田走 向近东 西 ， 中部呈倾伏倒转褶 曲形态 ， 倒转 轴标高 一3 4 0 m 一 5 5 o m， 现开采的一水平位于倒转轴上翼 ， 地 层 倾角5 0 9 0 o ， 地 质构 造较复杂。井 田东部和西部 地层倒转 ， 南倾 ， 其 中东部倾角 2 5 。 一5 5 。 ， 西部倾 角 6 5 o一7 5 。 。 井田内区域性构造为阜凤断层 F 2 和阜凤分支 断层 F I ， 阜凤断层与 阜凤分 支断层性 质相似 ， 逆 性， 落差 l 0 0 0 m， 南倾， 倾角 3 5 o 6 0 ， 在井田东西 两端合并。 井田内共有大 中型 断层 l 0条， 其 中正 断层 3 条， 逆断层 3条 ， 扭性 断层 4条 ， 落差 0 2 2 0 m、 错距 3 0 m 3 0 o m， 多具压性。 矿井位于井田中部 ， 1 9 9 6年 1 0月投产， 设计年 产 6 0万 t 。 2 0 0 0年 实 产 商 品煤 6 8万 t ， 去 年 达 8 2万 t ； 该矿选用伪倾斜柔性掩护支架采煤法 ， 采用“ 大段 高 、 长走 向” 布 置 回采 工作 面 ， 工 作面 正 常走 向长 5 0 o m 8 0 0 m， 最大达 9 6 0 m； 工作面正常区段高度 为 如 m 5 0 m， 最大达 7 2 I l l 以上。 1 小构造的分布特征 工作面 内的小构造指对正常回采有较大影响的 小断裂、 小褶 曲和煤层厚度变薄带等 。断裂构造按 性质 ‘ ． 分 为正断层 、 逆 断层和扭 性断层 ， 其 中正断 层 、 逆断层多呈走向展布 ， 与煤层夹角较小， 影响宽 度 5 m 1 0 m， 水 平错 距 正 常 1 ． 0 m 5 ． 0 m， 延 展 长 度约 1 0 0 m 3 o o 1 11 ， 有很强 的掩蔽性 ； 扭性 断层 以 N E向为主 ， 左旋 ， 具压性 ， 与煤层夹 角 6 0 。 8 0 ， 垂 向上延展 1 5 m一3 0 m。褶 曲构造多伴生有小错动和 煤层厚度变薄带等 ， 有明显的错动趋势 ， 一般底板突 出、 鼓起、倾角突然变缓到 l 5 o 3 5 o ， 煤层及其顶板 需对其机理 和设计方法作进一步的研究和探索。 6 ． 2 切眼顶板下沉控制 依据机巷顶底板相对位移量观测结果， 切眼高 度设 计时最大相 对位移量取 3 0 0 m m． 但导峒 刷宽 后 ． 巷道跨度有 2 ． 8 1 1 1 增大至 4 ． 7 11 1 ， 切眼顶板急剧 下沉 ， 局部达 5 0 0 m m， 为此采取了以下措施。 1 加强顶板监控 ， 在顶板下沉量较大处增打金 属锚杆和锚索。 2 采用外注式单体液压支柱与钢绞顶梁在切 眼中间沿倾 向打顺 山棚， 局部打点柱护顶。 - ‘ - ●h- ． ‘⋯● ． -● _● - ．- ．_ ．_ ● ～ ⋯ ●～． 1． ● 6 ． 3 切眼上端头支护 为满足进架要求 ， 切眼上端头最大 支护断面达 3 0 l n 2 ， 为确保安全． 采取以下措 6 瓿 1 补打锚索。 2 沿进架路线弯道采用单体支柱配合 l l 工 字钢 长梁加强支护。 6 ． 4施工 机具 由于施工时顶 、 帮锚杆安装使用不同机具 ． 效率 不高 ， 限制了掘进速度 ， 实现掘锚一体化 ， 提高单进 ， 是值得研究的课题之一。 