陈四楼煤矿2.4 Mta新井设计含5张CAD图-版本1.zip
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陈四楼煤矿2.4
Mta新井设计含5张CAD图-版本1
陈四楼
煤矿
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陈四楼煤矿2.4 Mta新井设计含5张CAD图-版本1.zip,陈四楼煤矿2.4,Mta新井设计含5张CAD图-版本1,陈四楼,煤矿,2.4,Mta,设计,CAD,版本
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综采工作面过断层技术研究摘要：断层是影响综采工作面煤炭开采的重要因素之一。采取有效的技术措施，高效率地通过断层，是提升煤炭采出率、缓解采掘接续和采装衔接紧张局面的重要措施，也只有高效地通过断层，才能使煤炭开采企业取得更高的经济效益与社会效益。关键词：综采工作面;过断层;方法措施0引言目前，在我国一次能量消费结构中，煤炭占75%以上。煤炭不仅是我国的基本燃料，又是重要的工业原料，电力、钢铁、石油加工、水泥、化学原料五大行业都离不开煤炭，因此，煤炭工业的发展直接关系到国计民生。为使我国能源战略持续稳定的发展，必须稳步高效地发展煤炭工业。我国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一。据不完全统计，己知含煤面积约55000了，探明总储量在9000亿t以上，居世界前列。自1989年，我国一直是世界第一大煤炭生产国和消费国，煤炭产量占世界煤炭产量的1/4以上，而浅部煤炭资源已逐渐枯竭，深部资源地质条件一般比较复杂，而目前影响综采工作面设备效能发挥的主要原因之一是地质构造。在地质构造(如断层、褶曲、陷落柱、冲刷带和火成岩侵入等)中，断层是最经常遇到的，对生产影响也是最大的一种地质构造。大落差断层（）在精确地质阶段已基本查明，中等落差断层（）大多数在采取开拓生产准备阶段亦能查明，小落差断层（）往往不易被发现，恰恰这些小断层会给综合机械化工作面回采带来不同程度影响，有可能使工作面被迫停产或搬家，或降低工作面单产和月推进度或损坏设备，对工作面回采带来一系列不利影响。而综采工作面安全过断层,可以减少综采安装、搬家倒面的次数,避免了时间和设备的浪费，缓和采掘接替矛盾；回收断层煤柱，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、提高经济效益起到了促进作用。因此有必要对综采工作面过断层的关键和客观规律进行理论研究，从而对综采工作面过断层提出合理的技术措施。1从断层参数分析断层对综采工作面的影响综采工作面过断层带时，会对正规循环带来较大影响，支护、移溜、移架的难度将加大，断层的各种参数、断层带在工作面出露岩石的性质及其在工作面空间出露大小决定了这一系列问题的复杂程度。影响综采推进的断层参数包括落差(h)、夹角()和倾角()。1.1落差大小对综采工作面的影响根据对昕益矿综采工作面调查，都是10m以下落差的断层，其中小于1 m的占断层总数的12%，1m2 m的占13%，2 m3 m的占25%，大于3 m的占50%。不同大小的断层落差，对生产产生的影响程度也不同，当落差线性增大时，工作面的产量呈线性下降。工作面揭露断层的岩石硬度和裂隙发育程度等的不同，对工作面的影响结果也不相同。当工作面揭露岩石稳定，用采煤机落煤时，对产量影响较小；当工作面揭露松软岩层，岩层裂隙较多，表现较为破碎，顶板冒落可能增大，从而增加工作面处理冒顶的时间增多，进而影响产量；当岩石坚硬，必须用爆破方法落煤时，影响60%左右的产量。揭露断层对工作面的影响约为推进方向6长。1.2交角大小对综采工作面的影响据历年来回采面统计，大部分断层与工作面斜交，其中交角100以下的占14%，1060占79%，6090占7%。工作面零交角过断层，工作面几乎在全长范围内揭露断层，支架同时进入压力增大状态，如果断层带填充物塑性差、揭露断层上下盘岩石破碎，则通过断层危险性更大，可造成大面积冒顶，压死支架。当工作面与断层近于垂直时，断层在工作面内长时间存在，工作面支护条件一直处于不好状态，影响支架的支护、推移，影响采煤机组的正常通过，从而很大程度影响产量。根据以往经验，工作面与断层交角在030之间时，回采面有较大幅度产量下降。随着交角加大，产量下降幅度将变小并趋于稳定。被揭露断层上下盘岩石稳定性对采煤机落煤有很大影响，当交角不变时，过破碎岩石断层工作面产量是过坚硬岩石断层工作面产量的28%78%。7080的交角与小交角比较，揭露断层上下盘岩石的稳定性对产量的影响小。1.3倾角对综采工作面的影响断层上下盘接合面的倾角多为5085。这个区间的断层倾角，将使综采工作面的产量下降约80%，在这样的倾角下，工作面空间冒落的岩石增加，压力拱前移，工作面前方煤岩体会更加破碎，后期开采难度增大。