泉店煤礦大傾角“三軟”煤層綜放開采分析與研究

1、泉店煤礦大傾角“三軟”煤層綜放開采分析與研究 10-06-20 14:55:00 編輯：studa20作者：楊寶成 王景余 楊垂 陳成宇 郭國(guó)化摘要:大傾角、“三軟”煤層綜放開采時(shí),巷道采用架棚支護(hù),圍巖變形量大,生產(chǎn)過程中,設(shè)備易出現(xiàn)上竄下滑,端面煤巖易片幫、冒頂,影響了工作面的正常生產(chǎn)。針對(duì)回采過程中出現(xiàn)的技術(shù)難題,從回采巷道布置與支護(hù)方式、回采工藝、煤巖活動(dòng)規(guī)律、設(shè)備穩(wěn)定性控制等方面進(jìn)行分析研究,確保了大傾角、“三軟”煤層綜放工作面的安全高效生產(chǎn),取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 關(guān)鍵詞:大傾角;“三軟”煤層;綜放開采;分析研究 Abstract: The large angle,

2、the “three soft” coal caving, which lead to a large quantity of rock deformation, the production process, equipment move up and down easily. Faced with these technical problems, we studied from the roadway layout and the support means recovery process, the law of coal and rock activities, equipment,

3、 stability control to ensure a safe and efficient production. Actually, we achieved good economic and social benefits from the technology. Key words: angle;“three soft” coal seam;caving;analysis 112050工作面概況 泉店煤礦位于禹州煤田東部,礦井年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力120萬(wàn)t。12050首采面主采煤層為山西組下部的二1煤層,厚度為2.8 m8.07 m,平均厚5.44 m,傾角為2738,平均33,煤的堅(jiān)

4、固性系數(shù)值f=0.15,屬于簡(jiǎn)單煤層結(jié)構(gòu),局部地段煤厚變化大。12050采面標(biāo)高在-510 m-420 m之間,工作面地面標(biāo)高為+118.74 m+122.87m,瓦斯含量小于4 mL/g,屬于低瓦斯采面。在二1煤層頂板上方4 m5 m范圍內(nèi)賦存二3煤(厚0.4 m1.4m),偽頂零星分布,直接頂板以砂質(zhì)泥巖、粉砂巖為主,厚度一般1.5 m5 m,抗壓強(qiáng)度為32.3 MPa,抗拉強(qiáng)度為1.67 MPa;泥巖頂板次之,厚度一般為1 m3 m,抗壓強(qiáng)度為16 MPa,抗拉強(qiáng)度為1.14 MPa;老頂以細(xì)粒、中粒砂巖為主,厚度為012.33 m,一般在2 m以上, 抗壓強(qiáng)度為126.6 MPa,抗拉

5、強(qiáng)度為5.85 MPa。 2巷道布置及支護(hù)方案 該工作面采用偽傾斜長(zhǎng)壁布置,下順槽超前上順槽距離10m,工作面長(zhǎng)度153 m,考慮斷層煤柱留設(shè)、采區(qū)壓力大和資源回收的需要,切眼距離DF03斷層平距27 m,停采線距離上順槽甩車場(chǎng)10 m,距離下順槽甩車場(chǎng)134 m。 上順槽斷面為不規(guī)則梯形,支護(hù)采用12#礦用工字鋼+錨網(wǎng)+錨索+錨索工字鋼托梁聯(lián)合支護(hù),上口寬3.5 m,下口寬4.57 m,上幫高3.6 m,下幫高1.8 m,斷面積10.73 m2。 下順槽分為不規(guī)則梯形和半圓拱形巷道兩段,其中,不規(guī)則梯形巷道的支護(hù)采用12#礦用工字鋼+錨網(wǎng)+錨索+錨索工字鋼托梁聯(lián)合支護(hù),上口寬3.97 m,下

6、口寬4.98 m,上幫高3.8 m,下幫高1.6 m,斷面積11.64 m2;半圓拱形巷道的支護(hù)形式采用29u型鋼棚+錨索+錨索工字鋼托梁聯(lián)合支護(hù),凈寬4.0 m,凈高3.3 m。 切眼為梯形巷道,支護(hù)采用12#礦用工字鋼+錨網(wǎng)+錨索+單體柱托梁聯(lián)合支護(hù),上口寬7.2 m,下口寬7.74 m,凈高2.6 m,斷面積19.27 m2。 3回采工藝及工作面設(shè)備配套 3.1回采工藝 采用單一走向長(zhǎng)壁后退式綜采放頂煤開采,沿底板回采,全部垮落法處理采空區(qū),工作面循環(huán)進(jìn)尺0.6 m,采高2.5 m,平均放煤高度2.94 m,采放比11.22。 (1)采煤工藝。采煤機(jī)下行割煤前部刮板機(jī)出煤采煤機(jī)空刀上行自

