（矿业工程专业论文）综放工作面过落差18米断层关键技术研究.pdf

东北犬学工程硕士论文 摘要 摘要 断层是综放工作面常觅的地餍构遗，断层酌分布欲参数对工 皋舀布鬟和生产有 缀大款影螅，犍别楚大于袋敷离度的大断层对保持生产的连续性等繁来搬大困难。 研究与探索采煤工作面过大断层的合理方法，具有煎大的实践和理论意义。 柒里煤矿2 3 6 8 综采放顶煤工作面往掘避两巷辩发现f 鲇。断麓组，国f 蚌制帮 f 9 3 4 - 2 通条分支断鼷组成，两分支叛层在溜予遵驸：j 匿合茬，誊孝料邋黠近分叉，台茬 部位蠛大落楚1 8 m ，大于工作面的采放高度9 5 m 。工作面过如此大的落差，圈内 还没肖成功的经验过该断层成为柒鼙煤矿磷临的瀵大技术难题。 根据国内势过凝层方案魏磷究，络合工l 乍嚣的地震条件、采动条l 譬鄹设螽情 况，参照柴星煤矿过断层的成功经验，提出了过该断层组的三个可选方案：一是 跳采过断层：二愚槐顶破岩强行过断鼷；三怒导峒弓f 导起底破者强行过断层。 逶过对三令方案按零、安全霜经漤等方嚣的毙较分攒，采鼹黟s 采蘸开切鼹鞠 直接强行过断层等常规方法，技术经济不合理。确定导峒引导起底破耢强行过断 层为最佳方案。 方寨实遮熬关键技术为：( 1 ) 开袋层位鹣努援与选择。极强鞭测，考虑鞭层 的变化情况，设计在断层组的分叉和台茬部位采用不同的开采层位。谯具体实施 中，按照设计参数控制屡位在较易通过的者层中。( 2 ) 导峒的设计。依据充分利 用导溺豹嚣粥，确定导溺靛设谤方案。摄摆设嚣，在淫予遥瓣：i 毽布置鞠个导蜩强 保证正确的开采屡位。( 3 ) 破糟方法的选择。在不同的部位，根据岩石硬度，采 用不同的破岩方法。在具体实施中采用采煤机直接切割和放震动炮破岩措施。( 4 ) 项板管理。针霹蘩道帮雾蝈懿矮叛支妒，确定杰磷靛颈投管理揍施。在搓采过程 中，严格按照制定的措施加强顶板支护与管理，防止顶板事故。 综放工作面顺利通过断层的实践以及实际技术经济效果分析，表明方案设计 帮实施确霖了生产豹连续毪，玻褥了漫著懿技术缀济效栗。验 燕了导溺季l 导超痣 破岩强行过断层方案的正确性，探索了方案实施的工艺要求，为综放酾过大断层 积累了丰富的现场经验。 关键字：综敖工作蕊瑟蒺导溺雩| 导 l 东北大学工程硕士论文 a b s t r a c t a b s t r a c t f a u l ti so n eo ft h e g e o l o g i c a l s t r u c t u r ei nt h e f u l l y m e c h a n i z e dc o a l f a c e ， d i s t r i b u t i o na n dp a r a m e t e ro ff a u l th a v e h e a v yi n f l u e n c e o nt h e a s s i g n i n g a n d p r o d u c i n g i nc o a l r a c e ，e s p e c i a l l y t h e h i g h f a u l t b r i n gt h eg r e a td i f f i c u l t y t o k e e p c o n t i n u i t y s t u d ya n dp r o b e t h er a t i o n a lm e t h o d o f c r o s s i n g o v e rt h eb i gf a u l th a v e g r e a t p r a c t i c ea n dt h e o r ym e a n i n g f 9 3 4f a u l tg r o u pw e r ed i s s c o v e r e da tt h et i m eo ft u n n e l l i n gt w ol a n e si n2 3 6 8s e a m o fc h a i l im i n e ，w h i c ha r en a m eo ft w of a u l t s ，i n c l u d e s f 9 3 4 + l a n df 9 3 4 - 2t w of a u l t s c r o s s i n gn e a r t h el e a d i n g p a s sa n ds e p a r a t i n gn e a rt h em a t e r i a lp a s s t h eh i g h e s td r o pi s 18 m ，w h i c hi sh i g h e rt h a nt h et h i c k n e s so fc o a ls e a m e v e nm o r es u c h h i g hd r o ph a sn o t t h es u c c e s s f u le x p e r i e n c e ，i ti sat e c h n o l o g i c a ld i f f i c u l t p r o b l e mt os o l v