煤礦工作面斷裂構(gòu)造的分析與防治

煤礦工作面斷裂構(gòu)造的分析與防治

近年來，隨著綜合采井設(shè)備的發(fā)展，整個采井區(qū)的開采方法越來越成熟、簡單，不僅保證了安全效率，還降低了勞動強度。以補連塔煤礦12420工作面過F7斷層為例,提出綜采工作面落差大于采高斷層的通過方法,為同類地質(zhì)條件的綜采工作面過斷層提供借鑒。1地面工作面地面采空區(qū)補連塔煤礦12420綜采工作面所在煤層為12煤,位于補連塔井田四盤區(qū),居李家灣北東側(cè),趙家渠北西側(cè)。北西方向緊鄰剛回采完畢的12419工作面,南東方向為12404、12405、12406、12407采空區(qū),南西方向切眼以外為12403采空區(qū)。地面標(biāo)高為1260～1305.4m,底板標(biāo)高為1054.0～1102.6m,工作面長2626.0m,寬300.5m,面積為78.91萬m2。12420工作面回采初期對應(yīng)地表物為李家灣居民區(qū),目前已搬遷。工作面采空后,地表產(chǎn)生一定塌陷,將造成地表物破壞。2運順斷層局部特征PASAT-M探測工作面內(nèi)煤巖異常體主要基于地震層析成像技術(shù),該技術(shù)根據(jù)地震波走時或地震波場觀測數(shù)據(jù)對地球介質(zhì)進行反演,獲取探測區(qū)域內(nèi)部介質(zhì)的波速等地震波參量,依據(jù)一定的物理和數(shù)學(xué)關(guān)系反演物體內(nèi)部物理量的分布,最后得到清晰的、不重疊的分布圖形,從而識別探測區(qū)域內(nèi)部的結(jié)構(gòu)及力學(xué)性質(zhì)。12420工作面運輸順槽內(nèi)距切眼628.8m處揭露一正斷層,即F7斷層,回順距切眼860.5m處揭露一F8正斷層(295.7°∠75°H=0.4m)。F7斷層傾向為240°,傾角為59°,落差為4.5m。巷道沿頂、底掘進,斷層巖石巖性為灰白色粉砂巖。工作面該區(qū)段煤厚約為3.55m,斷層面無水涌出。12420綜采工作面圍巖縱波波速平均為3.4m/ms。探測區(qū)域煤巖層總體賦存穩(wěn)定,兩處局部異常主要分布在靠近運輸順槽側(cè)。Ⅰ#負異常體推斷為正斷層F7引起的破碎帶,影響區(qū)域走向長度約166m,傾向長度約146m,其中,I-a區(qū)的破碎程度大于I-b區(qū),對工作面生產(chǎn)影響較大。Ⅱ#正異常體推斷為局部煤巖層,巖性相對致密,完整性較好,最大傾向長度約194m,走向長度約145m,對工作面生產(chǎn)將有一定影響。探測區(qū)域內(nèi),斷層F7落差大于1.0m的延展長度約為150m。斷層見圖1、圖2。斷層破碎帶頂板為錨網(wǎng)+鋼帶+錨索聯(lián)合支護。錨桿支護排距為1.0m,鋼帶排距為1.0m,每排錨桿、錨索總數(shù)不少于6只,見圖3。斷層處巷道高度超過回采時支架支護高度,需要對12420運順斷層超高處進行木垛填充,填充長度24m,在斷層處平行巷道布置7排11#工字鋼(長度為6000mm),每排布置4個工字鋼梁,第一排鋼梁距正幫400mm,最后一排鋼梁距副幫200mm,其余鋼梁排距為800mm,每個工字鋼由3套起吊錨索(?22mm×8000mm)固定,工字鋼下沿到巷道底板距離由3.3～3.6m逐漸過渡。在工字鋼上方緊密充填木垛,道木規(guī)格:150mm×150mm×1200mm。在工字鋼下方鋪設(shè)一層10#鉛絲網(wǎng),用10#鐵絲與工字鋼連接,以防道木墜落傷人。木垛施工時對于不平整的頂板用木楔鋪墊找平,木垛施工后不得傾斜。施工木垛時用鉚釘連接牢固。施工錨索時,樹脂藥卷(錨固劑)必須充分攪拌。錨索外漏長度不超過200mm,孔深允許偏差為0～+50mm?？拙嘣试S偏差為±20mm,錨索安裝后漲拉力在14t以上,抗拔力在22t以上,破斷拉力在35t以上。3采煤機采煤機斷層優(yōu)化方案根據(jù)F7斷層情況分析,結(jié)合12420工作面頂?shù)装逄匦约捌鋲毫︼@現(xiàn)情況,制定2套方案過斷層:①調(diào)整好過斷層的方向,采煤機直接截割巖石通過斷層;②配合采煤機截割煤巖,遇到巖石比較堅硬時,先預(yù)裂爆破,然后采煤機截割通過斷層。3.1直接錯誤(1)工作面在斷層上正坡推進+斷層段采高控制圖4工作面推進到斷層段時,煤機司機必須控制好工程質(zhì)量,保證頂?shù)装迤骄忂^渡,煤機先割底刀,后割頂?shù)?速度控制在3m/min以內(nèi),工作面整體以正坡推進,以5.5°坡調(diào)整好坡度,每刀抬底量不超過100mm,抬一刀平一刀推進。