综采工作面过断层技术分析

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  [摘 要]断裂构造是煤矿采掘工程常见的地质构造形态,断层给采煤工作面安全生产带来了极大的影响,尤其是大倾角工作面突遇落差较大断层,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。为此,在含断层构造较多的矿区研究工作面安全过断层方法与技术显得尤为重要,采取措施使综采工作面快速、安全通过断层,是综采工作面高产高效必须解决的问题之一。
  [关键词]综采 工作面 过断层 分析
  中图分类号:TD823. 89 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)34-0261-01
  引言
  断层的形成,从力学角度上讲是应力在煤(岩)体中从开始产生→应力积聚→最后释放的过程。因此,在应力释放部位(断层面)及其附近的煤岩层中,会保存一些受力、释放的记录——断层的牵引、伴生和派生现象,这些现象可以证实断裂构造变动及其强度,或预示前方是否存在断层及所在的位置,因此分析判断、记录这些现象对分析判断断层意义重大。
  1 综采工作面过断层方法
  1.1 调整采高法
  当断层上下盘顶底板之间的煤层高度大于设备允许的最小割煤高度时,采取留顶煤或留底煤的方式降低采高。先估算出工作面距断层前方所需要的过渡段,通过调整割煤高度来通过断层实际操作时采取留顶煤或底煤过断层。通过断层后逐步见顶见底开采,恢复原采高,采煤机每刀留顶煤或留底煤的厚度通常为100~150mm。这种方法适合断层面较小的地质条件。
  1.2 采煤机强行截割围岩法
  当断层上下盘顶底板之间的煤层高度小于设备允许的最小割煤高度时,且工作面顶底板围岩比较松软时,采取挑顶或卧底使煤机截割围岩强行通过断层,要求过断层时工作面的采高大于设备允许的最小割煤高度,同时每刀挑顶或卧底量不得超过150mm。这种方案能够保证回采工作面推进速度,但增大了设备损坏率,增加了检修工作量。
  1.3 放松动炮挑顶起底法
  当断层上下盘顶底板之间的煤层高度小于设备允许的最小割煤高度时,且工作面顶底板围岩坚硬,采煤机滚筒割不动时,必须对断层进行超前处理,可采取放震动炮挑顶或起底的方法。放炮时要注意炮孔距预计的挑顶后工作面顶板的距离,距离太小会使顶板受到影响,增加工作面通过时顶板管理的难度。根据观察,深孔爆破裂隙带的直径一般为700mm,通过深孔爆破处理后,采煤机截割阻力将减小,工作面就可顺利通过断层。
  1.4 跳采法
  当断层出现在工作面的两端沿倾斜范围在30m以下时,在工作面沿煤层正常段与断层方位平行开掘一条全煤巷道与材料巷或运输巷贯通,工作面缩面回采躲过断层,随推采随接长工作面的溜子,直至恢复正常;若断层出现在工作面的中部,断层向面内延深的全岩不超2m时,用断层处留垛的跳采方式通过断层,然后打通工作面,与两巷贯通。当回采工作面遇到落差较大的倾向断层时,一般在另一盘重新打切眼,跳过断层重新开采。此方法打破了工作面的正常循环,且通风管理困难,因此应用时需加强过断层期间矿压观测,并加强支护。
  2、综采工作面过断层的方法选择
  虽然工作面过断层的方法相对较多,但不管采用哪种方法,其选择的关键均在于工作面与断层面的夹角和通过层位的控制。通过有效地分析,综采工作面过断层应考虑的因素主要包括如下几条:
  (1)工作面破碎顶板暴露范围。工作面与断层面的夹角应尽可能小,但可调整范围一般不大。
  (2)推进前方梁端顶板和煤壁的控制。无论挑顶起底法或留顶卧底法均应保证梁端顶板处于良好支护状态,不能造成漏顶事故。
  (3)工作面设备的控制。一般来说,根据断层上下盘在工作面揭露状况,一盘若破顶,另一盘可能就会破底,从而保证工作面刮板输送机不会出现陡坡,减少采煤机爬坡困难,避免出现支架歪斜和顶梁错茬咬架的现象。
