综掘机过断层.doc

收稿日期: 2007 - 01 - 02作者简介: 史稣旭(1971 - ) , 男, 山西潞城人, 助理工程师, 现在潞安集团屯留煤矿从事技术管理工作。顺槽支护设计和综掘过断层技术史稣旭, 张海峰(潞安集团屯留煤矿, 山西长治046100)摘要: 结合屯留煤矿S1201工作面煤层赋存特点, 文章对工作面顺槽进行了综掘工艺设计, 介绍了综掘过断层的施工技术, 保证了施工安全, 提高了劳动效率, 并对施工过程中出现的问题进行了分析总结, 可为类似工程借鉴。关键词: 工作面顺槽; 综掘; 断层中图分类号: TD353+ 16文献标识码: B文章编号: 1671 - 0959 (2008) 03200272031问题的提出屯留煤矿是潞安集团年设计生产能力800万t/ a的特大型矿井, 2002年9月30日正式开工建设。矿井采用立井开拓方式, 共布置5个井筒。采煤方法为大采高综采放顶煤采煤方法, 采用综合机械化掘进。综掘具有单进高、进尺快, 巷道成型好、易维护, 安全和经济效益显著等优点,但如何在地质条件复杂、断层发育等特殊条件下实现快速掘进, 这为生产管理者提出了课题。回采巷道掘进时的施工方法、措施对快速掘进起着重要作用, 对掘进施工管理和安全回采也有一定的影响。2工程概况S1201工作面位于南一采区西北部, 西有南翼回风大巷、南翼轨道大巷、南翼胶带大巷、南翼进风大巷与本工作面相通; 南临S1202 工作面(未采) ; 北面有X26、X35陷落柱构造; 东面为未采区。该工作面主采3号煤层, 该煤层赋存于二叠系山西组地层中下部, 3号煤底板标高+450m + 515m, 平均标高+ 48215m, 平均埋深46016m,为陆相湖泊沉积, 煤层厚度较为稳定, 不含夹矸。根据三维地震勘探和瞬变电磁勘探资料, S1201工作面共揭露3条断层, 最大断距10m, 最小断距017m, 断层具体情况见表1。表1S1201工作面揭露断层情况表构造名称存在位置预计大小或影响程度F12断层瓦排巷北侧可能尖灭至瓦排或辅助切眼F65断层回风顺槽(已揭露) 落差017mF66断层工作面西北部落差10m3巷道断面及支护设计311巷道断面根据S1201工作面煤层赋存条件、顶板岩层结构、围岩节理裂隙发育等具体地质情况, 在保证运输、通风等生产需求的前提下, 兼顾巷道断面利用率和减小巷道动压影响, 确定带式输送机顺槽和回风顺槽均沿煤层底板掘进,采用矩形断面, 掘进宽度418m, 掘进高度312m, 掘进断面15136m2 , 净宽416m, 净高311m, 净断面14126m2。断面图见图1。图1巷道断面图(单位: mm)312支护设计顺槽采用锚梁网加锚索支护形式。顶部为5根22mm2400mm 高强螺纹钢锚杆, 托板为150mm 150mm 10mm碟形托板, 每根锚杆采用一支K2335树脂药卷和一支Z2360树脂药卷锚固。锚杆间、排距均为1000mm, 两边顶角锚杆与顶板夹角为70; 两帮为4根22 2400mm高强螺纹钢锚杆, 每根锚杆采用1支Z2360树脂药卷锚固, 锚杆托板为150 mm 150mm 10mm碟形托板。锚杆排距为1000mm, 间距为850mm, 顶帮锚杆距顶板250mm成20仰角打设, 底帮锚杆距底板400mm成90角打设。顶部采用W钢带支护, 规格为W280 4 4700 - 5 - 1100, 帮部钢筋托梁规格为14mm 80mm 2800mm。顶、帮网为10#铅丝编制成经纬网, 网格为50mm 50mm, 顶网为5200mm 1200mm 片网, 帮网为3200 1200mm。顶(帮)网长边搭接100mm、短边对接, 16#网丝272008年第3期煤炭工程施工技术双丝双扣、孔孔相连。顶部布置两排锚索, 布置方式为双排纵向迈步, 锚索规格18196 6300mm, 锚索排距212m, 间距116m, 采用一支Z2360树脂药卷加两支K2335树脂药卷锚固。