ef o rc h a i l i m i n e a c c o r d i n g t ot h er e s e a r c ho ft h es c h e m eo f c r o s s i n go v e rf a u l tb o t ha th o m ea n d a b r o a d ，c o m b i n et h eg e o l o g i c a ls t r u c t u r e ，m o v i n gc o n d i t i o na n dt h ee q u i p m e n ti n2 3 6 8 s e a mo fc h a i l im i n e p r o p o s i t i o nt h r e ef e a s i b i l i t ys c h e m e s ：t h ef i r s ti st h e w o r k i n g f a c e j u m p t h ef a u l t ；t h es e c o n di st h ew o r k i n gf a c ec a r r ya n db r e a kt h er o c ka n dt h e nf o r c et o c r o s so v e rt h ef a u l t ；t h et h i r di sl e a dc a v el e a d i n gg e tu pb o s o ma n db r e a kt h er o c ka n d t h e nf o r c et oc r o s so v e rt h ef a u l t 。 f r o mt h ec o m p a r a t i v ea n a l y s i sr e s p e c to ft h et e c h n o l o g ya n d s a f e t ya n de c o n o m y t ot h r e es c h e m e s d u m pt h ef a u l ta n df o r c ed i r e c t l yt oc r o s so v e rt h ef a u l ti sn o tr a t i o n a l i nt e c h n o l o g ya n dc o n o m y s oc o n f i r mt h es c h e m ew h i c hi sc a l l e dl e a dc a v el e a d i n g g e t u pb o t t o ma n db r e a k t h er o c ka n dt h e nf o r c et oc r o s so v e rt h ef a u l ti st h eb e s ts c h e m e 确ek e yt e c h n i c a lo ft h em e t h o di n c l u d e s ：1 ) 钠ea n a l y s i sa n dc h o i c eo ft h e e x t r a c t i n gp o s i t i o n a c c o r d i n g t op r e d i c t ，c o n s i d e rt h es i t u a t i o no f c h a n g eo ff a u l t ，d e s i g n d i f f e r e n to n el a y e ro fl o c a t i o no fe x p l o i t a t i o ni nf a u l tb r a n c h i n ga n ds h u ts t u b b l e p o s i t i o no fg r o u p 。i n t h e p r a c t i c e ，c o n t r o ll a y e r so fl o c a t i o ni nr e l a t i v e l ya p tr o c ks t r a t u m a c c o r d i n gt o t h ed e s i g np a r a m e t e r f 2 ) t h ed e s i g no ft h el e a d c a v e a c c o r d i n gt o t h e f u n c t i o no fl e a dc a v ea n da n a l y s ew i t h a p p l i c a t i o n i nw o r k i n g r a n g e ，c o n f i r mt h es c h e m e o fd e s i g no ft h el e a d sc a v e ，a n dt h e na r r a n g ef o u rl e a dc a v en e a rt h e l e a d i n gp a s si n o r d e rt og u a r a n t e ec o r r e c