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前言
根据工作面回采实际观察,22层煤层理紊乱,煤质松软,煤层平均厚度在6米左右,煤层中间有一层1.0米左右的夹矸,这给回采造成一定的困难,经过观测此工作面周期来压步距为22米左右,周期來压时硬帮超前片帮,顶板来劲,抽顶、漏顶,导致工作面倒架,给回采带来很大的困难,经过摸索我们在采取常规治理的同时对顶板老顶采取提前预裂、工作面硬帮加注瑞米等综合措施,有效的控制了顶板抽漏及硬帮片帮,现介绍拙方法,与煤矿同仁交流经验。
一、工作面概况
富力矿-450中22层位于富力井田中部,本区煤层走向246米,平均倾角34. 5°,平均煤厚6.37米,可采储量29.9万吨,工作面倾斜长141.5米,底板为细砂岩厚度4.2米,直接顶为细砂岩厚度3.8米,老顶为中砂岩,厚度14.5米。
生产工艺
工作面布置采用走向长壁后退式采煤法,工作面采用综合机械化放顶煤工艺。工作面支护方式采用ZF4400/16/28型支撑掩护式低位放顶煤支架支护,工作面上下端头采用6组ZF4400/17/28型过渡支架支护,使用MG300/ 730-QWD采煤机割煤,前后部使用SGD-630/180型运输机运煤,两巷超前支护采用“四、二”排单体木梁支护管理,顶板管理为全部垮落法,割煤一次进度0.8米。
二、老顶周期来压情况及分析说明
老顶来压与工作面推进度关系见,表1
老顶初次来压时,44-94组液压支架压力剧增,压力达到36-40Mpa,工作面硬帮煤壁片帮、抽顶,70组-94组以上较为严重,两道超前加强柱压力增加,顶板下沉,碹皮离层,支柱钻底等现象。
老顶第一次周期来压时,15-19、28-42、53-73组液压支架压力剧增,压力达到36-42Mpa,工作面硬帮煤壁片帮、抽顶,片帮宽度达1.5米,采取停产开大帮、上木梁等方式处理,两道超前加强柱压力增加,顶板下沉,碹皮离层,支柱钻底等现象。
老顶第二次周期来压时,1-15、25-50组液压支架压力剧增,压力达到36-42Mpa,工作面硬帮煤壁片帮、抽顶,片帮宽度达1.8米,1-13组片帮现象尤为严重,出现顶板台阶下沉.。液压支架向下倒,采机无法通过。
表1 老顶来压步距推进米数来压情况
通过三次老顶来压初步推测周期来压步距在22米左右,周期来压发生时影响工作面正常生产、增加工人劳动强度、增大施工危险性、造成发火隐患、增加吨煤成本、影响采煤接续。
通过对来压时压力显现特征(工作面硬帮超前片帮、顶板抽漏、压力超前工作面硬帮煤壁显现强烈),判断此工作面符合有内应力场的力学模型。如图1
图1
三、采取措施
对顶板老顶实施预裂,对硬帮煤壁实施注加固材料,常规治理措施
(1)对第一次周期来压以外的区域采取人为改变周期来压步距的方法,实施深孔爆破,达到岩石预裂,对老顶顶部进行提前分段多点欲裂爆破。使老顶由于工作面推进所形成的悬臂梁产生裂隙,产生小距离断裂,提前卸压,减小因悬臂梁的长距离大弯矩对硬帮和工作面的大面积压力显现。
老顶深孔爆破平面图见图2
切顶线剖面图见图3
1.切顶线沿第一次周期来压向停采线方向,每隔15米布置1条。
2.深孔爆破范围为老顶上部5米范围。
3.每条切顶线布置5个爆破区域,分别有5个钻孔所覆盖(风道布置2个钻孔,溜子道布置3个钻孔)。
根据风道走向,向停采线方向,每隔15米布置1组风道钻孔。
1)长孔:钻孔方位与机道停采线侧夹角87°钻孔角度2°,孔长37米,爆破区域8米。
2)短孔:钻孔方位与机道停采线侧夹角87°钻孔角度25°,孔长26米,爆破区域5米。
风道及溜子道钻孔见图4
根据溜子道走向,向停采线方向,每隔15米布置1组溜子道钻孔。
1)1号孔:钻孔方位与机道开切眼侧夹角50°钻孔角度44°,孔长80米,爆破区域17米。
2)2号孔:钻孔方位与机道开切眼侧夹角12°钻孔角度41°,孔长47.5米,爆破区域10米。
3)3号孔:钻孔方位与机道开切眼侧夹角21°钻孔角度41°,孔长57米,爆破区域10.5米。
4)4号孔:钻孔方位与机道开切眼侧夹角31°钻孔角度41°,孔长70米,爆破区域12米。
4.工作面推进至距切顶线10米处进行爆破,每爆破完一条切顶线,布置下一组爆破孔。
5.打钻孔使用150型钻机对岩石进行打深孔,钻孔直径113mm。
6.装药量:
1)风道长孔装药12kg,其剩余钻孔必须用炮泥、水炮泥封严封实.