313校验支护参数下对支护参数进行校验:1) 锚杆长度: 顶锚杆通过悬吊作用, 达到支护效果的条件, 应满足:L L1 +L2 +L3式中L 锚杆长度, mm;L1 锚杆外露长度(钢带厚度+托盘厚度+螺母厚度+ 10mm50mm) , 此处取50mm;L2 锚杆有效长度(顶锚杆取免压拱高b) , mm;L3 锚杆锚固长度, 取600mm。普氏免压拱高b = B /2 + H tan (45- w /2 / f顶式中B、H掘进巷道的宽度和高度, m;f顶顶板岩石普氏系数, 取3;w两帮岩石的内摩擦角, w取63143(查表得) 。计算得L2 = b = 1577mm经计算锚杆长度: L 50 + 1577 + 600 = 2227mm (取2400mm)2) 锚杆排距:a (Q / kL2 ) 1 /2式中a锚杆排距;Q锚杆锚固力, 取49kN;K安全系数, 取2;岩体容重, 取1617kN /m3。经计算, a ( 49 /2 1617 11639) 1 /2 = 11004m, 取1m。3) 每排锚杆根数:根据公式算每排锚杆个数。N1 = KQrDr /Pr = 310 6617 110 /49 = 4108 5 (根)根据现场及生产经验, 取5根其中: Dr锚杆排距, m;Pr锚杆抗拔力, 取45kN;K安全系数, 根据顶板岩性取310;Qr顶板载荷集度, 取6617kN /m。经理论计算和实践经验: 选用22mm 2400mm的高强螺纹钢锚杆满足安全及设计要求。4综掘过断层施工411综掘工艺过断层一般采取后退挑顶法和后退卧底的方法, 具体施工时应综合考虑断层产状和巷道围岩状况。具体综掘工艺如下:1) 割煤: 屯留矿井井下巷道大部为全煤巷道, 采用掘进机直接进刀割煤。为使机器初进刀能很快处于稳定状态,沿底板从左向右进行掏槽, 然后再由右向左逐渐向上顺序切割, 切割顺序见图2。这种进刀截割方式, 可以充分利用掏出的空间为上部煤体创造一个容易向下垮落的空间及自由面, 节省机械功耗, 且顶板暴露实践短, 有利于锚杆支护。2) 装煤: 由综掘机铲板部完成装煤工序。3) 运煤: 煤经掘进机自带刮板输送机桥式转载机胶带输送机煤仓。4) 通风: 工作面采用JBT - 28 局部通风机, 配以500mm柔性阻燃风筒正压通风。5) 支护: 掘进一个循环后, 及时进行临时支护, 临时支护采用3根415m长工字钢梁进行临时支护。掘进2个循环后, 进行永久支护, 利用锚杆钻机施工顶板锚杆。图2掘进机进刀方式示意图412由下盘进入上盘的施工方法按巷道前进方向及煤层厚度确定后退610m, 以810下坡卧底, 再以1215下坡掘进至见下盘煤, 煤巷高度到3m左右时, 再调整至810, 直至全煤沿煤层顶板掘进。413由上盘进入下盘的施工方法若中厚煤层遇落差小于2m的断层, 一般不采取挑顶方法, 而是在顶板留有台阶, 直接进入下盘煤层, 适当拉底即可。若断层落差小于煤厚, 能准确确定断层产状情况下,直接后退按15左右角度挑顶进入断层上盘煤顶板, 该方法易于控制顶板。若不能断定断层落差, 一般不采取后退挑顶法, 而是从断层面开始直接上坡掘进。为减少托煤掘进长度, 底板一直按一致坡度掘进, 但顶板见下盘煤底板时加大顶板坡度以尽快沿顶。该方法用锚杆支护时易造成巷道较高, 但施工时可采取架棚托煤方法, 能达到不返工且少掘岩巷的目的。414应注意的问题影响综掘快速掘进的因素很多, 但如何尽量避免断层构造的影响, 最大限度发挥综掘优势。结合矿井具体情况,总结了以下几方面应注意的问题:1)优化工程设计。工程技术人员在新工作面布置设计28施工技术煤炭工程2008年第3期收稿日期: 2007 - 12 - 13作者简介: 徐奉章(1955 - ) , 男, 河南西华人, 高级工程师, 1982年毕业于平顶山煤矿职工大学, 现为平顶山市瑞平煤电有限公司总工程师, 主要从事煤炭事业方面的工作。