采煤工作面過斷層技術(shù)研究-采煤工作面過斷層方法

采煤工作面過斷層技術(shù)研究:采煤工作面過斷層方法

1工作面根本地質(zhì)概況皖北煤電集團(tuán)公司百善煤礦在安徽省濉溪縣境內(nèi)，礦區(qū)面積約22.5平方公里。礦區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦，地面平均標(biāo)高為+30m左右，歷史最高洪水位+30.5m。本井田共發(fā)育2個(gè)可采煤層，即6煤層和52煤層。6煤層位于山西組中部，為我礦主采煤層，煤厚0m～5.51m，平均厚度2.85m，煤厚變異系數(shù)30.8%，屬于單一中、厚煤層，構(gòu)造較簡(jiǎn)潔，全區(qū)可采，為穩(wěn)定煤層。

64北部煤柱工作面位于六四采區(qū)東北部。該工作面為采區(qū)煤柱，其風(fēng)巷沿原綜采工作面收作線布置，機(jī)巷為原采區(qū)皮帶機(jī)巷，原采區(qū)軌道巷為其進(jìn)料運(yùn)輸路途，工作面范圍內(nèi)煤層賦存總體穩(wěn)定，煤層底板賦存標(biāo)高-105.4m～-196.2m。百善主體向斜從工作面中部穿過。煤層厚度大局部在2.6m～3.3m，一般煤厚3.0m。煤層傾角5°～13°。該工作面總體來看，煤層賦存穩(wěn)定，煤質(zhì)較好，煤層厚度在2.6m～3.3m之間。

2工程現(xiàn)狀

工作面采空區(qū)采納全部跨落法處理，依據(jù)煤層頂、底板巖性及煤層厚度，選用ZH2600/22/32Z型整體頂梁組合懸移液壓支架，支架配備φ140mm雙向液壓支柱4根，每根支柱支撐力650KN。

型號(hào)說明：ZH2600/22/32Z

Z-產(chǎn)品類型代碼：支架；

H-第一特征代號(hào)：滑移；

2600-額定工作阻力：KN；

22-最小支護(hù)高度，2.2m；

32-最大支護(hù)高度，3.2m；

Z-整體頂梁。

工作面推動(dòng)到如圖1所示位置時(shí)，可以看到橫穿工作面有三條斷層，分別為F6410-1、F6410-2、F649-3，其中F6410-2這條斷層經(jīng)過改造對(duì)工作面回采已無影響，工作面如何過F649-3這一斷層是工作面面臨的首要問題。

3方案比擬

針對(duì)工作面實(shí)際遇到的問題，經(jīng)過分析，有如下幾個(gè)方案：

方案一、工作面改造，如圖1所示在F649-3外側(cè)做一跳壓切眼，工作面回采至斷層旁邊后進(jìn)展跳采。

該方案能保證煤質(zhì)，在工作面頂板管理上具有很大優(yōu)勢(shì)，較為平安，但是工作面須要跳采，要在約80米跳壓切眼內(nèi)進(jìn)展安裝，工作面回采至斷層旁邊時(shí)須要停采，先撤除原工作面支架、設(shè)備等再進(jìn)展回采工作。這樣就導(dǎo)致工作面不能進(jìn)展連續(xù)開采，對(duì)礦井產(chǎn)量有必須影響，同時(shí)需投入設(shè)備較多，而且跳壓切眼進(jìn)展掘進(jìn)作業(yè)時(shí)與采煤工作面共用進(jìn)料、出貨系統(tǒng)，相互有必須的影響，工序較為繁瑣，同時(shí)該改造方案僅僅是解決這一條斷層的問題，工作面回采后期仍需面臨這個(gè)問題。

該方案實(shí)施過程中須要工作面進(jìn)展甩采，工作面所運(yùn)用的為整體組合梁支架。甩采角度有限，工作面遺煤較多，又增加了新掘進(jìn)巷道、安裝、撤除等本錢，經(jīng)濟(jì)本錢較高。

方案二、沿?cái)鄬泳蜻M(jìn)，利用掘進(jìn)巷道掘處斷層巖石，工作面回采時(shí)該巷道作為老硐處理。該方案就是利用新掘巷道把斷層給“吃”掉，依據(jù)斷層狀況來看，只能有限的削減工作面回采過程中的采矸量，無法徹底處理斷層，同時(shí)還面臨工作面過老硐的狀況，無法從根本上解決問題，同時(shí)增加了掘進(jìn)及工作面回采期間的頂板管理難度。平安及經(jīng)濟(jì)本錢較高。

方案三、工作面正常回采，在圖1中A位置增加出矸裝置，即在聯(lián)巷內(nèi)安裝一臺(tái)鏈板機(jī)，鏈板機(jī)機(jī)尾和皮帶機(jī)機(jī)尾相搭接，工作面過斷層時(shí)采納分次爆破的方法，通過人工限制使工作面煤矸分流，出煤時(shí)利用原系統(tǒng)出貨，出矸時(shí)利用該系統(tǒng)把矸石裝車，從而實(shí)現(xiàn)有效的排矸。

經(jīng)過比擬，方案一本錢較高，對(duì)礦井產(chǎn)量有必須的影響。方案二在技術(shù)上可行，但是該斷層范圍較大，無法徹底掘出巖石，同時(shí)沿?cái)鄬邮┕ぞ蜻M(jìn)期間頂板管理有必須的風(fēng)險(xiǎn)。方案三，本錢較低，同時(shí)能解決前方另一斷層面臨的問題，工作面回采至斷層時(shí)限制好工作面的放炮依次，實(shí)現(xiàn)煤矸分流，該方案較上述2個(gè)方案可行性高，同時(shí)對(duì)礦井生產(chǎn)接替不會(huì)造成較大影響，亦保證了煤質(zhì)。