tl o c a t i o no f e x p l o i t a t i o ni nt h ep r a c t i c e ( 3 ) c h o i c et h em e t h o d o f b r e a kt h er o c k ，a c c o r d i n gt ot h eh a r d n e s so f r o c k ，i nd i f f e r e n tp o s i t i o n a d o p t d i f f e r e n t m e t h o do fb r e a k i n gt h er o c k ，i nt h ep r a c t i c e ，a d o p tt h ew a yo ft h es h e a r e rc u tt h er o c k i i i 东北大学工程硕士论文 a b s t r a c t d i r e c t l ya n dt h ew a y o ft h es t a n d i n gs h o t ( 4 ) m a n a g et h er o o f = d i r e c ta g a i n s tt h es u p p o r t o ft h er o a d w a ya n dt h el e a dc a v e c o n f i r mt h ec o r r e c tm e a s u r e so fr o o fc o n t r 0 1 i nt h e c o u r s eo f p u s h i n g ，m a k e r a t i o n a lm e a s u r es t r e n g t h e nt h es u p p o s i n ga n dm a n a g e m e n to f r o o f p r e v e n tt h ea c c i d e n to f r o o f s t h ep r a c t i c eo f c r o s s i n go v e r t h ef a u l ts m o o t h l yi nt h ef u l l ym e c h a n i z e dc o a lf a c e a n dt h ea c t u a lr e s u l t a n a l y s eo ft e c h n o l o g ya n de c o n o m i c ，i n d i c a t e t h ed e s i g na n d i m p l e m e n t a t i o n o ft h es c h e m ek e e pt h e p r o d u c ec o n t i n u i t y , m a k e t h er e m a r k a b l e t e c h n o l o g ya n de c o n o m i cr e s u l t t e s t i f yt h em e t h o do f l e a dc a v el e a d i n gg e tu pb o t t o m a n db r e a kt h er o c ka n dt h e nf o r c et oc r o s so v e rt h ef a u l t 主s c o r r e c t , p r o h e d t h e i m p l e m e n t e do ft h et e c h n o l o g i c a lr e q u i r e m e n t o ft h e s c h e m e s s u p p l y t h e p r a c t i c e e x p e r i e n c e f o rt h eo t h e rm i n e s 。 k e yw o r d s ：f u l l y m e c h a n i z e dc o a lf a c e ，f a u l t ，l e a dc a v e st og u i d e i v 声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取 得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 ， 本人签名： 吲沙垆 h 期卢删；岁，卅 东北大学工程硕士论文 第一章绪论 第一章绪论 1 1 课题研究的目的和意义 断层是综采( 放) 工作面常见的地质构造之一，在采区和工作面设计之前， 应尽量探明断层的数量及其对生产的影响程度，采取相应措施处理。由于各种因 素的影响，不可避免在设计开拓后再遇到断层产状变化，而且有时会在掘进采区 工作面巷道时，遇到较大的断层，这样会对生产有较大的影响，甚至于使工作面 被迫减少设计长度，给生产接续造成很大影响。因此，采煤工作面顺利通过断层 及构造破碎带，对于确保工作面正规循环保证矿井稳产、高产、提高经济效益， 至关重要。 