开采煤厚变薄地段加强煤质管理方法的探讨.pdf

l o o圳差钟技 2 0 0 6 年增刊 开采爆厚童簿沾饭加绳爆属管理方法钓探讨 济宁市金桥煤矿沙元涛马争力张香兰 摘要3 煤由于冲刷造成煤厚变化较大，为提高资源回收率，必须薄厚兼采，但受采煤工艺所限，必然影响煤岩质量，多种方 法并用，加强煤质管理取得了较好的经济效益。 关键词煤厚变化顶板管理开采工艺 济宁市金桥煤矿地处山东省济宁市金乡县境内，井田东 西长7 9 k m ，南北宽3 6 k m 。1 9 9 7 年2 月建井，开拓方式采 用竖井开拓，设主、副两个井筒，主井兼作回风井，井口锁口 标高 3 7 ．2 m ，采用走向长壁倾斜分层下行跨落采煤法开采。 矿井累计探明资源储量2 6 9 9 6 万t ，截至2 0 0 5 年底存有可采 储量7 3 7 8 万t ，开采损失1 3 ．4 6 万t ，以3 煤为主要开采煤层， 平均煤厚5 ．2 8 m 。 1 含燥地层 目前，济宁市金桥煤矿开采水平一4 3 0 ，主要布置在一采 区，采区内经钻孔实际揭露的地层自下而上分别为奥陶系、 石炭系、二迭系、侏罗系、第三系、第四系。其中主要含煤地 层为石炭系上统太原组及二迭系下统山西组。 1 石炭系上统太原组 c 3 t 。本组为一套海陆互相沉 积，厚度1 5 1 ．7 0 1 8 1 ．0 0 r a m ，平均厚度1 6 6 ．2 2 m ，南部剥蚀严 重，仅有少量残留。厚度变化较大。主要是由深灰色、灰色、 黑色泥岩、砂岩、砂质泥岩、石灰岩和煤组成。其中石灰岩1 3 层。多数为中厚层状，是地层对比的重要标志，尤其以三、 五、八、十灰最稳定，全区发育，是可靠的标志层。 本组含煤可达1 6 层，是该区的重要含煤地层，自上而下 依次编号为4 、6 、8 、9 、1 0 、1 1 、1 2 、1 2 3 、1 4 、1 5 、1 5 ”1 6 、1 6 下、1 7 、 1 8 、1 8 下煤。其中1 5 、1 6 、1 7 煤三层为全区可采或全区大部可 采煤层，1 2 下煤为局部可采煤层，其余均为不可采煤层。 2 二迭系下统山西组 P l S 。为本区的主要含煤地层， 厚度4 9 ．1 0 ～8 8 ．2 4 m m ，平均7 2 ．4 6 m 。由灰白色砂岩，灰色粉 砂岩、黑色泥岩及组成，粒度明显粗于下伏的太原组和上覆 的下石盒子组，特别是3 煤顶板砂岩厚度大，粒度粗；底板砂 岩层理发育，中细粒砂岩与泥岩呈互层状，且生物扰动现象 和虫迹，可作为辅助标志层。山西组含煤2 ～3 层，自上而下 依次为2 煤、3 煤、3 下煤，其中3 煤为主要可采煤层，分布于 本组中下部，厚度大，较稳定，厚度一般为O ．9 8 ～9 ．9 0 m ，平均 5 ．2 8 m ，煤层结构简单一复杂，煤质好。 一采区实际揭露的3 煤局部煤厚变化较大，而3 煤缺失 的原因因素较多，主要为冲刷和缺失。根据一采区实际探测 揭露表明3 煤顶板多为灰白色的中细粒长石石英砂岩，成熟 度中等。常分叉而相变为泥岩、砂质泥岩。顶板砂岩在近煤 层顶处常见到具塑性变形或撕裂状的泥质包体炭化面及煤 屑，具有明显的冲刷特征。虽然煤厚变化较大，但为提高资 源回收率，金桥矿对薄煤层予以回采。由于受开采工艺等因 素的影响，往往造成煤炭含矸率过高，煤质变差，直接导致煤 炭价格降低，经济损失较大。 21 3 9 1 工作面煤厚变化对煤质的影响 1 3 9 1 工作面希置在一采区南翼，走向长5 7 0 m ，切眼长 1 5 0 m 。根据回采巷道材料道和溜子道揭露煤厚变化范围为 1 ．7 2 ．8 m ，煤层自溜尾向溜头方向逐渐增厚，为提高单产， 加快开采进度，提高回收率，选用4 M G 一2 0 0 W I 型采煤机普 采，支护选用D Z 2 5 和D Z 2 8 型单体液压支柱配合金属绞接顶 梁护顶，煤厚低于2 ．