Pr a c t i c e o f c u t h o l e b o l t s u p po r t a t l i g ht f a c e i n l o o s e n s o f t s e a m 0 J i n ． y o n g Z h u x i mu h u a n g C o a l M i n e ， H u a i b e i Mi n i n g I n d u s t r y G r o u p ， S u x i a n 2 3 4 1 1 1 ， Ofi m Ah s t r e t D i r e c ti n g to t h e s p e c i a l g e o l o f y e o n d l t i o n s o f 8 41 5 f a c e c u t l i n Z h t 1 ．X J a l lz h u , r lg c c - a l b l i n e ， t h e e 】‘ p e e l c ∞ o f b o l t i n gp port w i l h n l e s h i n t i m mu c h d fi c k e r s 0 f l 8 咖 】a ， e i n t r o d u c e d ， a n d t h e O t m t o f r o a d w a y s u p p o r t i s a l s o a n aly z e d． Ke y wo r d s n mc h t h i c k e r s o f t s e a m；b o l t s u p p o r t ；e x p e r i e n c e 收稿日期 2 0 0 2 0 9 2 o ； 修订 日期- 2 0 0 21 1 一O l 作者简 介 王世仓 1 9 7 1 一 ， 1 9 9 2年毕业 于原淮南 矿业学院 ． 现 在国投新集三矿从事技术工 作n 维普资讯 1 2 8 煤炭技术 第 l 期 具 有揉皱 、 破 碎 和挤 压变 薄现 象 ； 褶 曲构 造 多呈 走 向 展 市 ， 带状 ， 带 宽 4 m一8 m， 延 伸 长度 l 0 0 m 2 5 0 m． 对旧采影响较大 构造 变薄带 相对宽缓 。 正常 8 m l 5 l 】 1 ． 延 伸长 度 1 0 0 m 3 0 0 m i l l ， 带 内煤厚 变 薄 。 局部 尖灭 ． 但边缘变 化较 突然． 且 多发育在顶底板坚硬、 局部 应力 集 中的 I 】 一2煤 层 中 。 2 工作 面 的构造处理 工作 面 内的构 造 处 理 是 保 证 “ 长 走 向 、 大 段 高 ” 开 呆的关 键 。要 根 据 不 同 的构 造 特 征 ． 针 对性 的采 取 处理 方法 ， 并在 做好 超前 预测 和 超 前探测 的同时 ． 着 重做 好架 下处 理 工作 2 ． 1 构造的预测和探测 工作面内的小构造 ， 特别是走向构造， 常常不易 揭露 ， 加 强 预 测 尤 为 重 要 ． 预 测 方 法 主 要 有 以 下 几 点 一是 根 据工 作 面的测 量 资料 ， 分 析煤 层 的产 状变 化 ． 分析构造发育的可能性 ． 预测构造的展布规律和 影 响程度 ； 二 是根 据 局部 构 造 应 力 的分 布 特 征和 构 造的发育特征， 掌握构造的展布规律， 推测工作面内 部可能发育隐伏构造的位置和性质 ； 三是依据现有 巷道 中实际揭露的小断层 、 煤层厚度变薄带 、 煤层破 碎带等一系列异常带 资料 ， 推测工作面 内部可能存 在的隐伏构造 ； 四是在预测的隐伏构造位置施工探 眼 、 探 巷 或打 钻探 测 。 由于煤 层 底板 相对 较 为稳定 ， 探眼 、 探巷应尽可能靠近底板侧施工 ， 必要时应加密 控制。 