柴里矿位于滕南煤田，2 0 0 1 年度生产原煤3 1 0 万t ，是枣庄矿区第一大生产矿 井。现开采3 煤( 厚煤层) ，煤层赋存稳定，属于半亮半暗型气煤，由3 上、 中矸和3 。煤三部分组成。3t 煤平均厚5 m ，结构简单，中矸平均厚度b 3 m ，局部变 厚，为黑色泥岩，遇水软化；3 ，煤平均厚4 2 m ，含夹矸，煤层产状8 。1 2 。开采 工艺主要为综采( 放) 工艺。1 9 7 8 年开始引进综采技术，对3 煤分层开采。经过 几年的论证探索，1 9 9 4 年大胆引进综采放顶煤工艺，对3 煤层中矸厚度1 o m 以下 一次采放3 煤全厚，当中矸厚度1 o m 以上，以中矸为分界线二次采全厚。由于综 采放顶煤开采具有高产、高效、生产集中和成本低等特点，综放工作面发展到年 产1 0 0 万吨以上，取得较好的经济效益。从柴里煤矿多年的综采( 放) 生产实践 可知，地质条件尤其是断层的存在是限制工作面生产能力进一步提高的一个主要 因素。3 煤节理裂隙发育，断层较多，平均每个工作面( 平均推进长度8 0 0 m ) 4 条到5 条断层，落差1 o m 一4 o m 左右。由于断层附近的岩石往往比较破碎，工作 面通过时容易造成冒顶，而且冒顶高度比平时要大；工作面通过断层时，由于顶 底板和采高的变化，很容易造成液压支架的倾倒和“压死”；在处理断层带的岩石时， 如果方法不当很容易损坏支架、采煤机和输送机等机械设备，给生产和检修带来 困难，造成恶性循环，设备检修不及时，生产中事故发生率高，产量低，效率降 低；有时通过断层后，设备损坏严重，必须全部上井进厂大修，造成巨大经济损 失；工作面过断层时，对产量影响特别大。 束北大学工程硕士论文 第一誊绪论 柴里煤矿2 3 6 85 1 2 作面为2 3 6 采区首采工作瓶，是柴里煤矿2 0 0 2 年度的主采 场。掘进两道时揭露f 9 3 _ 4 断层组，落差嫩大1 8 m ，在工作面中部横向切割，断滕 影囊长发7 0 m ，绩2 3 6 8 工俸瑟努为东疆嚣段。疆段胃涎长魔3 2 0 m ，哥采囊4 6 万 吨；东段可采长度3 4 0 m ，可采量5 9 万吨。 如何处理这一断层组是柴里煤矿面临的一个重要技术难题。如果按照断层的 分布将2 3 6 8 工 乍瑟分或两个工 乍舔来开采，瑟弱懿可采长发都较小，不遗合综莱 和综放的开采方式，只得采用比较落后的开采方法，生产效簸和安全性都将大大 降低。 魏柒涛瑟瑟切割魏两袋作为一个整体工俸瑟开粟，置采耀综敖开采方法，可 以有两种方法过断层：跳慕过断层和强行硬过断层。工 乍亟撼至断层一侧尉近停 采，将设备移至断层的另一侧新开切眼内重新开采，此间综采队将3 个月无煤可 采，两虽丢失新淫辫近豹7 0 m 媒穰，直接影嫡戮桨圣煤矿全年的产量；翔莱采滔 男一种硬过断层方法，由于困内及紫里煤矿均无过类似本工作蘑内f 9 3 4 落茇达1 8 m 的特大断层经验，估计将面临着工作面顶板管理、设备管理和安全生产等难题。 掰缱，摸索磺究新静方法过f 9 3 4 断层是柒里煤矿舀蘸急需解决的闻题。 综采放顶煤开采具有技术先送，投入少、淡耗少、效率勰积安众性能好等诲 多优点，对于中厚煤层开采县有强大的生命力，因此，研究综( 放) 过断层的方 法和理谂，对现场煤炭开采其有普遍意义，它可以扩大综放湃采的使用范围，从 穗发挥冀毫产、裹效熬优点，对紫墨煤矿乃至全国综放秀采其毒媸签意义。 1 2 国内外过断层综述 l 。2 。1 箧井遘断层祷瑟 l 2 。1 。1 叛层戆分毒 苏联 e m 。果金诺夫等人研究表明：综采机组通过地质断层是跟制工作面单产 掇高的因素之一。通过地质断层韵复杂性，在很大程度上取决于岩滋状态和回采 王 乍嚣甥裁岩蠢量爨确定豹参数。为了确定这些参数瓣霾采工作瑟生产髭力懿影 响程度，对在1 9 6 8 年到1 9 7 4 年期间，用机械化综采枫组开采缓斜和倾斜煤层的 瘁兹巴2 4 个矿井的采区，进行了调在。在所调查的1 3 个矿井，总推进长度为7 4 1 7 m 黪采场惑，裁套2 0 5 条薮屡。 2 东北大学t 程硕士论文 第一章绪论 1 2 1 2 断层对回采工作的影响 最经常遇到的是落差为l m 的断层，占总断层数的8 2 ，其次是落差l m 至2 m 的断层，占1 2 ，2 m 至3 m 的占6 。回采工作面与断层的交角，由o 。1 0 。的占 1 6 ，1 0 1 6 。的占7 6 ，6 0 0 - 9 0 0 的占8 。大部分断层是呈斜交延展的。最经常遇 到的倾角，近似于垂直。综采机组工作时，断层落差的增大而导致了综采工作面 产量的减小。工作面产量随断层落差增大而减少的主要原因是：落差大，工作面 内切割岩石量就增加，这就势必影响机组和运输设备的生产能力和技术状态。分 析断层与工作面交角对综采机组工作的影响指出，按近于0 0 角过断层时，因为所 有支架或大部分支架均同时进入断层带内，很难能成功。此时，支架上的矿山压 力将急剧增大。由于破碎带很长，将长时间使工作面条件恶化，影响使用综采机 组的效果。除了断层落差，回采工作面与断层交角等这些因素外，断层裂缝倾角 对综采机组的生产能力亦有很大影响。断层裂缝倾角为5 5 0 8 0 。时，综采机组生产 能力降低了8 5 。