3 m 的地段用D Z 2 5 型单体，煤厚高于2 ．3 m 的地段用D Z 2 8 型单体，全部垮落法管理顶板。 1 3 9 1 工作面自2 0 0 5 年5 9 月，煤厚变化较稳定，但至 2 0 0 5 年1 0 月，发生了很大的变化，经分析主要是古河床冲刷 造成的，最薄处仅为0 ．9 m 。该段煤厚在．工作面的切眼里自 5 m 增长至2 1 m ，然而4 M G 一2 0 0 W 1 采煤机的滚筒简直径 1 ．4 m ，开采过程中割刀必然需破岩而进，导致割刀易损坏，开 采速度放慢，煤的含矸率增大，灰分超高。发热量降低，不能 保证煤炭质量。 3 改迸开采工艺严格管理确保煤质 3 ．1 严格支护质量加强顶板管理 根据煤厚变化的实际情况，在煤厚0 ．9 ～1 ．5 m 的地段选 用D Z l 5 型单体液压支柱支护；在煤厚1 ．5 ～2 ．3 m 的地段选 用I Y z 2 5 型单体液压支柱支护；在煤厚2 ．3 2 ．8 m 的地段选 用D Z 2 8 型单体液压支柱支护。所有支柱均穿铁鞋，挂防倒 绳，特别是在不同型号支柱的过渡范围内要将顶板联网密 实，加大支柱密度，且液压压力达压，加强顶板的管理。 3 ．2 及时调整前后滚筒的高度避免破岩 采煤机滚筒直径1 ．4 m ，所以采煤机落煤时要时刻注意 薪暴露顶板和煤厚变化情况，适时调整前后滚筒高度，避免 出现割刀破岩现象，既保护了割刀，又减少了采出矸石量。 3 ．3 打眼放炮强破顶板 在煤厚低于1 ．5 m 的地段，煤层顶板打眼放炮，强行破顶 破岩，待工作人员拣出大块矸石后，再用滚筒采过此段。在 施工时，要求加密炮眼，装少量药，放小炮，增加大块矸石量； 另外还需要工作人员将破、拣、装、运、支、回等工序有机的结 合。其相互制约性很强，要提前做好准备，落实好保障措施。 3 ．4 加大拣矸力度确保煤炭质量 1j 在工作面上，在煤薄地段放炮后，工作人员及时将大 万方数据 2 0 0 6 年增刊 未瞧茬，愀 l O l 深部煤巷支护技术探索 潘西煤矿汶源热电厂毕于业 潘西煤矿刘纯文 关键词深部煤巷锚杆支护斜切圆拱形断面 潘西煤矿4 1 9 6 采煤工作面走向长7 5 4 9 2 0 m ，平均 8 3 9 m ，倾斜长1 2 6 1 4 4 m ，平均1 4 2 m ，倾角1 9 。一3 2 。，平均2 8 0 ， 该工作面处于后四采区第六亚阶段，是后四采区最后一个工 作面，综合机械化采煤。 4 1 9 6 运输巷位于4 1 9 6 采煤工作面下部，4 1 9 6 疏水巷上 部，与4 1 9 6 疏水巷间距1 2 m ，作为4 1 9 6 采煤工作面煤炭运输 用，巷道服务年限1 年，设计布置于十九层煤中，沿中线掘 进，巷道长8 5 0 m 。 4 1 9 6 运输巷地面标高 2 4 3 ．8 一 2 4 4 ．2 m ，巷道底板标 高一7 2 9 ．3 一一7 2 9 ．8 m ，埋深9 7 4 m ，巷道内煤层发育较稳定， 属稳定的中厚煤层，走向1 0 5 0 ～1 1 5 0 ，倾向1 5o - 2 5 0 ，煤层厚 度1 ．0 3 ．3 5 m ，平均2 ．5 5 m ，条痕黑褐色，暗煤为主，镜煤和 亮煤次之，树脂或油脂光泽，层理发育，硬度系数f 1 ．5 ，较松 散，断口参差状或贝壳状，半亮型煤；煤层基本顶为浅一灰白 色中砂岩，坚硬稳固不易冒落，厚1 9 m ，f 6 ；直接顶为灰色粉砂 岩，钙泥质胶结，层理节理发育，性脆易碎易冒落，厚6 ．5 m ，f 3 ～4 ；直接底为砂质粘土岩，灰色到褐色，具有可塑性，遇 水膨胀，厚3 ．