“三软”薄煤层预掘巷道过断层技术实践及应用

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  [摘 要]断层构造是制约采掘活动尤其是“三软”薄煤层采掘作业的重要因素,为确保施工安全,不得已常常采取工作面搬家、重新开切眼或局部补眼,造成丢三角煤,致使回采率降低、采掘接替失调,造成吨煤成本增加、降低了生产效益。本位采用预掘巷过断层技术能有效的解决过断层时顶板问题,促进安全快速过断层,保证了工作面的正常回采,实现了薄煤层特殊地质段开采的安全高效。
  [关键词]“三软”;薄煤层;预掘巷道;过断层技术
  中图分类号:TD849 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)36-0624-01
  1 工程地质概况
  祁南煤矿7122工作面在准备期间共揭露断层9条,受断层影响,工作面曾退后130m重开切眼,现工作面范围内共揭露断层4条,均与工作面斜交,且落差均超过2.0m,故对工作面的回采影响较大。主要断层情况见表8-1。
  根据综采工作面过断层的方式,对落差较大的断层采用另开切眼的方法重新布置工作面回采;对落差较小的断层,采用平推硬过的方法开采。采用另开切眼不仅需要投入大量切眼掘进及维护费用,而且工作面搬迁需停产很长时间,制约了工作面高产高效;采用平推硬过的方法时,不仅煤质下降,工作面生产效率大幅降低,而且过断层时工作面顶板极难管理,生产存在安全隐患。结合祁南煤矿7122工作面地质生产条件,提出工作面通过落差在2~2.5m的断层采用在断层带预掘巷通過方法。因地制宜,通过加强支护管理等措施确保了快速高效过断层,避免了搬家倒面造成的大量经济损失。
  2 预掘巷过断层技术
  采用提前预处理断层方法,可以使工作面过断层时既不影响安全生产,又不影响煤质,有利于工作面高产高效。具体做法是:在断层中通过预掘巷道的方法采出断层面两侧的煤岩,并采用有效支护手段维护其围岩稳定。工作面不断向前推进并与断层预掘巷对接后快速通过,形成工作面断层预掘巷快速通过技术。由于断层预掘巷受到工作面前方移动支撑压力和初次来压与周期来压的持续影响,同时又处于断层破碎带中,其维护比一般回采巷道困难得多。
  2.1 应用预处理方法时断层落差范围
  根据实际条件和经验,在处理断层时一般巷道宽不超过,巷道起坡或下坡时,坡角,则最大断层落差为:=2.57m,如图1所示。当实际的断层落差不大于时,可采用断层预掘巷的方式快速通过断层。
  2.2 预掘巷的实施方案
  若掘进回采巷道时工作面发现断层,提前把断层岩石部分挖出,对挖出的空间(巷道)进行支护。当回采工作面推至断层处时,过断层就变成了过空巷,当工作面距空巷40 m时,在空巷内提前支设单体液压支柱以加强支护,综采工作面所用的运输机、采煤机等设备仰角或俯角20°时能够顺利通过。
  2.3 工作面过断层巷道布置
  当断层的落差小于时,在断层内预掘巷道,其工艺如图2所示,预掘巷道采用锚网索联合支护,可有效控制断层破碎区。
  3 断层预掘巷支护分析
  工作面前方断层预掘巷支护效果除受巷道围岩性质、原岩应力、巷道断面形状等因素影响外,还受工作面动压的影响。当断层预掘巷处于工作面前方移动支承压力影响范围以外时,仅受原岩应力影响,采用一般的锚网支护即可;当断层预掘巷随工作面推进而进入支承压力影响范围内时,为防止集中应力对锚网索支护结构的破坏,必须进行加强支护;随着工作面继续推进,断层预掘巷进入支承压力峰值区及工作面顶板运动直接影响区,为防止预掘巷顶底板过度变形,使工作面顺利通过此巷,还需进一步加强支护。
  (1)工作面前方移动支承压力的影响范围为40m。当断层预掘巷处于支承压力影响范围之外时,巷道压力不大,可采用锚网支护即可。
  (2)当断层预掘巷进入工作面动压影响范围之内,巷道围岩应力逐渐增加,最终达到峰值。支护设计采用锚索加强支护。
  (3)当工作面接近并即将割透断层时,工作面基本顶断裂回转动能直接作用于断层预掘巷,伴随断层预掘巷一侧煤帮被采而形成断面形状的剧变,巷道围岩变形破坏不可避免,此时还需采用液压单体支柱加强支护来阻止围岩进一步变形并防止围岩垮落。
  4 效果分析
  祁南煤矿71煤层受断层影响较大,而且顶板比较破碎,采用预掘巷过断层技术能有效的解决顶板问题,促进安全快速过断层,保证了工作面的正常回采,实现了薄煤层特殊地质段开采的安全高效。
  参考文献
  [1] 王传身,付彬.综放工作面过断层技术研究与实践[J].煤矿现代化, 2006,(03).
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  [3] 樊继强,赵军.综采工作面过断层开采技术探讨[J].山东煤炭科技, 2002,(01).
  [4] 汪忠江,于会军.采煤工作面采用加固技术过断层破碎带的实践[J].煤矿安全,2008,(06).
  作者简介
  于兵(1985.2-),男,安徽淮北人,2008年毕业于中国矿业大学采矿工程专业,本科,现主要从事采矿方面的生产与管理工作。
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