煤礦大采高綜采工作面過(guò)沖刷帶技術(shù)探討

1、    煤礦大采高綜采工作面過(guò)沖刷帶技術(shù)探討    摘要：在煤礦開采過(guò)程中，沖刷帶構(gòu)造是一種常見的地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型，當(dāng)綜采工作面遇到?jīng)_刷帶構(gòu)造時(shí)，會(huì)對(duì)煤礦的采煤作業(yè)造成影響。文章以實(shí)際工程為例，結(jié)合工程的具體情況制定了高綜采工作面過(guò)沖刷帶的措施，取得了良好的施工效果，保證了施工安全。關(guān)鍵詞：煤礦開采；沖刷帶；綜采工作面；房采；回采 ：a：td325 ：1009-2374（2016）36-0208-02 doi：10.13535/ki.11-4406/n.2016.36.1031 案例介紹某礦井工作面回風(fēng)巷道的高度為3.8m，寬度為5.3m，掘進(jìn)長(zhǎng)度為3265

2、m，巷道施工至距離切眼正幫497.1m時(shí)遇到?jīng)_刷帶，沖刷帶硬度很大，掘進(jìn)時(shí)使用松動(dòng)爆破和降低巷道高度的方式通過(guò)。在掘進(jìn)至距離切眼正幫1215m、1371m時(shí)揭露有兩處沖刷帶，第一處沿掘進(jìn)方向長(zhǎng)度為51m，煤層最薄位置為2.81m，第二處掘進(jìn)方向揭露的長(zhǎng)度為81m，煤層最薄位置只有1.48m，兩處沖刷帶硬度比較大，都為中細(xì)砂巖。工作面定向探測(cè)布置圖見圖1所示：2 在綜采工作面的過(guò)沖刷帶進(jìn)行工作開展的基本方案在實(shí)際工作開展過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)工作面沖刷帶分布和煤層的基本厚度進(jìn)行深入探測(cè)，而因?yàn)闆_刷帶順著工作面的延伸超過(guò)了800m，所形成的沖刷范圍極廣，并且其中存在較大的無(wú)煤區(qū)域，若采取松動(dòng)爆破的方式將會(huì)

3、對(duì)設(shè)備產(chǎn)生極大的損傷，該種狀態(tài)下所形成的生產(chǎn)效率較低，風(fēng)險(xiǎn)較高，對(duì)于煤質(zhì)倘若新掘出的切眼直接甩過(guò)沖刷帶，則又會(huì)造成沖刷帶和巷三角內(nèi)的大量煤炭資源浪費(fèi)?；诖?，在煤炭實(shí)際開采過(guò)程中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行分段回采，并采取房采的方式對(duì)三角區(qū)域的煤炭進(jìn)行回收，并形成以下方案：2.1 方案一對(duì)于沖刷區(qū)域的煤柱回收應(yīng)當(dāng)直接使用跳采和房采相結(jié)合的方式進(jìn)行。在此過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)在距離回風(fēng)巷大約1100m的位置進(jìn)行掘進(jìn)，并采取跳采的方式進(jìn)行切眼作業(yè)，并對(duì)原有的作業(yè)面進(jìn)行重新劃分，分別命名為一、二兩個(gè)綜合采取工作面。在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中對(duì)于兩個(gè)開采區(qū)中回風(fēng)巷道和回撤通道以及跳采切眼等區(qū)域的煤柱進(jìn)行回收，在房采巷道則應(yīng)當(dāng)采取自跳采鋪輔回

4、撤通道以及跳采切眼開口的方式，對(duì)雙巷的兩翼煤柱進(jìn)行回收。2.2 方案二通過(guò)跳采和房采相結(jié)合的方式完成對(duì)沖刷區(qū)域煤柱的回收。第一作業(yè)面的回風(fēng)巷道到切眼的距離為681m，在此過(guò)程中應(yīng)當(dāng)分別掘進(jìn)第一作業(yè)面的縮面主輔回撤通道和第二作業(yè)面的主輔回撤通道，從而在兩個(gè)通道之間施工形成一條跳采輔助道路。與此同時(shí)，將沖刷帶到切眼之間的煤柱布置為刀把工作面。兩個(gè)工作面的寬度分別應(yīng)當(dāng)為330m和150m，所形成的回風(fēng)巷主要用于通風(fēng)和相關(guān)設(shè)備的回撤。而在距離第一回風(fēng)巷切眼1100左右的位置進(jìn)行掘進(jìn)，形成采切眼。此時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)原作業(yè)面進(jìn)行劃分，劃分為三個(gè)綜合采取作業(yè)面，分別命名為第一、第二、第三作業(yè)面，其中對(duì)于第一綜合作業(yè)