2 ． 2合理选择支架类型 伪倾斜柔性掩护支架采煤法 ， 主要依据支架在 重力作用下 自由下落 的原理 ， 并借助一定外力 改变 其下放轨迹 ， 达到 回采的 目的。根据新集三 矿的开 采经验 ， 对倾角大于 6 5 。 、 厚度大于 3 ． 0 m的 中厚煤 层及厚煤层应选用单根“ 一” 字型支架或两根及两根 以上搭 接的 “ 一 ” 字型 支架 ， 单 根支 架长 度分 别 为 2 ． 8 m、 3 ． 0 m、 3 ． 2 m三种 规格 ， 用 l l 矿用 工 字 钢加 工 ， 搭 接长度不得小于 1 ． 4 m； 3 ． 0 m以下的 中厚煤 层 ， 宜 选用 “ ’ 字型 掩护 支架 ， 但煤 厚小 于 1 ． 3 m 时 ． 不宜 用掩 护 支架 开采 。 煤 厚 变薄 或 工 作 面 过 构 造 异 常带 时 ． 应适 当改 变支 架型 号 ． 但每 米 变 化 幅度 不 得 超 过 0 ． 3 m。 如 果 幅度过大 ． 将增加工作 面管理难度， 易造成窜矸等不 安 全隐患 。 2 ． 3 架下构造处理 架下构造处理是伪倾斜柔性掩护支架过构造异 常带的关键， 要根据不同的构造类型 ， 选用不同的施 工方法 ， 在确保正常生产的同时， 最大限度的回收煤 量． 保证煤质符合要求。 2 ． 3 ． 1 局部拆 斜 架 工作面 内的斜 切断层 ， 水平 错距小 ， 延伸长度 短 ， 与工作面夹角大 ， 处理这类断层多采用局部拆斜 架方法 ， 即待工作面刮矸厚度达 1 ／ 4架宽或超过 0 ． 4 m且有增加趋势时 ， 停止下放 ， 调平 支架 ， 并 由机巷 向平架段施工高眼； 高眼向上继续 回采 ， 高眼 向下拆 除斜 架 ， 拆 下 的架 料 打运 到机 巷 。 2 ． 3 ． 2 施 工腰巷 【作 面 内的 同 向逆 断层 、 反 向正 断 层 和 褶 曲 变 化 带 等 。走 向与煤 层 相近 ， 延 伸长 度 1 0 0 E ll 3 0 0 I n ． 当错距 大 于 2 ／ 3煤 厚或 局部 煤 层倾 角小 于 3 5 。 、 错动 趋 势 大于 架宽 时 ， 工作 面商 接 回采 不仅进 度 慢 、 回采 率低 ， 而且支架容易 吊斜 、 撕开或窜矸等 ， 这时应根 据实际情况施工腰巷 ； 腰巷应布置在构造带下部 。 既 作为上段的机巷 ， 又作为下段的风巷 ， 将工作面分 为 上 下 两个小 区段 ， 实 行联 合 开采 如 图 1 。 帆善 a 立面 圈 罔 1 1 2 1 3 0 8工 作而过走 2 ． 3 ． 3直接 回 采 位于 风巷 的斜 切 断层 ， 如 果错距 小 于 2 ／ 3架宽 、 延 伸长度 小于 l ／ 2区段高 度 或 f } 7 设断 层煤 柱 不 合理 时， 应直接 回采 。直接 回采时 ， 要先探明断层的赋存 特 征 ， 预 测 支架 过 断层 位 置 ， 并适 当缩 小 架 宽 摆架 时应尽量靠近煤层顶板或底板 ， 必要时可破部分岩 石 ， 在支架接 近断层带前 ， 应调 整支架 仰 角 ， 加长 架下 点眭或改用单体液压支往， 以增大支架的移动步距 当支架下放到断层带时 ， 应分别在煤层底板或顶板侧 加 密点柱 ， 在另 一 侧施 工炮 眼 ， 炮 眼 深度 以伸 出架 外 1 5 0 i n ff l 一2 0 0 m i l l 为宜 ， 并尽可能在 同一平 而 内。 2 ． 3． 4跳 采 当斜切断层在工作面内的延伸长度超过 l ／ 2段 高或错距大于煤层厚度时 ， 应考虑跳采。