7、下而上移刮板機(jī)、支架頂煤由后刮板機(jī)運(yùn)出自下而上拉后部刮板機(jī)。 (2)進(jìn)刀方式。正常情況下,在工作面端部斜切進(jìn)刀,下行割煤,上行空刀返回,往返一次進(jìn)一刀;頂板破碎時(shí),為了控制頂板垮落時(shí)嚴(yán)重下滑,增加支架的壓力,提高支架的穩(wěn)定性,進(jìn)刀方式改為中部斜切進(jìn)刀,分段下行割煤,上行返空刀(清理浮煤)。 (3)移架方式。由于在支架上方頂煤運(yùn)移速度大,頂煤的變形量大,形成松動(dòng)膨脹層,給控制頂煤穩(wěn)定、防止支架間漏頂增加了難度,并且,支架的每次循環(huán)前移都將加劇一定范圍頂煤的破碎,促使頂煤向松散體發(fā)展,極易造成漏頂,所以在移架上采取帶壓擦頂移架,盡可能保持頂煤的完整性,減少頂煤的過度破碎。移架時(shí),控制頂梁下降量小于

8、200 mm,支架初撐力不得低于24 MPa。 (4)放煤工藝。采用一采一放雙輪間隔等量放煤,兩個(gè)放煤工相距5架,第一個(gè)人放奇數(shù)架,每次放出頂煤的1/2,另一個(gè)人放偶數(shù)架,每次放出頂煤的1/2,循環(huán)兩次,放完頂煤。放頂煤時(shí),不得一次將尾梁收回最大角度,且放煤過程中,要互相配合,盡量不讓或少讓頂煤流出刮板輸送機(jī)之外。當(dāng)有大塊煤卡在放煤口時(shí),則反復(fù)動(dòng)作尾梁,使大塊煤破碎;當(dāng)發(fā)現(xiàn)矸石時(shí),及時(shí)將伸縮板伸出,防止矸石混入煤中,嚴(yán)格執(zhí)行“見矸關(guān)窗”的原則?？拷瞬康姆彭斆汗ひ鶕?jù)后部輸送機(jī)上的煤量適當(dāng)控制放煤量。 3.2工作面設(shè)備配套 采煤機(jī)選用MG200/500-WD1型交流變頻電牽引采煤機(jī),功率500

9、 kW,采高2.3 m3.5 m,額定電壓1140V,截深0.63m,牽引速度:07.1 m/min。 工作面基本支架采用ZF6000/18/28型放頂煤液壓支架,為便于工作面上下端頭的頂板管理和后部運(yùn)輸機(jī)頭、尾有足夠的空間,上下端頭各安裝3架端頭支架,型號(hào)為ZFG6500/18/29H。 前、后部刮板運(yùn)輸機(jī)采用SGZ764/400型刮板運(yùn)輸機(jī),轉(zhuǎn)載機(jī)型號(hào)為SZZ764/200,破碎機(jī)型號(hào)為PCM110。 4回采過程中遇到的難題及解決辦法 4.1漏頂、片幫處理措施 工作面由沿頂回采過渡到沿底回采的鉆底過程中,前期出現(xiàn)了頂板大面積漏頂、片幫。針對(duì)漏頂問題,采取加打落葉松茬頂,隨冒隨茬,頂板茬實(shí)后

10、,工作面再推進(jìn)的方案;針對(duì)片幫問題,采取注馬麗散局部加固,滯后一段時(shí)間后短臂注水,加強(qiáng)煤體板結(jié),降低煤塵等。 4.2支架穩(wěn)定性控制措施 拉架過程中,出現(xiàn)支架下滑、咬架間隙不均勻,支架支撐力不均勻,后部刮板輸送機(jī)整體下滑、飄起,前部刮板輸送機(jī)扎不下去等問題。針對(duì)設(shè)備下滑問題,采取端頭架與下端頭煤幫之間用不少于4根單體做戧柱防止支架下滑,戧柱初撐力要保證6 MPa8MPa;端頭架與上部支架之間用型號(hào)764鏈條連接牢固;利用支架安裝的防倒、防滑裝置或側(cè)護(hù)板千斤頂、調(diào)底座等在移架過程中進(jìn)行調(diào)整,防止支架下滑。處理咬架、倒架、失穩(wěn)、前后錯(cuò)落、蹬空或壓死等情況時(shí),由班隊(duì)長(zhǎng)統(tǒng)一指揮,禁止架下來往行人,調(diào)架時(shí),支柱或千斤頂必須生根合理牢固,供液及移架采取遠(yuǎn)方操作。支架移完后,要用側(cè)護(hù)板協(xié)調(diào)好架間距,待升起支架后及時(shí)打緊伸縮梁挑起尾梁、伸出插板,并將操作手把回到零位。 4.3超前支護(hù)方案 回采過程中,針對(duì)順槽巷道圍巖變形量大,超前加固、替換問題,上順槽距離工作面10 m范圍內(nèi)變形量較大,采取4排單體支柱+鉸接頂梁超前支護(hù)方法,10 m30 m范圍內(nèi)變形量較小,采取2根體支柱+鉸接頂梁超前支護(hù)方法;上順槽替棚段,因其頂板在超前支護(hù)范圍內(nèi),為保證上端頭和安全出口的支護(hù)強(qiáng)度,回撤時(shí),只回撤工字鋼棚棚腿。下順槽距離工作面20 m范圍內(nèi)變形量較大,采取4排單體支柱+鉸接頂梁超前支