6 m ，t 3 一f 4 ；基本底为细砂岩，灰色，坚硬致密，不 含水，厚1 ．4 m ，f 6 一侣。 2 支护形式探索的几个阶段 2 ．1 初步设计及实施 根据原有的支护经验，4 1 9 6 运输巷为初步设计斜顶梯形 断面，巷道净宽度3 ．2 m ，下帮净高度2 m ，巷道净断面8 ．9 0 ， 掘进断面9 ．9 矗，采用锚、网、带联合支护，锚杆为全螺纹钢等 强锚杆，规格为杆径2 0 m m ，杆长2 ．5 m ，金属网长宽 8 ．0 0 ．9 m 菱形金属网，钢带为B H W 一1 8 3 3 型“w ”钢带，锚固 锚杆采用M S K 2 8 ／5 0 型树脂锚固剂。 顶板采用锚杆配西1 2 5 m m 铁托盘联合“w ”钢带压金属 网，两帮采用锚杆配面6 0 0 m m 铁托盘压金属网，支护锚杆间、 排距为8 0 0 8 0 0 r a m ，每条锚杆采用二支M S K 2 8 ／5 0 型树脂锚 固剂加强锚固。 该支护方式应用2 个月，单进为1 5 0 m ，由于煤层倾角大， 巷道上帮高度达到3 ．8 m 以上，给施工带来不安全因素。两 个月后，巷道净宽度由3 ．2 m 压缩为2 ．8 m ，下帮净高度由2 m 压缩为1 ．5 m ，巷道宽度平均月变形量为2 0 0 r a m ，高度平均月 变形量为2 5 0 r a m 顶板下沉量为1 8 0 m m ，底板移近量为 7 0 m m ，有多处巷道顶板断裂，存在冒顶危险，巷道变形使掘 进工作进展困难，需停工进行开扩整修。 2 ．2 支护形式的初步探索 将原有的斜顶梯形断面改为切圆拱形断面，锚、网、带联 合支护，增强顶板受力能力，减小巷道变形量。 巷道净宽仍为3 ．2 m m ，切圆弧拱高为巷道宽度的0 ．2 5 0 ．4 ，根据巷道宽度及顶板岩性，切圆弧拱高定为9 0 0 m m , 切 圆拱形巷道上肩窝部高度达到煤层顶板，根据煤层厚度、倾 角及巷道布置设备的高度确定巷道墙高为2 ．3 m ，巷道净断 面9 ．6 矗，掘进断面1 0 ．7 m 2 。 锚杆、金属网、钢带、铁托盘等支护材料不变，根据顶板 形状，将“W ’’钢带做成圆弧形，紧护顶板。顶板采用锚杆配 垂1 2 5 n m a 铁托盘联合“W ，’钢带压金属网，其它工艺不变。 该支护方式应用2 个月，单进1 0 0 m ，巷道净宽由3 2 0 0 r a m 压缩为2 ．8 8 m ，下帮净高由2 m 压缩为1 ．8 m ，巷道宽度平均月 变形量为1 6 0 r r m a ，高度平均月变形量为1 0 0 r a m 顶板下沉量 为3 0 m m ，底板移近量为7 0 m m ，在巷道埋深达到9 0 0 m 以上 的情况下，该支护方式能满足安全生产要求。 4 1 9 6 运输巷煤层平均倾角2 8 0 ，该支护方式岩石掘进量 为掘进量的2 ／3 ，掘进煤质差，掘进单迸只有8 0 m ，造成了矿 井采掘接续紧张的被动局面。 下转第1 0 3 页 块矸石拣出，扔向老塘，严禁让大块矸石上溜子。 2 在溜子道，派专人拣矸，严禁矸石进入皮带。 3 在皮带运输大巷，派专人拣矸，严禁矸石进入煤仓。 4 在地面的筛选楼车间，派专人拣出大块矸石，严禁矸 石进入块煤煤仓。 4 结语 济宁市金桥煤矿经过1 1 、1 2 月份的开采实践，通过改进 开采工艺，制定各项施工措施，并严格管理，很抓落实，提高 了资源回收率，减少了煤炭含矸率，降低了煤炭灰分，确保了 煤炭具有较高的发热量，保障了商品煤质量，使煤炭价格每t 吨上升了8 0 ～1 0 0 元，多创造经济效益约5 0 0 万元。 作者简介沙元涛男，工程师，1 9 7 0 年生，毕业于徐州煤炭 工业学校，水文与工程地质专业，现供职于济宁市金桥煤矿。 万方数据