跳 采时在 收作眼和开切眼之问施 工风沟 风沟断面与平架地 沟 相似 ， 上部 用坑 木 和笆 片盖 严 ， 作 为收作 时 的 回风 通道 ， 并提 前 扩摆 放架 ， 提 高 接替速 度 如 图 2 。 图 2 WI 1 0 1 3 0 1 工 作而过斜 } 刀 断层示意 同 2 ． 3 ． 5施 工联 络 石 门 在采 区一翼或井 田边界附近， 工作面过大 中型 斜切断层的主要方法是施工联络石门 联络石门分 集 巾联 络石 门和 分煤 层 群 联 络石 门 两种 ．集 中联 维普资讯 _ 第 2 2卷第 1 期 2 O O 3年 1 月 煤炭技术 Co a l Te c h n o l o _w Vo 1 ． 2 2 ． N f ， l J 珊1 ． ． 2 o 【 3 矿 井通风 系统改造的优化选 择 张启超 ，孙俊 东2 ，王海春。 ，吴国栋。 1 ． 平庄煤 业集团公 司 六家 ．内蒙 赤峰 0 2 , 1 0 7 6 2 ． 平庄煤业集团公 司 古 山矿 ，内蒙 赤峰 0 2 , 10 7 6 3 ．1 l L 煤业集团公 司 风 水沟矿 ．内蒙 赤峰 0 2 4 0 7 6 摘要 论述 了风 水沟煤 矿一采 区通 风系统现存问题 及 造 方案 的 优化选 抒 ， 改造后 的 矿井通风 系统 取得 了 良好 的安全效 果和经济效益 。 关键词 通风 系统 改造 ；安全 ；经 济 中图分 类号 T D 7 2 文献标 识码 A 文章编号 1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 0 3 O 1 0 0 2 9 0 2 0 前言 “ 一 通三防” 是煤矿安全生产 的重 中之重 ， 合理 的矿井通风系统是防治瓦斯 、 煤尘 、 自燃发火事故的 关键， 是实现矿井安全生产 ， 提高效 益的根本保障。 平 庄煤 业 集 团公 司风 水沟煤 矿 一采 区通过 通风 系统 改 造达 到 了矿井 通 风 网络合 理 ， 动 力与 网络 匹 配 ． 通 风压力分布适宜 ， 更新后的主要通风机高效节能， 从 而 保证 了矿 井 通风 系统 安 全稳 定 可靠 。此 次通 风 系 统 改 造为该 矿 一采 区 的长远 发 展规 划 和安 全生 产起 到了重要作用。 1 矿井基本概 况 风水沟煤矿一采 区设 计生产能力 6 万 t ／ a ， 实 际生产能力为 8 0万 t ／ a ， 矿井 相对 瓦斯 涌出量 4 ． 8 m 3 ／ t ． 属低瓦斯矿井。根据 已开采的各煤层实践证 明． 均发生不程度的火灾 ， 发火期 1 3个月， 按煤的 自燃倾向性划分属于 自燃发火煤层 。矿井通风方法 为中央并列式 ， 通风方式为抽出式 ， 改造前该矿井采 用 4 7 2一l l N 0 2 0 B离心式 主要通 风机 ， 其额定风 量 3 8 0 0 m 3 ／ m i n ； 电机功率 2 1 0 k W， 主轴转数 7 1 0 r ／ rai n ； 额定 风压 2 3 8 l P a 由于该区生产能力不断加大 ， 致使采场接续 比 较紧张， 生产工作面过早向二水平过渡 ， 矿井需风量 ． _ ．●‘． ．．．．● ． ．． ． ●h ⋯ ●” ．． ． ● ． _． ． ● ．．． ．● ． ● ． _ ． _， ●_ ，． ． ’ h _● ， ● ， ● _ ●_． ． ● ～ ‘ ● ● ‘ 一● ‘ - ． 