5、面回風(fēng)巷道、跳采回撤通道、跳采切眼以及沖刷帶等之間的三角煤柱采取房采的方式進(jìn)行回收。其中房采一區(qū)的巷道應(yīng)當(dāng)使用單布置兩翼的方式進(jìn)行回收，而其他區(qū)域則應(yīng)當(dāng)從跳采輔回撤通道和跳采切眼開口位置開始，通過(guò)雙巷布置兩翼的方式完成煤柱的回收。通過(guò)對(duì)上述兩種方案的準(zhǔn)確比對(duì)，在實(shí)際使用過(guò)程中應(yīng)當(dāng)使用整體效率較高和回采效益較高以及掘進(jìn)成本較低的第二種方案。3 在過(guò)沖刷帶采煤中使用的關(guān)鍵技術(shù)在該煤礦的工作面過(guò)沖刷帶施工過(guò)程中，所涉及到的關(guān)鍵技術(shù)主要分為兩種，即：對(duì)于綜合采取工作面和房采區(qū)域的科學(xué)確定；對(duì)于綜合采取工作面局部沖刷帶使用方法的確定。3.1 對(duì)于綜合采集工作面和房采區(qū)域的確定考慮到?jīng)_刷帶所產(chǎn)生的直接影響

6、，在確定綜合采集區(qū)域工作面回采區(qū)域時(shí)必須同時(shí)考慮煤層厚度、回采率、最小回采高度、搬家倒面巷道的尺寸以及安全管理的難度等多種因素。受到設(shè)備尺寸的直接影響，要求回采通道的最低高度為3.8m，此外還要求工作面在實(shí)際安裝過(guò)程中凈高度達(dá)到3.6m，而貫通回撤過(guò)程中，主回撤通道的高度不得低于3.8m?；诖耍瑧?yīng)當(dāng)充分結(jié)合沖刷帶附件煤層的基本厚度，完成回采區(qū)域的科學(xué)劃分。3.1.1 對(duì)于縮面通道的設(shè)置。保證采煤工作面快速貫通的基礎(chǔ)便是主回撤通道順著煤層頂板的布置高度應(yīng)當(dāng)3.7m，在主回撤通道掘進(jìn)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)使用連采機(jī)拉動(dòng)厚度為0.3m的厚泥巖，從而有效保證施工的順利進(jìn)行，此時(shí)的主回撤通道要求凈高度必須>

7、3.8m。在采面貫通過(guò)程中，只需使用采煤機(jī)局部清掃0.1m厚度的煤層底板便可以保證其正常推進(jìn)，并不需要進(jìn)行大量割巖或者放炮，在該種情況下，安全管理的難度大大減小。對(duì)于輔回撤通道的掘進(jìn)應(yīng)當(dāng)距離主回撤通道大約25m，實(shí)際掘進(jìn)位置的煤層厚度必須小于巷道尺寸，從而確保其不會(huì)對(duì)正常施工造成影響。3.1.2 對(duì)于跳采通道位置的設(shè)定。在第二工作面回采區(qū)域確定過(guò)程中必須在第一工作面布置的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)回采煤量的最大化，從而有效保證平面面積的最大化。在運(yùn)輸巷和主回撤通道以及沖刷帶外側(cè)等多個(gè)區(qū)域共同形成的直角三角形煤柱中，以最大矩形面積理念為指導(dǎo)，要求所形成的工作面長(zhǎng)和寬分別為280m和150m。3.1.3 對(duì)于跳采

8、切眼位置的確定。在第三工作面中，采取跳采切眼的方式主要是因?yàn)樵趯?shí)際運(yùn)輸過(guò)程中考慮到運(yùn)輸巷煤層厚度和沖刷帶對(duì)于采集面產(chǎn)生的巨大影響，倘若將切眼全部布置于沖刷帶的外側(cè)，將會(huì)造成極大的資源損失，因此應(yīng)當(dāng)將跳采切眼部分布置于沖刷帶內(nèi)側(cè)，從而減小沖刷帶對(duì)于采集工作面形成的巨大影響。在此基礎(chǔ)上，最終確定運(yùn)輸巷切眼的實(shí)際位置，實(shí)現(xiàn)煤炭產(chǎn)量的進(jìn)一步提升。3.1.4 對(duì)于房采區(qū)域和回采參數(shù)的確定。房采區(qū)通常會(huì)處于綜合采集區(qū)巷道圈定范圍之內(nèi)，此外受到連采機(jī)截割和錨桿機(jī)支護(hù)高度的影響，要求房采主輔巷以及支巷確定的煤層厚度應(yīng)當(dāng)>2.2m。房采主輔巷道的寬度應(yīng)當(dāng)>5m，高度則應(yīng)達(dá)到4m。 3.2 綜合采集工

