大倾角走向长壁工作面通过大落差.doc

GAOJIAOLUNTAN 高 教 论 坛大倾角走向长壁工作面通过大落差走向断层的研究与实践孙志文 徐洪双 王振军摘 要：本文针对大雁煤业集团公司第一煤矿西六采区西翼二段27# 煤层的特殊地质条件，对大倾角综放工作面遇到大落差走向断层时的生产技术进行了有针对性的探讨，取得了很多成功经验，对类似条件下采煤工作面的生产提供了参考。关键词：大倾角；大落差断层；技术措施 - 109 -引言大雁一矿西六采区西翼二段27层回采工作面位于矿井的360水平西六采区西翼。由于受地壳应力作用，该段煤层中出现三处走向断层，给正常的回采工作造成了极大影响。2006年2月15日，该矿采煤队在该工作面开始了大倾角、大断层下的回采实践。经过精心组织、科学管理，探讨出了很多有效的技术措施，3月 16日顺利通过了三条断层，5月22日回采结束，取得了最高日产6900吨且安全无事故的显著成绩。1地质概况及回采工艺11 煤层地质概况 作者简介：孙志文（1965-），1988年毕业于阜新矿院采矿系，现就职于内蒙古呼贝尔学院，副教授，采矿教研室主任。主要从事软岩支护、矿井通风方面的教学与研究工作。在专业核心期刊发表论文十余篇。111 煤层结构西六西翼二段27煤层为褐煤厚煤层，煤层围岩属于扎赉诺尔群大磨拐河组中部含煤段。煤层结构为：煤层总厚为7.43m，其中含35层夹矸，中部夹矸厚1.08m。煤层上部为0.50m厚的灰色泥岩，下部为0.58m厚的黑灰色碳质泥岩，全区发育。煤层赋存较稳定，在走向上东部比西部厚，在倾向上深部较浅部略厚。112 .工作面概况 该工作面平均走向长度297.5m，平均倾斜长度185.4m。煤层平均倾角34，容重1.26 t/m3，可采储量27万吨。12 回采工艺及设备该工作面采用走向长壁后退式采煤法，落煤方式为综合机械化放顶煤。最大控顶距4.45m，最小控顶距3.85m，采空区顶板管理方法为全部垮落法。采煤机双向割煤，端部斜切进刀，循环进度1.2m，日循环个数3个。工作面设计采高2.8m，放煤高度3.05m(除去夹矸1.08m)，采放比为1：1.02。工作面采用MG250/675-QWD型双滚筒采煤机与2台SGZ-764/2200型刮板输送机和1台SZZ-764/200型转载机配合使用，安装127部ZFS4000-1.5/3.2La型尾梁插板低位式综放支架支护顶板。2、工作面断层及其对回采的影响21 工作面断层在回采初期，该工作面遇到了三条近似走向的断层（掘进开切眼时才揭露）。位于810支架间的F0515断层落差达1.8m；6570支架间的F0516断层较小，落差为0.5m；7386支架间的F0517断层最大，落差达8米。具体分布情况见 附图（一）西六西翼二段27#工作面断层位置平面示意图22 断层对回采的影响三条断层将工作面分成四段，以致工作面回采时吃土长度达28m。基于此，造成掘进开切眼时形成了大坡度工作面，最大倾角达42。更为严重的是，在最大落差的断层处掘进开切眼时就出现了严重的片帮、掉顶现象，掉顶最高达3m，致使综采支架顶梁接顶不实而出现倾倒现象。同时，断层造成的工作面起伏，导致60125支架间的底板不平，安装的支架与通过拉底后才能安装上的刮板输送机之间的落差在0.5m左右，使支架与刮板输送机的连接装置有三分之一安装不上。又因受深部开采影响，顶板压力大，下顺槽切顶严重，初采面临顶板漏冒的威胁。基于该工作面以上一系列不利因素，使初采工作异常艰难。