在这个角度范围内，控顶区冒落的岩石量急剧增加，以致在工 作面前形成冒落堆，造成了更大了的困难，增加维护工作面安全的非生产费用。 1 2 1 3 断层对煤炭产量及经济效益的影响 地质构造变化各因素中，断层是综采机组高产的一大障碍。综采面受断层的 影响，轻则减产，重则停产搬家。各国的综采面都受断层的影响。有些年度，英 国三分之一的工作面被迫搬家，有些年度减产1 2 0 0 万吨煤；1 9 6 6 1 9 7 0 年间，苏 联每年约有3 6 的综采面过不了断层。一九七五年头八个月，顿巴斯综采面由于 受地质断层的影响，每月平均停工5 4 次，最多占停工总次数的7 5 2 ，有的矿井 综采面虽然过了断层，产量却下降5 0 ，仅l 8 月份，全矿区因断层而少采5 8 9 万吨煤，损失1 7 6 万卢布。西德则因地质条件不好，五十亿吨煤弃采。 1 2 1 4 过断层的方法 顿巴斯综采机组过断层的经验表明：煤壁与断层之间的夹角在2 5 0 左右，工作 面穿过断层的效果最好，因此在接近断层时，要合理地布置工作面。穿过断层的 主要方法有：卧底为主，适当挑顶：挑顶为主，适当卧底，并在有断层的地点预 先掘进开切眼，不挑顶和不卧底，而是预先掘出巷道。“诺里利斯克”煤田的一些矿 井积累了o m k t m 机组穿过地质断层的有关经验。在所有的情况下，穿过大型正 断层和逆断层时，综采机组转到与断层垂直面成2 0 0 角。这样一来，在开采厚度为 3 2 m 4 3 m 的煤层时，就可通过总落差6 4 m 的断层。 塞北大学工程颤士论文 第一露缝论 为j 姒转被动局碰，各主疆产煤国家投入了不少力量，加强地质锄探工作，设 计新型液压支架，研究架型的选择，改革采煤方法和回采工作，探索过断层的方 法，获蘩了不少经验，霞遵断墨簿练采瑟逐速羧复了歪常豹产量。 l 。2 2 豳爽概况 综采( 放) 工作藤过峨层的方法大至分四辨渍? 见：1 搬家黟采，对于工作匿中 部、端部落差较大断层，难以通过时采用搬迁重新开切眼开采；2 开掘绕巷，当工 作面端鄢通到难以通过断层时，在探弱断层范嗣后，绕过断朦开采；3 藏弈综采， 开采过程中发现难以通过的峨层时，放努综采；4 毫接疆过，一般怒落差小予采赦 搿度2 3 断层，影响范围小，可以j | 羞接硬过。前3 种情况基本上跳过断层开采，而 第四种情况需要研究工作面过断麓方案、顶板管理、镦产组织等因索。对于断层 落差丈予罴鼓离度翳叛层，大都彰切鼹开采。 鹤麟矿务局四矿2 1 1 4 3 工作面为网下综采放顶煤( 以下简称综敝) ，工作面长 艘为1 4 5 m ，推进长发为4 9 0m ，采用俯斜开采。煤层倾角1 0 1 2 。，煤厚3 8 - 8 3 m 。 工终嚣以4 f 3 8 断层( 疆5 m ) 分为上下援段，棂据该工佟瑟匿采差羹掘进掇露，圭蠡 质构造复杂，断层较发育，工作面内落差介于0 2 4 5 m 的断层共有2 7 条，断层走 向n e l 5 3 0 。，倾向多为n w 和s e ，倾角6 0 - 7 0 。，对工作面生产有较大影响。根 爨4 f 3 8 凝层上鑫老巷及采空区位燮窝采煤捉、综敷支絮戆逡疫竣度 2 5 。，荠针 对过断层存在的问题，制定以下技术方案： ( 1 ) 工作面输送机头过断层，逐渐由下向上分段俯采至断层上盘。 ( 2 ) 工终嚣采至上盎惹，德慕缓度奎，1 2 。逐渐增至_ 2 4 。，瞧最大不褥越过0 0 。， 在上盘1 0 m 内找到煤层底板。 ( 3 ) 工作面下段采到上盘后，工作两切眼内上盘丢底煤。下盘适当破底，破 液深度拣截奁e 。5 m 疆土，绦 芷工佟瑟输送辊平褒。 ( 4 ) 过4 f 3 8 断层煤柱期间，工作磷采高由2 5 m 降至2 0 m 。 1 9 9 8 年1 2 月，2 1 1 4 3 综放工作面按照制定的技术措施安全推过4 f 3 8 断层， 不铰器牧了4 f 3 8 断菇媒疆，采密骤漾7 6 4 4 0 t ，还减少王俸瑟瑟采搬家，少掘开镯 眼1 5 0 m ，节省_ i 作谢拆除安装费用1 2 0 万元，减少综放脱接3 个月，取得了较明 最的经济效益和社会效益。 4 东北大学工程硕士论文第一章绪论 开滦矿务局唐山矿8 2 8 2 一层综采工作面，成功地采过了落差7 5 m 的大断层， 延长了工作面的走向，缓解了综采衔接，并为下分层开采创造了较好的生产条件， 取得了较好的效益和经验。8 2 8 2 层工作面煤层平均厚度为1 0 4 m 。煤层倾角 1 2 。- 2 5 。，平均1 8 。全煤层中有2 - 3 层夹石，煤层的单向抗压强度为1 6 m p a 。工 作面西部有一条落差7 5 m ，倾角5 5 。、走向n 1 7 0 。的逆断层。平行于该逆断层伴生 一条落差2 0 m 的正断层，两断层与工作面下顺槽呈4 0 0 夹角，一直延伸到工作面 停采线以外的京山铁路煤柱中，影响工作面走向达1 1 3 m 、倾斜长度最大超过9 0 m 。 8 2 8 2 工作面过断层的方法 ( 1 ) 掘进施工时的巷道布置 掘进施工遇到断层后，掘进巷道从断层下盘穿过断层面进入上盘，开始托顶 煤施工，并按1 8 。上山掘进，4 5 m 后巷道找到顶板，继续沿顶板掘进。 ( 2 ) 确定工作面推采方向 为了减少工作面过断层时出现片帮冒顶现象，有利于控制顶板和煤壁，确定 了由断层的上盘向下盘推采，由于断层影响范围俯斜开采的下山角度达1 8 。，对工 作面的顶板和煤壁的控制较有利。 ( 3 ) 下顺槽胶带输送机的布置 在断层位置安装了“接力机头”装置，解决了垂直面上出现仰折线造成胶带输送 机胶带上漂的问题。下顺槽6 5 0 m 长的巷道，只安装了一套胶带输送机和一套顺槽 转载机。 ( 4 ) 工作面走向方向倾角的控制 工作面要顺利采过断层，关键在于控制好工作面走向方向下山开采的角度和 倾向方向的角度。在工作面下托伪顶俯斜开采时，必须保证工作面走向下山达到 1 8 。，如果达不到1 8 。下山的角度，就会使工作面撞到断层下盘的顼板上，影响工 作面过断层，甚至会失败。 ( 5 ) 托伪项范围顶板的控制 降低采高，易片帮冒顶范围的采高降低到刚刚能够通过机组的2 3 m 左右：人 工做好超前支护，提前控制好顶板；追机带压移架等等。 8 2 8 2 工作面利用俯斜托伪顶开采等方法顺利地采过了落差7 5 m 的大断层，延 长了工作面的走向，缓解了采掘接替紧张，取得了较好的效益。 东北大学工程硕士论文第一章绪论 1 3 课题研究的主要内容 鉴于柴里煤矿井田内断层赋存复杂，对生产影响较严重的实际情况，本论文 将首先把断层对生产的影响情况进行调查统计；国内外综机过断层的技术方法进 行总结；对2 3 6 8 综放面过断层方案进行比较：研究过大于采放高度断层的关键技 术：最后以柴里煤矿2 3 6 8 综放面强行推过18 m 落差断层为例，全面、系统研究总 结综放工作面过大断层的关键技术和相关的方法措施。 本课题研究主要内容如下： ( 1 ) 断层对回采的影响 主要是断层对工作面布置的影响和断层对生产及经营效果的影响。 ( 2 ) 2 3 6 8 综放工作面过落差1 8 m 断层方案选择 f 9 3 4 断层组切割2 3 6 8 工作面，提出过断层的三个可行方案：方案一，工作 面跳采过断层；方案二，工作面挑顶破岩强行过断层直接强过：方案三：工作面 导峒引导起底破岩强行过断层。从技术角度、经济等方面进行比较，确定过断层 的方案。 ( 3 ) 引导性强过断层的关键技术研究与设计 工作面过大于采放高度的大断层，必须破岩推进，在两条断层交汇段落著达 1 8 m ，工作面将在全岩中推进4 0 m 左右，因此推采层位控制，破岩措施，顶板管 理成为过断层的关键技术。 ( 4 ) 2 3 6 8 工作面过断层的具体方法 综放工作面过大于采放高度的特大断层，在国内尚属首次，没有成熟的经验 可借鉴，根据确定的方案及需要解决的问题制定相应的措施和方法，以确保顺利 过断层。 ( 5 ) 技术经济效果 比较工作面强行推采过1 8 m 落差断层的技术经济效益。 1 4 论文研究技术路线和研究方法 根据研究内容确定本论文研究技术路线为：调研学习 现场实地调查 - 方案选择+ 关键问题研究 工程实测及实例验证。 f 1 ) 调研学习 国内外断层对回采工作面的影响及工作面过断层的方法。 6 东北大学工程硕士论文第一章绪论 ( 2 ) 现场实地调查和总结 根据柴里矿地质资料尤其是断层的赋存情况，以及柴里矿多年综机过断层的 技术和实践，统计柴里矿回采工作面受断层的影响程度，尤其是对工作面经济效 果的影响。 ( 3 ) 方案选择 根据工作面及断层的地质情况，提出过断层的方案，比较选出可行性方案。 ( 4 ) 关键技术研究 对过断层难度进行充分估计预测，找出其中的关键问题，针对问题，提出设 计方案，并对方案的可行性进行比较，确定过全岩段的有效方法的途径。 ( 5 ) i 程实例验证 以2 3 6 8 工作面过f 9 3 - 4 断层组为例，研究综放工作面硬过大于采放高度断层的 方法及现场采取的可行性措施，为综采放顶煤工作面过较大断层提供依据。 1 5 创新点 研究总结综采放顶煤工作面过大于采放高度断层的方法，提高综采放顶煤工 作面对地质条件的适应能力。主要有以下两个创新点： ( 1 ) 综放工作面过落差1 8 m 断层属国内首例。 ( 2 ) 采用导峒引导法，提供了现场过特大断层的成功经验 东北大学工程硕士论文 第二章峨层对回袋的影响 第二章断层对回采的影响 2 1 断层对工作面布置的影响 断层是矿井中酱遍存在的地质现象，大中型断层在实际工作中多被作为矿井 或采区的自然边界，但大中型断层的展布方式、延伸长度和落差增减梯度制约了 采区或工传嚣豹走肉长度，因此，薹先蹙暖大中型叛层的鼹蠢方式秘廷l 幸长凄， 以便作为采区或工你面的设计依据。受断层影响或制约的工作面长度或丽积，按 柴里煤矿哥箭综采和综放蘅月产8 一l o 万吨生产水平，按照安装撤除生产投入消耗 等计算，需够4 5 个月的慕煤对阙，才蠢较显疆效盏。否则，效整不疑鼹或支蹬 大于收入。 2 2 断层对生产的影响 小断层在地质勘探阶段较难发现，甚至中型断层也有时不易发现，在生产开 辐、准备帮圈采工络萄串又是不弼避免豹途覆麓素，1 0 m 戳上断艨多被佟为工 乍 匦边界；3 5 m 断层多被综采和综艘硬接采过去；而5 1 0 m 断层是硬采过去还是另 开切眼，则要计算工作面过断层间的影响时间。