9、作面超過(guò)局部沖刷帶的基本方式3.2.1 采取調(diào)整采高法。在工作面煤層的厚度超過(guò)回采設(shè)備的最低高度時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用降低采高的方式通過(guò)沖刷帶、其中第一工作面的采煤機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中要求高度>4m，在沖刷帶的影響區(qū)域，煤層的厚度一旦>4m，則應(yīng)當(dāng)順著頂部和底部返回到正常采高高度。3.2.2 對(duì)于采煤機(jī)截割巖石法的使用。在工作面沖刷帶為斷面，并且斷面面積<0.5m2或者寬度<0.3m的堅(jiān)硬穿刺沖刷時(shí)，則應(yīng)當(dāng)使用采煤機(jī)對(duì)巖石進(jìn)行直接截割。而當(dāng)沖刷帶巖石硬度和寬度較大，但是煤層底板的巖石硬度較低時(shí)，則應(yīng)當(dāng)使用臥底的方式通過(guò)沖刷帶。在實(shí)際工作過(guò)程中要求工作面的臥底深度不能0.3m，并且需

10、要平緩過(guò)渡以確保支架架型以及初始支撐力。3.2.3 對(duì)于淺孔預(yù)裂爆破法的使用。倘若沖刷帶斷面面積較大，不能通過(guò)降低采高和直接截割的方式推動(dòng)工作開展時(shí)，則應(yīng)當(dāng)使用局部淺孔預(yù)裂爆破法完成巖石的松動(dòng)或者破碎。在此過(guò)程中要求爆破孔的深度應(yīng)2m，仰角則10°。在沖刷帶的巖石厚度<0.8m時(shí)，要求應(yīng)當(dāng)使用單排孔進(jìn)行施工，反之則應(yīng)當(dāng)使用雙排孔。爆破孔相互之間應(yīng)當(dāng)間隔成為三花布置，并采用毫秒延期電雷管串聯(lián)的方式完成起爆。在實(shí)際爆破之前應(yīng)當(dāng)形成詳細(xì)安全的施工計(jì)劃，并保證其能夠完全落實(shí)，與此同時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行必要的保護(hù)，從而保證施工現(xiàn)場(chǎng)所有施工人員和設(shè)備的安全性。4 最終應(yīng)用效果對(duì)比4.1 回

11、收率大大提升通過(guò)縮面之后，采用綜合采集布置的方式，使得全工作面的回采煤量大大增加，從而有效減少采空區(qū)域留下的煤柱。4.2 實(shí)際掘進(jìn)的工程量顯著較少采取綜合采集的方式極大地減少了房采施工過(guò)程中必須掘進(jìn)的大量主輔巷和支巷，進(jìn)而使沖刷區(qū)域的巷道掘進(jìn)數(shù)量大大降低，最終實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)成本的有效控制。4.3 提升工作效率，減小施工時(shí)間在使用縮面布置之后需要進(jìn)行多次回撤和縮面，最終使得工作面回采的時(shí)間大大增加，但是因?yàn)椴扇≡摲N方式使得掘進(jìn)的工程量大大降低，從而使得綜合采集面的安裝投產(chǎn)時(shí)間整體提升，最終實(shí)現(xiàn)工作面采掘總工期的縮減。4.4 提升效益采取全新方式能夠使得掘進(jìn)成本減少超過(guò)500萬(wàn)，而搬家的成本卻使得投入的成本增加了1600多萬(wàn)，與此同時(shí)考慮到增加的產(chǎn)煤量能夠直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益5000多萬(wàn)，綜上分析，可以發(fā)現(xiàn)效益得到大幅提升。5 結(jié)語(yǔ)綜上所述，本工程在對(duì)比方案一和方案二兩種施工方案后，最終選擇了方案二進(jìn)行施工，工程施工后取得了良好的施工效果，保證了煤炭質(zhì)量和設(shè)備質(zhì)量，有效降低了經(jīng)過(guò)沖刷期的安全風(fēng)險(xiǎn)和生產(chǎn)風(fēng)