3、过断层技术保障措施 31 改变机组电缆牵引方式，防止机组电缆下滑由于受工作面大倾角的影响，采煤机运行时机组电缆下滑，不但影响开机率，也不利安全生产。为了防止这一问题，采取了用钢丝绳牵引的办法，即：对机组附近10米电缆使用电缆夹，电缆槽里其余靠近机组的80米电缆与钢丝绳捆绑在一起，取消电缆夹，避免了机组电缆下滑现象。32 调整落煤工艺及其相关参数，防止工作面冒顶与片帮在该工作面三处断层中，以F0517断层（见附图一）对生产影响最大。此断层最初处于74支架处，只有一个断层线。在回采向前推进过程中层位不断变化，至3月10日已下移至72支架处，并形成一个楔子状，落差减少到5.95米。3月27日，工作面推进84米时，断层已处于5357支架处。由于地质变动影响，使邻近断层两侧地层发生塑性的拖拽、拉伸而形成了弧形弯曲，呈现出地堑构造，落差也减小到3.4米。由于断层落差较大，且在7386支架处为全岩地段，工作面吃土长度达28米，使割煤时吃土地段出现严重的片帮、掉顶现象。基于此，及时调整落煤工艺及其相关参数是保证工作面安全通过断层的关键。在断层条件极差时，采用放炮落煤，人工攉煤的回采工艺。循环进度控制在1.2m，最大控顶距保持2.4m，最小控顶距为1.2m；顶板支护使用2.4m圆木配合单体错梁齐柱支护，圆木间距为0.75m；临时支护使用半圆木配合单体打带帽点柱，间距为1.5m；在最大控顶距时，采取“一梁三柱”加大支护强度，每天挑顶10cm，逐渐与其他地点顺平。在断层条件比较好时，采用机组割煤。割煤时，采高严格控制在2.8m，并减慢牵引速度，减少喷雾洒水量，发现有掉顶及片帮迹象时立即停机处理，防止事故的发生。 33 安装支架防倒滑装置，发挥支架初撑力作用该工作面支架倾倒原因主要有四点：一是煤层倾角大，局部达到42度；二是顶板压力大，顶板破碎，支架尾梁上部顶板部分垮落；三是部分支架不接顶；四是由于受到水平分力作用，断层处支架失去了原有承载能力，出现下滑和戗底现象。根据这些实际问题，工作面及时安装一套支架防倒防滑装置十分必要。 该装置把液压千斤顶和锚链安装在支架底座与支架防倒中心柱上配套使用。调整下滑支架时，采取由上至下调整的顺序进行。倾倒支架调整后，必须确保接实顶板，使其达到初撑力要求，防止再次倾倒。34 采取必要措施，预防“飞煤”伤人该工作面回采过程中，由于6592支架地段倾角达到42，致使该地段出现片帮、爆帮煤、拉移支架时架间掉货、机组割煤时甩煤等现象，这些碎煤（岩）极易顺工作向下飞射，给作业人员安全构成极大威胁。为此，除了割煤时选择合理的牵引速度以减少飞煤量外，将以往工作面的平行作业改为交叉作业是个好办法。即：采煤机割煤时，将割煤、移架、移溜、清浮煤平行作业改为割煤、移架、移溜平行作业与清浮煤交叉作业。采煤机割煤时，清浮煤人员躲在支架内安全地点，待采煤机与需清浮煤支架之间距离达到30米时，将采煤机、前输送机停机闭锁，然后开始清浮煤。同时，在工作面增设挡煤木、挡矸绳，特别危险地段设安全防护网，设专人监护飞煤和大块煤下滑情况，也是防止“飞煤”伤人的有效措施。35 减缓坡度，避免支架戗底回采初期，由于工作面断层处穿岩段沿倾斜长达28m，顶、底板为全岩，使支架处于戗底状态。工作面正常层位为3标志层下割700mm，底板留出300mm的底煤。但由于受断层影响，工作面接近回风顺槽（上顺槽）时，3标志层位于底板下方。而要保证层位正常，防止支架“戗底”，减缓坡度，采用了留底挑顶措施。即：从110支架向后头拉底，使层位达到标准层位要求。同时，这种措施还将工作面与断层交叉处的矸石量降低到最低。36 增打锚索，控制下顺槽顶