对综采放顶煤工作面的影响主要 寝褒奁滋下咒个方瑟。 2 。2 1 影响过叛层时舞的因素研究 根握多年的现场实践及经济效益e 较，柴璧煤矿摸索到救层影响时闫f 与各蕈孛 影响因索之间的关系符合如下经验公式： t ：1 - k 量：( 1 - k ) l ( 2 1 ) 世mm k 式中： r 工馋覆过断层矮阉鲍影响时阕，d ； 上一工作面内的走向长度，m ； 艏一正常情况下舀逶尺，m d o 一4 m d ) ： 彭一受断层影响，单位进尺修正系数( k = 0 。4 1 o ) 。 如果影响时间r 超过工作面搬家和安装总时间6 0 天，过断层不经济或无效盏， 瑟考虑楚否需要重新开切袋。 东北大学工程硕士论文 篇二章断层对凹莱的彩i 啊 2 2 2 断层走向岛工作面采向的关系 断层走向线与工作面采向平行时，通过断层时顶板煤岩破碎，最易潞裂隙、断 层西、龌屡带帮片帮雷璎。蟊浆墨煤矿蕊3 4 1 瞳综莱工 窜嚣，造平牙王 睾覆翁 条落差2 。8 m 的逆断层时，工作面半停半采1 个半月，陷入了片帮一冒顶一歪架一 倒架的恶性循环中，最尉不得融撤面。当断层走向与工作面采向垂直时，较翁过 断鼷，毽避获层时阕较长，遥遗柒里渫矿多年懿分聿厅探索，谈为叛层与工作甏调 斜成4 5 。角时，工 乍面撼进中即不会全压过，又能经过一段时间距离盾摆脱断层， 从而使断层对工作面影响降低到最低限度，参见图2 1 。 ( a ) 断屠与工作丽平行( b ) 断层与工作面垂毫( c ) 断层与z 作面夹角为锐角 翻2 1 断腻与工作灏夹角示意豳 f i 9 2 i t h e d i a g r a m m a t i cs k e t c ho f f a u l ta n dw o r k i n g f a c es e p a r a t i o na n g l e 2 2 3 过断层酵矿压最现特点 综采帮综藏工作面按透繇绥嚣，瀣予工作蟊翡鲞接读帮老疆翠已程瑟屡熊錾 裂，当支絮和前方煤支撑不住顶扳的踅压时，工作面逐渐显现来压，反之，顶板 来臌可能性就小，工作谢从断层上盘向下盘推进和从下擞向上擞推进，其工作面 受的颈板惩力畜较大不黼。 从上盘向下擞推进融，项叛除受支架、煤壁、顶板和采空蹶彤成懋臂梁支撑 外，还受到断层下盘煤岩体支撑，顶板在一般情况下不会发生阶下沉，顶板不 会岛现应力峰值。当工 乍面腻下盎向上盎攥迸露，情琵覆好相爱，颈投容易发生 台蹬下沉，丽由予叛层灏的咬合作用，顶极不易发生回转，丽较易产生工作疆前 的片帮冒顶，顶板压力妲现较为剧烈，应力峰值也较易出现。由此可见，若工作 面驭上盘向下盘维进时，在距断层裔一定鼷离时，应提前做好工作蟊来压的准各， 恧工 乍疆从下盘 姆上盘推进时，要加强支护，切实加强秘撑力，以防王 乍蘧发生 台阶下沉及片帮冒顶事故的发生，甚至恶性循环。 9 东北大举工程硕上论文 篱二章断层对回采的影响 2 。3 经验教诩 柴爨煤矿采用综采积综教开采方式邋l o 年，在l 年懿开采过程中，既有遘 断层造成了较大损失的惨痛教训，也有工作面过落差1 0 m 断层的成功经验。 3 4 1 位综采工作灏，过近平行工作面的一条落差2 ，8m 的逆断层时，由于没有 做好过凝层鳇器顼准备，蠛泛揭露断层粒，造成工佟獗戆大嚣积片藜霉瑗，形羧 片帮一冒顶一激架一死架的恶性循环，使工作筒每天推进不到l m ，在超前压力及 断层的共同作用下，煤层裂隙极为发育，煤体支撑力大幅度下降，发生了塑性流 变，致使工 乍程无法薅自 l 誊疆避，这棰王佟瑟缎跨了一令多奠，不褥不擞瑟，虽 有部分支架埋入工作顽，损失4 0 0 多万元。 2 3 4 9 综放工作面，过f 2 3 4 - 1 2 断层，材料道端落差近1 0 m ，由于管理到位，措 熬褥力，准备楚分，落实扎实，鬏溺耱含实际，蜈裂逶过了该薮层，断澄彩稳时 间1 0 天，与鹫开切胀方法匕l ：较，多创经济效益2 6 0 多万元。 2 4 本章小结 从不同方面讨论丁断层对工作面布置及生产的影响，论述了硬过断层与各种 影响困豢之闻的关系。 提爨了工佟_ 瑟调勰与鞭屡成4 5 。蕉孵，较易避簿i 层豹愚想，努述了王圣挈嚣过凝 层时矿臌显现特点、注意事项和应采取的措施。总结了过1 0 m 落差断层时采取的 主要技术手段。一是器量调藏工作面与断层夹角控制在3 0 。- 6 0 0 间：二是切实加强 王乍瑟支架勰撑力，貉壹垂廷支蘩；三楚及时维护瑗叛，防止片帮、雷矮。 1 0 东北大学工程硕士论文第三章2 3 6 8 综艘面过落差1 8 米断层方案选择 第三章2 3 6 8 综放面 过落差1 8 米断层方案选择 3 。1 工作面基本情况 3 。1 1 她质条件 3 1 。1 1 位鬣 工作丽地面标高+ 3 4 9 2 3 5 8 0 m ，地表平坦，为农田，无建筑物。井下位于 2 3 6 采区中部，裔托均未开采，走向长7 4 0 m ，谈向长1 6 0 m ，瑟内酗采标裔为一3 1 4 奄 一2 9 6 0 m 。 3 1 1 2 煤层及顶底板 ( 1 ) 煤层：3 煤蔗本面开采煤层，媒浮9 2 1 0 4 m ，平均浮9 5 m 。煤餍结构 复杂，一般含l 2 层夹砰，赋存稳寇，属半暗一拳亮型煤，色黑性赡，似玻璃光 泽，普硬系数1 5 2 5 ，按其结构分为3 。