  (4)断层在工作面出口处的控制。回采巷道掘进过程中或经后期改造,對断层已经处理。回采时,应尽量与其处理方法一致,否则会造成安全出口出现台阶而不畅通。
  3、顶板控制
  托煤顶范围顶板的控制?过断层期间,工作面托煤顶范围是仰斜开采,走向上山角度最大达25~35°,断层影响带顶板破碎煤顶不易控制,容易发生冒顶事故,为此要特别加强对此范围的顶板控制,控制此范围顶板的方法主要是:?(1)降低采高。易冒顶范围的采高降低到刚刚能够通过机组的2.3m左右。(2)人工做好超前支护,提前控制好顶板。(3)用化学法固结顶板——移架之前,把化学剂注入破碎顶板,使其固结。方法有两种,一是粘结锚固锚杆,二是胶结剂固结顶板。(4)?保证工作面“三直一平”,避免因工作面不平直而造成支架的挤架、咬架和倒架现象。(5)合理控制采高,防止支架空顶;减少截深——使梁端距缩短,同时采煤机过后3m之内及时移架。(6)断层带附近顶板破碎,要求采煤机后滚筒割煤后,立即移架,并打出护帮板,挤住煤壁,防止架前流碴冒顶。
  4、应注意事项
  (1)预留煤底能保证架子到断层时与断层下盘高度一致,不致使架子上台,从而缩短过断层时间。未进断层前预留煤底,架子要抓住煤层顶板走,进入断层时,架子要抓住煤层底板走。
  (2)与断层交接处架子预留煤底,但工作面溜子必须缓慢顺延,不使溜子出现急弯,保证工作面溜子好使,不出事故。
  (3)过断层期间,架子要保证完好,不出现自动泄载现象。否则无法控制顶板。机组割完煤后,要及时拉架,滚筒过后伸缩梁马上前伸,防止顶板破碎冒顶。
  (4)对硬帮煤壁打设聚氨脂木锚杆非常必要,能有效地控制煤壁片帮,从而有效预防煤壁片帮后顶板冒落事故的发生,确保生产的正常进行。
  (5)帮锚打设各个循环要有交叉现象,即每打一次帮锚够三个循环,而在采煤机割完两个循环时要及时打下一排帮锚。打设帮锚时,两组药卷要交替放入,然后用煤电钻带动木锚杆充分搅拌,并及时用木楔封好。
  5、安全措施
  (1)严格执行敲帮问顶制度。人员进入煤帮侧进行工作时,必须安排2人以上人员作业,指定1人(有经验的老工人)站在支护可靠的地点监护顶板及煤帮的安全情况,并用不小于2.5m的钢钎,将煤帮、架间的醒煤活矸挑落。如有异常情况,马上发出信号,工作人员停止作业,撤到安全地点。
  (2)人员进入工作面煤帮侧前必须将采煤机滚筒全部落至底板,通知控制台电工将采煤机及刮板输送机自组合开关处断电,无施工人员亲自通知不得送电,且施工人员对采煤机和刮板输送机进行闭锁,工作面通讯闭锁不少于2处。人员进入转载机上帮作业时,必须将转载机、破碎机进行断电闭锁,闭锁键不少于2处,并严格执行停送电制度。
  (3)人员进入煤帮侧前必须认真检查作业地点及作业地点前后5台支架的支护情况,确保伸缩梁完全打出,支架升平升紧、一级二级护帮板紧贴煤壁,随后将该段支架进液截止阀进行关闭,PM31红色闭锁键旋转900将支架闭锁,并指派专人看管支架闭锁,其他人员不得在该段支架内作业或逗留。
  (4)采煤机停在采高偏低,顶板完好地段,检修煤机时,必须将煤机上煤机闭锁刮板机按钮按下对刮板机进行闭锁。
  (5)解闭锁必须坚持“谁闭锁、谁解锁”的原则,其他人员严禁擅自解锁。看闭锁人员未经施工负责人通知,严禁任何人员打开采煤机、支架、刮板输送机的闭锁按钮、截至阀或组合开关的隔离刀闸。
  6、结束语
  综采工作面安全过断层,?减少了综采安装、搬家倒面的次数,?避免了时间和设备的浪费,缓和了采掘接替矛盾;回收了断层煤柱,有效提高了矿井煤炭的采出率,降低了煤炭开采成本,对企业发展、提高经济增长起到了促进作用。
  参考文献
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