4詳細(xì)方案設(shè)計(jì)

經(jīng)過上述方案比擬已經(jīng)確定采納方案三，如下圖在64皮帶機(jī)巷〔64北部皮帶機(jī)巷與64北部軌道巷之間〕安裝一臺(tái)鏈板機(jī)，鏈板機(jī)機(jī)尾與64皮帶機(jī)巷內(nèi)皮帶機(jī)機(jī)尾相搭接，鏈板機(jī)機(jī)頭位置在64北部軌道巷四岔門處，利用64北部軌道巷該處的車場(chǎng)進(jìn)車皮進(jìn)尺接矸作業(yè)，工作面出煤時(shí)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，待到工作面出矸時(shí)，工作面的鏈板機(jī)和64北部皮帶機(jī)巷內(nèi)的皮帶機(jī)巷正常運(yùn)轉(zhuǎn)，64皮帶機(jī)巷內(nèi)的皮帶機(jī)打倒車，把矸石轉(zhuǎn)載至新裝鏈板機(jī)內(nèi)，通過此鏈板機(jī)裝載至車皮內(nèi)，最終實(shí)現(xiàn)工作面的排矸完成。如下列圖所示：

5平安技術(shù)措施

上述方案的應(yīng)用解決了工作面過斷層時(shí)煤矸的分裝分運(yùn)難題，保障了煤質(zhì)，但是工作面仍需過斷層，受斷層影響，頂板較為破裂，須要采納如下措施保障工作面的平安回采。

1〕支護(hù)要求

①移架時(shí)要按中線移架，支架應(yīng)保持一條直線，其偏差不得超過±50㎜，支架垂直頂?shù)装澹淦畈坏贸^±5°。

②支架跟煤層頂板支設(shè)，局部煤層厚度小于2.4m時(shí)，采納破底的方法，保證支柱有必須伸出量幸免形成死柱；煤層厚度超過3.0m時(shí)，采高限制在3.0m內(nèi)，保證支柱有必須的伸縮余量。

③支架頂梁要與頂板平行，相鄰支架間隙40㎜〔±10㎜〕，每組支架初撐力不低于740KN，每根支柱初撐力不低于185KN〔12MPa〕。

④煤幫側(cè)立柱與刮板機(jī)溜槽的距離不小于200mm。

2〕單體支柱

①由于工作面形態(tài)不規(guī)那么，在工作面機(jī)頭段和機(jī)尾段運(yùn)用單體支柱協(xié)作鉸接頂梁支護(hù)進(jìn)展支護(hù)。即運(yùn)用DZ-28型液壓?jiǎn)误w支柱協(xié)作HDJA-1200型金屬鉸接頂梁，齊梁齊柱形式，一梁一柱后定位800/400mm進(jìn)展支護(hù)頂板，正常生產(chǎn)時(shí)采納“三·四”峒管理。

②工作面支柱、頂梁應(yīng)編號(hào)管理，牌號(hào)清楚。支柱打成一條直線，排距1200mm〔±101mm〕，柱距500mm〔±101mm〕；端面距不大于200mm，新暴露頂板要?jiǎng)偤眠M(jìn)展支護(hù)。

③支柱支設(shè)應(yīng)垂直頂?shù)装?；工作面有傾角時(shí)支柱應(yīng)有必須迎山角，迎山角為3°～5°，工作面支柱必需全承載。

④支柱要支設(shè)在實(shí)底，底板松軟，支柱鉆底量大于101mm時(shí)要穿柱鞋，初撐力不得低于90kN〔11.5MPa〕，缺乏的要進(jìn)展二次補(bǔ)液。

⑤工作面配齊水平銷，掛梁后水平銷要打滿勁，水平銷應(yīng)水平插入頂梁牙口內(nèi)，嚴(yán)禁將水平銷立插，正常狀況下的插入方向是小頭朝工作面上方，制止用木楔或其它物品代替水平銷。

⑥煤層改變時(shí)，必需剛好更換適應(yīng)采高的支柱，防止支柱超高或壓死，活柱最小伸出量不少于200mm，最大伸出量應(yīng)比該型支柱活柱最大伸出量少101mm。

⑦不得運(yùn)用折損的坑木，損壞的頂梁和失效的支柱，一旦損壞馬上更換。工作面頂梁掛設(shè)平直，梁大頭垂直指向煤壁，梁與梁之間相互平行，過頂材料勻稱排列。

⑧煤壁采納單體支柱背幫管理，臨時(shí)支柱的位置應(yīng)不阻礙架設(shè)根本支柱，根本支柱未架設(shè)好不準(zhǔn)回撤臨時(shí)支柱。

⑨背幫必需做到煤幫、上幫、老塘全部封閉，且上幫必需打背幫支柱〔打在頂梁上〕，升足勁。嚴(yán)防上幫煤壁片幫傷人。

⑩單體支柱棚與懸移支架連接處間距不大于300mm，之間落差不大于300mm。連接處在老塘側(cè)可運(yùn)用多根單體支柱抹角背幫，防止出現(xiàn)竄矸現(xiàn)象。

3〕過頂要求

正常狀況下每棚不少于6根塘柴棍、2片小笆；頂板破裂及逮煤頂、偽頂?shù)囟渭訌?qiáng)過頂，每棚不少于8根塘柴棍、4片小笆。勻稱過在上、下兩棚之間，過頂料橫跨兩梁，不得出現(xiàn)脫檔現(xiàn)象。頂