煤、中石千、3t 煤三部分，其中3 。煤厚 5 3 5 8 m ，平均浮5 6 m ，下部含一屡泥岩夹砰，浮o o 2 6 m ，道水交软；中石干厚 o 。2 0 1 3 。5 m ，东厚珏薄，以泥喾为主，黑深灰包，厚度大予2 0 m 时，溺变为砂 泥岩；3t 煤厚3 9 4 7 m ，平均厚4 3 m ，结构简单。 ( 2 ) 顶板；由直接顶、老顶组成，局部发育伪顶。 伪孩必碳矮淀岩，易翟落。 直接顶厚1 2 1 5 4 m ，由泥岩、砂泥岩组成，黑灰黑色，松软、易碎，含 植物茎叶诧石碎片。 老项零1 0 。2 3 6 9 m ，由中骖岩、缨砂畿、砂混岩缝成，获巢色获自色，戮 石英、长石为主，钙质胶结，局部夹煤线，裂隙充填方群石，坚硬，不易冒落。 ( 3 ) 底板：由直接底、老底组成。 蓬接惑淳1 3 3 ，6 m ，由滋老、鑫羰缓及少量荧铁矿缝藏，色黑逯承软化。 老底厚5 0 1 4 1 m ，由细砂岩、中砂岩组成，灰白色，普磺系数3 o 4 0 。 3 1 1 3 地戚构造 ( 1 ) 蟋皱擒造：总簿呈擎爨，壤受n n e n e ，顿凫1 2 。，裁部寄小起铰。 东北大学工程硪士论文第三章2 3 6 8 综放蕊过落差1 8 米断堪方案选榉 ( 2 ) 断裂构造：影响生产的断层谢f 9 3 4 _ l f 9 3 州，f 2 3 6 7 三祭，见表3 1 。其 中f 9 3 州和f 9 3 _ 4 _ 2 两条断层落差大，且在面内交叉合并，对生产影响较大。 袭3 , 1 玛壤层缎分錾屡参羲 t a b l e 3 1t h ep a r a m e t e ro fe v e r y 抽u l ti nt h ef a u l t so ff h 断层名称走向，o倾向r倾角，。落差m对回来的影响 f 牛l 52 7 56 0 - 7 57 0 - 9 0 狠夫 f 9 3 4 。2 1 5 - 2 82 8 5 2 9 86 0 8 03 7 8 5很大 3 1 1 4 水文 容部楚在南翼国蹄形擒造核部，誊接充拳永源怒3 煤颓板移袈承，间接充承 水源为侏罗系砂砾裟水，尽管受多年开采的强烈疏降，其核部区域仍将蠢涌水威 胁。预计工作面过f 9 3 4 断层组1 5 0 2 0 0 m 后，将有顶板水涌出，预计最大涌水量 3 0 m 3 h ，正鬻涌水鬃1 0 m 3 h ，西j 邈需截好防治承准备。 3 1 。1 5 其他开采技术条件 3 煤为低磷、低硫、高挥发份气煤，煤尘宥爆炸危险，煤尘爆炸指数为3 9 8 ， 煤层裔自燃颧商，囊燃发火期为4 6 天，瓦颏涌出量低，其中沼气( c h 。) 相对涌 爨量1 5 8 m 3 t ，二氧纯羰( 呸) 提黠潺出麓巍3 ，l 矗t 。毽王 睾瑟有琵款粳 聚区，局部瓦斯涌出量偏离，回采时应加强观测，严防瓦斯积聚，影响生产。 3 1 2 采煤方法和回采工艺 3 1 2 1 采煤方法 采溺颓斜长璧综采藏预煤全部垮落采漾法。 3 1 。2 。2 采放王艺 ( 1 ) 采放高度：煤厚9 5 m ，采煤商度2 8 m ，放煤高度6 7 m ，采放比为 2 8 6 7 = 1 ：2 3 8 。 ( 2 ) 放煤步距：由经验公式： l = ( 0 1 5 0 2 1 ) h ( 3 1 ) 式中： 五一敖漾步距，m ； 忍一放煤口至煤层顶板垂高，m 。 计算得到循环步距为1 2 m ，即采用二采一放的作业方式。 东北大学工程硕士论文第三章2 3 6 8 综放面过落差1 8 米断层方案选择 ( 3 ) 工艺过程：割煤_ + 移架推溜_ + 放煤_ + 拉后溜 3 1 3 设备配备 3 1 3 1 液压支架 z z p 4 8 0 0 1 7 3 3 型放煤支撑高度 工作阻力4 8 0 0 k n 初撑力3 9 5 8 k n 支护强度o 6 5 m p a 底座对底板比压2 2m p a 3 1 3 2 采煤机 移架推溜+ 拉后溜+ 割煤+ l7 0 0 m m - 3 2 0 0 m m a m 一5 0 0 可调高双滚筒无链牵引采煤机 截深6 0 0 m m 采高 2 5 3 5 m 滚筒直径1 8 0 0 m m 功率3 7 5 k w x 2 牵引速度 0 一i o m m i n 3 1 3 3 输送机 工作面配前后两部输送机，型号s g z 7 6 4 4 0 0 型输送机 电机功率 2 0 0 k w 2 输送能力9 0 0 t h 3 1 3 4 转载机 型号为s z z 7 6 4 1 6 0 电机功率1 6 0 k w 运输能力 ll o o t h 3 1 3 5 破碎机 型号为l p s l 0 0 0 破碎能力1 0 0 0 t h 电机功率1 1 0 k w 3 东北大学工程硪士论文第三章2 3 6 8 综放蘸过落差1 8 米叛麓方案选撵 3 1 。3 6 带式输送机 型号为s d j 1 5 0 型带式输送机，两部 鬯辍功率 7 5 k w 2 运输能力 6 3 0 t h 3 1 3 7 泵站 ( 1 ) 筑讫滚泵：设备型弩：m r b 一1 2 5 3 1 。5 ，两泵一箱 输出