2)风道短孔装药7.5kg,其剩余钻孔必须用炮泥、水炮泥封严封实。
3)溜子道1号孔装药25.5kg,其剩余钻孔必须用炮泥、水炮泥封严封实。
4)溜子道2号孔装药15kg,其剩余钻孔必须用炮泥、水炮泥封严封实。
5)溜子道3号孔装药15.75kg,其剩余钻孔必须用炮泥、水炮泥封严封实。
6)溜子道4号孔装药18kg,其剩余钻孔必须用炮泥、水炮泥封严封实。
7.爆破炸药使用硝铵粉状炸药,装药时使用BQF-100Ⅱ型压入式装药器进行,使用两个雷管进行起爆,装雷管及炮泥使用高压管做炮棍,采取正向爆破。
8.爆破后采取煤岩体联合注水,使对岩石欲裂的效果达到最佳。图5
(3)使用常规方法进行超前拉架,使采煤机在支架支护下割硬帮及底煤,硬帮片帮处采取上顺山木梁支护,一梁三柱。
四、采取治理措施后效果
通过对老顶进行3次欲裂,对液压支架前柱、超前支护加强柱、工作面硬帮的实际观测。当工作面推进到切顶线时工作面液压支柱压力有所增大,范围在27-35Mpa,上下两道超前支护范围支柱出现钻底现象,通过穿木鞋得到控制,顶板无急速下沉现象,工作面没有发生大面积片帮抽顶情况。由此推测深孔爆破取得预期效果,老顶在切顶线区域成功断裂,由断裂所产生的影响可以通过硬帮注瑞米加固、顶板上木梁,超前拉架支护顶板有效控制,能够保证硬帮的完整性,老顶大面积来压得到有效控制。对本段的安全回采,顶煤的可放性提供了保证,增加了煤炭的回收,杜绝了人员伤亡、设备损失,确保了安全生产。
五、结束语
放顶煤开采新技术在安全稳定及经济效益上有着巨大的优势,随着开采深度的增加地质条件也随之复杂,断层、褶曲构造使顶板极易破碎、片帮,老顶治理成为煤矿生产的重大隐患,如何有效防治老顶大面积来压造成的片帮、抽顶成为煤矿科研人员的重大课题,经过采取相应措施此工作面顶板得到有效控制,周期来压对顶板的冲击得到有效的缓解,片帮、抽顶也得到了很好的控制,事实证明,只要措施得当,煤矿采煤工作面顶板能够达到通过人为的干预的方法进行控制,相信通过科学技术的发展及煤炭工作者的努力,煤炭开采行业将更加安全、可靠。
根据工作面回采实际观察,22层煤层理紊乱,煤质松软,煤层平均厚度在6米左右,煤层中间有一层1.0米左右的夹矸,这给回采造成一定的困难,经过观测此工作面周期来压步距为22米左右,周期來压时硬帮超前片帮,顶板来劲,抽顶、漏顶,导致工作面倒架,给回采带来很大的困难,经过摸索我们在采取常规治理的同时对顶板老顶采取提前预裂、工作面硬帮加注瑞米等综合措施,有效的控制了顶板抽漏及硬帮片帮,现介绍拙方法,与煤矿同仁交流经验。
一、工作面概况
富力矿-450中22层位于富力井田中部,本区煤层走向246米,平均倾角34. 5°,平均煤厚6.37米,可采储量29.9万吨,工作面倾斜长141.5米,底板为细砂岩厚度4.2米,直接顶为细砂岩厚度3.8米,老顶为中砂岩,厚度14.5米。
生产工艺
工作面布置采用走向长壁后退式采煤法,工作面采用综合机械化放顶煤工艺。工作面支护方式采用ZF4400/16/28型支撑掩护式低位放顶煤支架支护,工作面上下端头采用6组ZF4400/17/28型过渡支架支护,使用MG300/ 730-QWD采煤机割煤,前后部使用SGD-630/180型运输机运煤,两巷超前支护采用“四、二”排单体木梁支护管理,顶板管理为全部垮落法,割煤一次进度0.8米。
二、老顶周期来压情况及分析说明
老顶来压与工作面推进度关系见,表1
老顶初次来压时,44-94组液压支架压力剧增,压力达到36-40Mpa,工作面硬帮煤壁片帮、抽顶,70组-94组以上较为严重,两道超前加强柱压力增加,顶板下沉,碹皮离层,支柱钻底等现象。
老顶第一次周期来压时,15-19、28-42、53-73组液压支架压力剧增,压力达到36-42Mpa,工作面硬帮煤壁片帮、抽顶,片帮宽度达1.5米,采取停产开大帮、上木梁等方式处理,两道超前加强柱压力增加,顶板下沉,碹皮离层,支柱钻底等现象。
老顶第二次周期来压时,1-15、25-50组液压支架压力剧增,压力达到36-42Mpa,工作面硬帮煤壁片帮、抽顶,片帮宽度达1.8米,1-13组片帮现象尤为严重,出现顶板台阶下沉.。液压支架向下倒,采机无法通过。
表1 老顶来压步距推进米数来压情况