络石门采用大联台布置， 有利于提高运输能力 ， 简化 巷道布置方 式和运输 系统 ， 改善作 业环境 ； 分煤层 群 联络石 门采用小联合 布置 ， 可以少掘岩 巷， 施 工 、 维护简单 。总之施工联络石 门是长走向工作 面 过大中型斜 切断层 的有效途径 ， 但布置方式应考 虑 断层的性质、 煤层的赋存特征 、 采区的巷道布置和运 输方式 以及断层与煤层的展布规律等。另外 ． 还要 考虑 巷道 的 用途 ． 如运 输联 络 石 门宜 集 中布置 ． 回风 联络石门宜分煤层 群 布置。联络石门应布置在断 层 外侧 ． 回采 时 可 留设 石 门煤 柱 ． 内 外侧 单 独 回采 ， 也． 可 跳采 。 断增 加 ， 通 风 系统 改造 前 矿井 所需 风量 已达 5 1 7 4 I r t ／ I n i r l ； 而 矿井 实 际 风量 仪 为 3 2 5 4 m ／ rai n ， 尚 缺 l 9 2 C m 3 ／ m i n 。为确 保矿井安 全生产 ， 对矿井通 风系 统 行 改造 已迫 在 眉捷 2 矿 井通风 系统 改造 方案 的优 化选择 2 ． 1 通风系统改造方案 根据现有 的通风状况和通风技术参数 ， 在满足 生产实际需要， 确保通风 系统安全 、 经济 、 技术合理 和 矿井 远 发展 规划 的前 提下 ， 拟定通 风 系统 方 案 。 并对主要通风机进行改造或更新。 第一方案 在现风井下部施工一 长为 4 4 0一 n的 回风 下 山 ， 巷 道 断面 Sl 1 ． 4 m 2 。该 回风 下 山 与 二 水平 回风 石 门连 接 ， 以达 到 减 小 矿 井 回风 段 通 风 阻 力的 目的。为保证通风能力 ， 对现有主要通 风机转 数增 加 ， 实现 矿井 所需 风 量。 第二方案 在第一方案的基础上， 更换 47 2一 l l N O 2 0 B离 心 式 主 要 通 风 机 ． 选 用 G 4 7 3 1 1 N O 2 8 D离心式主要通风机 ， 电机功 率 5 2 0 k W． 主 轴转数为 5 8 0 r ／ ra i n ， 额定风压 3 9 0 3 P a ， 额定风量 6 6 O O I n 3 ／n l i n 。 第三方案 施工 回风下 山后 ， 再开凿一长为 2 2 0 i n的风井井筒 ， 该风井与回风下山连接 ， 与现风井并 联使用 ，使矿井通风阻力进一步降低。主要通风机 ‘ ● ‘⋯ ● ‘． ．． _ ’ ． ． ● h ．． ●‘ ． ． ●． ．．●_⋯●h ． ． ． ●～ ． 3 结语 总之 ， 根据现 场 实 际 ， 针对 性 采 取 有 效 措 施 ， 最 大 限度 的减少 构 造 影 响 ， 是 柔 性 掩 护 支 架 过 构 造 异 常带开采的关键。“ 长走 向、 夫段高” 工作面增加 r 工作面可采储 量， 延长 了服务年 限， 减 少 l『采 区煤 柱 、 工作 面 区段煤 柱 及机 巷 保护煤 柱损 失 ， 为提高 采 煤工 作 面机 械化 程 度 、 保 证矿 井 稳 产 高 产 提 供 r可 能 。但工 作 面 内部 隐 伏 构 造增 多 ． 特 别 是 在 井 田边 界和 倒转 轴 附近 ， 地 质 构 造 对 工 作 面 正 常 回采 的 影 响 越来 越 突 出。 收稿 日期 2 0 0 20 9 1 6 ； 修订 日期 2 0 0 2一I I 一 0 l 作者 简介 张启超 1 9 6 7一 ． 男 ， 1 9 9 1 年毕 业 『 啄黑龙江矿业学院 采矿工援 系 ， 现在六家煤矿安榆科从 现场技 术I 理工作 一 维普资讯