注浆封堵导水通道以阻隔大气降水和地表水对井田的补给徐奉章, 郝金超, 赵均锋(平顶山煤业集团公司, 河南平顶山467000)摘要: 必须重视并作好基础水文地质工作, 任何先进探测手段都不能代替基础水文地质工作。大水矿井治理水害必须从查清矿井充水条件入手。对于水源主要来自地表水和大气降雨的,对主要导水通道进行注浆封堵, 可以取得很好防治水效果。关键词: 大气降水; 地表水; 导水通道; 注浆中图分类号: P641文献标识码: B文章编号: 1671 - 0959 (2008) 0320029203Wa ter conducted channel grouted and sea led to isola te na tura lra in ing and surface wa ter compen sa ted to m inef ieldXU Feng - zhang, HAO J in - chao, ZHAO Jun - feng( Pingdingshan CoalMining Group Corporation Ltd. , Pingdingshan, 467000, China)Abstract: It is necessary to pay a special attention and to be well done the basic hydrological work. Any advanceddetected means could not be instead of the basic hydrological work. The mine water disaster p revention and control inDashuiMine should be to clarify the mine refilled water condition. As for the water resources from the surface water andnatural raining, it ismainly to grout and seal the water conducted channel. Good water p revention and control resultswareobtained.Keywords: Precip itation; SurfaceWater; Water - conducting; Grouting1概况平煤集团七星公司(即七矿)于1959年8月投产, 矿井设计生产能力为年产原煤90万t, 经扩建后, 1987年矿井设计能力增加到年产120万t。矿井分两个水平开采。一水平标高- 50m, 开采二叠系石盒子组的丁组、戊组煤层, 已中, 应充分考虑到临近工作面揭露的地质资料, 尽量避开大的构造, 减少综掘机过断层的次数。施工过程中, 及时掌握掘进面的变化, 根据实际情况制定出相应措施, 尽量减少岩石掘进量。2) 综掘机过断层时, 应视现场情况选择合理的进刀方式。遇到软岩可以慢速切割, 采用强推硬过方式; 遇到坚硬岩石, 应放振动炮, 先对岩石进行破碎, 再用综掘机装载; 对落差较大的断层, 岩石距离较长, 尽量不用综掘机割煤, 而是将综掘机推后, 待炮掘过完断层后, 再恢复综机掘进。这样就避免了因综掘机长时切割岩石对设备各部位造成损害, 减少了设备维修量。掘进过程中, 绝不允许掘进司机野蛮操作和硬拼设备。3) 合理选择支护方式。合理的支护方式是提高综掘机掘进速度的关键, 过断层构造时, 必须优化巷道断面, 适当减小断面尺寸, 选择更为合理的支护方式, 如锚、网联合支护。临时支护也必须及时有效, 尽量进行交叉平行作业, 实现正规循环, 提高工作效率, 安全快速通过断层。5结语1) 发展