通过三次老顶来压初步推测周期来压步距在22米左右,周期来压发生时影响工作面正常生产、增加工人劳动强度、增大施工危险性、造成发火隐患、增加吨煤成本、影响采煤接续。
通过对来压时压力显现特征(工作面硬帮超前片帮、顶板抽漏、压力超前工作面硬帮煤壁显现强烈),判断此工作面符合有内应力场的力学模型。如图1
图1
三、采取措施
对顶板老顶实施预裂,对硬帮煤壁实施注加固材料,常规治理措施
(1)对第一次周期来压以外的区域采取人为改变周期来压步距的方法,实施深孔爆破,达到岩石预裂,对老顶顶部进行提前分段多点欲裂爆破。使老顶由于工作面推进所形成的悬臂梁产生裂隙,产生小距离断裂,提前卸压,减小因悬臂梁的长距离大弯矩对硬帮和工作面的大面积压力显现。
老顶深孔爆破平面图见图2
切顶线剖面图见图3
1.切顶线沿第一次周期来压向停采线方向,每隔15米布置1条。
2.深孔爆破范围为老顶上部5米范围。
3.每条切顶线布置5个爆破区域,分别有5个钻孔所覆盖(风道布置2个钻孔,溜子道布置3个钻孔)。
根据风道走向,向停采线方向,每隔15米布置1组风道钻孔。
1)长孔:钻孔方位与机道停采线侧夹角87°钻孔角度2°,孔长37米,爆破区域8米。
2)短孔:钻孔方位与机道停采线侧夹角87°钻孔角度25°,孔长26米,爆破区域5米。
风道及溜子道钻孔见图4
根据溜子道走向,向停采线方向,每隔15米布置1组溜子道钻孔。
1)1号孔:钻孔方位与机道开切眼侧夹角50°钻孔角度44°,孔长80米,爆破区域17米。
2)2号孔:钻孔方位与机道开切眼侧夹角12°钻孔角度41°,孔长47.5米,爆破区域10米。
3)3号孔:钻孔方位与机道开切眼侧夹角21°钻孔角度41°,孔长57米,爆破区域10.5米。
4)4号孔:钻孔方位与机道开切眼侧夹角31°钻孔角度41°,孔长70米,爆破区域12米。
4.工作面推进至距切顶线10米处进行爆破,每爆破完一条切顶线,布置下一组爆破孔。
5.打钻孔使用150型钻机对岩石进行打深孔,钻孔直径113mm。
6.装药量:
1)风道长孔装药12kg,其剩余钻孔必须用炮泥、水炮泥封严封实.
2)风道短孔装药7.5kg,其剩余钻孔必须用炮泥、水炮泥封严封实。
3)溜子道1号孔装药25.5kg,其剩余钻孔必须用炮泥、水炮泥封严封实。
4)溜子道2号孔装药15kg,其剩余钻孔必须用炮泥、水炮泥封严封实。
5)溜子道3号孔装药15.75kg,其剩余钻孔必须用炮泥、水炮泥封严封实。
6)溜子道4号孔装药18kg,其剩余钻孔必须用炮泥、水炮泥封严封实。
7.爆破炸药使用硝铵粉状炸药,装药时使用BQF-100Ⅱ型压入式装药器进行,使用两个雷管进行起爆,装雷管及炮泥使用高压管做炮棍,采取正向爆破。
8.爆破后采取煤岩体联合注水,使对岩石欲裂的效果达到最佳。图5
(3)使用常规方法进行超前拉架,使采煤机在支架支护下割硬帮及底煤,硬帮片帮处采取上顺山木梁支护,一梁三柱。
四、采取治理措施后效果
通过对老顶进行3次欲裂,对液压支架前柱、超前支护加强柱、工作面硬帮的实际观测。当工作面推进到切顶线时工作面液压支柱压力有所增大,范围在27-35Mpa,上下两道超前支护范围支柱出现钻底现象,通过穿木鞋得到控制,顶板无急速下沉现象,工作面没有发生大面积片帮抽顶情况。由此推测深孔爆破取得预期效果,老顶在切顶线区域成功断裂,由断裂所产生的影响可以通过硬帮注瑞米加固、顶板上木梁,超前拉架支护顶板有效控制,能够保证硬帮的完整性,老顶大面积来压得到有效控制。对本段的安全回采,顶煤的可放性提供了保证,增加了煤炭的回收,杜绝了人员伤亡、设备损失,确保了安全生产。
五、结束语
放顶煤开采新技术在安全稳定及经济效益上有着巨大的优势,随着开采深度的增加地质条件也随之复杂,断层、褶曲构造使顶板极易破碎、片帮,老顶治理成为煤矿生产的重大隐患,如何有效防治老顶大面积来压造成的片帮、抽顶成为煤矿科研人员的重大课题,经过采取相应措施此工作面顶板得到有效控制,周期来压对顶板的冲击得到有效的缓解,片帮、抽顶也得到了很好的控制,事实证明,只要措施得当,煤矿采煤工作面顶板能够达到通过人为的干预的方法进行控制,相信通过科学技术的发展及煤炭工作者的努力,煤炭开采行业将更加安全、可靠。