機頭段4#～6#架采高控制好,保證運輸順槽過渡,采高控制在3.0～3.1m。工作面進入斷層段時在斷層上盤內(nèi)推進12m,最厚割矸度為1.7m,預(yù)計在斷層上盤內(nèi)割矸量5000t。在斷層下盤內(nèi)推進35m,最厚割矸度為2.5m。預(yù)計在斷層下盤內(nèi)割矸量21875t。(2)頂頂加頂高確定由于割矸石粉塵比較大,所以煤機行走8～10m后停下,檢查工作面頂?shù)装迨欠衿秸?如平整則將空頂處的架子拉出去,如不平整則煤機退回來重新割頂割底。當(dāng)頂板出現(xiàn)離層或者漏頂?shù)惹闆r時,必須帶壓擦頂拉架,必要時進行二次拉架以縮小梁端距。調(diào)整好架形,保證支架接頂嚴實,沿工作面成一條直線,不允許工作面中部滯后。根據(jù)實際情況調(diào)整運輸順槽內(nèi)的支架和過渡架初撐力,保證不漏頂以及支架間空隙不超過200mm。支架頂梁與頂板平行支設(shè),最大仰俯角小于7°。液壓支架垂直頂?shù)装?偏斜度±5°。端頭支架大腳嚴禁鉆底,以防壓住推移框架使轉(zhuǎn)載機推移困難。(3)把它吐出來保證推出的刮板機沿工作面要平直,在刮板機不竄動的情況下保證工作面每割一刀煤推進度一致,防止出現(xiàn)彎曲型工作面。3.2預(yù)裂爆炸工作面推進到斷層段時,先放炮,然后煤機割煤。割煤、拉架以及推溜工藝同上。3.2.1炮眼接收點及爆破藥卷的裝配工作面炮眼布置見圖4。利用風(fēng)鉆施工炮眼,超挖尺寸不應(yīng)大于150mm,欠挖尺寸不得超過質(zhì)量標(biāo)準規(guī)定。放炮人員進入溜槽進行打眼工作前必須將將周圍支架護幫板完全打出去,溜子閉鎖并上鎖,再將片幫煤、離層煤撬掉。放炮地點及左右5架范圍的電纜、液管、立柱須加以保護。8m炮眼必須與工作面垂直,達到預(yù)裂爆破效果。炮眼裝藥量在250～300g/m。炮眼必須打在支架的正下方,盡量減少矸石飛出。裝配引爆藥卷時,選擇頂板完好、避開電氣設(shè)備和導(dǎo)電體的放炮工作面地點附近進行,嚴禁坐在炸藥箱上裝配引藥。裝配引爆藥卷的數(shù)量以需要數(shù)量為限。裝配引爆藥卷時,雷管必須全部插入藥卷中,嚴禁將雷管斜插在藥卷的中部或捆在藥卷上。雷管插入藥卷后,應(yīng)用腳線將藥卷纏住,以便把雷管固定在藥卷內(nèi),同時必須將雷管腳線扭結(jié)成短路,以防雜散電流引爆。在裝藥前,必須清理炮眼內(nèi)的煤或巖粉,在裝藥時,用炮棍輕輕把藥卷向里推,使藥卷銜接緊密,嚴禁搗實炸藥。3.2.2彎巷道放炮命令①設(shè)置警戒,警戒崗哨的位置要符合安全距離的要求:直巷100m,拐彎巷道70m;②放炮前,班組長須確認所有人員都已撤出警戒線以外,方可下達放炮命令;③放炮15min后,工作面的煙被吹散,放哨警戒人員由布置警戒的班組親自撤回后,人員方可進人工作面工作。3.2.3現(xiàn)場要做好材料的保管工作①爆破連線必須按照規(guī)程執(zhí)行,接頭要清潔并擰緊,線連接完畢后,爆破員再檢查連接是否正確,有無錯誤或漏連;②裝藥時,爆破員應(yīng)手拉直雷管腳線使其緊靠炮眼的眼壁,注意不要把腳線搗斷或搗破腳線絕緣皮;③放炮前,必須認真檢查放炮母線和發(fā)爆器的完好情況;④做好現(xiàn)場的管理,火藥箱應(yīng)存放在干燥無滴水的安全地點,不用時不準打開炸藥箱或撕掉炸藥包裝;⑤不得使用變質(zhì)或嚴重硬化的炸藥,雷管下井前做道通檢查,不同廠家生產(chǎn)的雷管不得串聯(lián)使用。3.2.4裝放炮時的注意事項①由于連線不良造成的瞎炮,可重新連接放炮;②在距瞎炮至少0.3m處另打同瞎炮眼平行的新炮眼,重新裝藥放炮;③嚴禁用鎬刨或從炮眼中取出原放置的引藥或從引藥中拉出電雷管,嚴禁將炮眼殘底(無論有無殘藥)繼續(xù)加深,嚴禁用打眼的方法往外掏藥,嚴禁用壓風(fēng)吹這些炮眼;④處理瞎炮的炮眼爆炸后,放炮員必須詳細檢查炸落的煤、矸,收集未爆的電雷管;⑤在瞎炮處理完畢以前,嚴禁在該地點進行同處理瞎炮無關(guān)的工作。4起爆時的地面爆破12420綜采工作過斷層時先進入斷層上盤,在斷層上盤推進時工作面上部巖石越來越厚,當(dāng)巖石厚度達到1m時煤機割不動,需要預(yù)裂爆破,每隔一個8m深的炮眼布置兩個2.5m深的炮眼,兩個2.5m炮眼與煤壁有一個夾角(65°～75°)。起爆時2.5m炮孔先爆,8m炮孔后爆,利用風(fēng)鉆進行炮眼施工。當(dāng)工作面推進到斷層破碎帶時,整個工作面都是巖石,推進到斷層下盤炮眼布置方法一樣,起爆方法也一樣。預(yù)裂爆破后,煤機割巖比較容易,煤機司機必須要將頂?shù)装甯钇?/p>