其形成原因是在这个角度范围内，最大切应力集中在回采工作面附近，产生裂隙方向同断层岩石滑动面倾向一致，这将造成上覆岩层作用在支架上的压力减少，同时作用在前方煤壁上的应力增大，将加剧前方煤体的破坏与片帮的发生，严重时支架前方有漏顶发生。2综采工作面过断层方法2.1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100150mm。这种方法适合断层面较小的地质条件。2.2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。2.3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。这种方案能够降低设备的损坏率,提高了回采率,但工作面安全管理程序复杂,顶板控制困难。2.4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。3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：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。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。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。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,对断层已经处理。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。4工作面过断层的技术措施综采面过断层时，落差、煤层断失或上或下的方向、工作面与断层的交角是对综采面过断层影响较大的因素。所以，在制定安全技术措施时，要重点考虑这些因素。4.1一般技术措施 落差超过回采截割高度的2/3的倾斜和斜交断层，被揭露断层面出露煤层高度小于液压支架最小通过高度的2/3，且被揭露必需硬过岩层硬度较大，不益采用采煤机截割、不好打眼放震动炮或放震动炮后仍不能爆落时，一般考虑在断层另一侧开切眼，搬家重新安装或局部开巷道绕采；如断层落差较小，支架能够通过；大落差断层，顶底板岩性松软，或放震动炮后易于落矸时，应使工作面与断层有较大的交角。在围岩中等稳定时，工作面与断层合理的交角为2030，围岩不稳定时，合理的交角为3045。机组过断层应采取破顶或压底，应使处理后的底板取同一坡度，易于机组、支架通过。对于落差小于1m的断层，当煤层向上断失时，揭露的顶板条件如相对好些，应采取采煤机与溜子上漂的措施，并留底使采高降低，从而促使支架前梁和顶板尽快在断层另一盘接顶。当顶板破碎易片帮时，要尽量缩小梁端距，并提前挂双层金属网，当顶板冒落发生空顶时，要插背木板，并要使木板深入顶板底面。对于落差大于1m的断层，向上断失的断距小于煤厚，缩小采高,多留底煤,使支架上浮，工作面推进十几米距离后,支护、回采设备可上升至煤层顶板。支架留底煤上浮时会有倾倒事件发生，应采取如下措施：掩护支架顶板在水平方向上转一角度，使底座后半部分升起一定空隙，伺机垫入物料，支撑式支架，移架有压力后，降两后立柱，使柱脚抬起，伺机垫入物料，合底座在同一水平面上，保持支架处于稳定状态，可防止损坏各连接部件及移架弹簧板。对于向下断失落差小于1m的断层，煤层顶板条件较好时，支架最小高度大于揭露煤层高度，采取挑顶通过的办法。过断层前的支架应有足够的伸缩量，方便过断层时降低采高，这就要求庆过断层前加大采场高度，相反高度过大时支架支不到顶板，采用加支木板或木垛来支护上部空间。使支架落后正常位置之后，方便支架能顺利下移。煤层顶板破碎时，用采煤机扫顶，随机挂双层网，并插木板防止移架前顶板冒漏。如遇向下断失落差大于1m，小于煤厚的断层，揭露断层前加大采场高度，挂双层网支护，并在其上插木板，使支架伸到最大支撑高度，作好过断层准备，随着采煤机割煤向下过断层，支架将回缩降低支护高度，局部煤层变薄时，需破顶底板而过。4.2俯采过断层的措施俯采过断层，支架和溜子要配合好，下栽角度要一致，即在同一斜面上，不然推移千斤顶活塞杆受力方向不在其中线上，将被推弯，活塞密封圈受挤压损坏，活塞跳槽难以复位，此时可采取降柱法，上提支架底座后沿，使之与溜子在同一斜面一同过断层。俯采过断层，工作面要做到煤壁直、溜子直且平，刮板机下栽角不得超过16，避免大量煤炭溜出溜槽，造成无法装煤。4.3仰采过断层的措施在断层前3m5m处，每推进一个循环都要增加滚筒扬起的高度，视倾斜角度而定，约10 cm左右。溜子和支架，在移动后都要在后侧及时加垫物料，抬高水平，抑制设备自重下移，从而加强爬坡能力。使支架缩致最小采高，降低重心，增加稳定性，以利于通过断层。综采面支护、运输设备进入断层带后，溜子逐渐在近水平方向上推进，在移架时可将底座提高至与溜子一个水平，同时加大采高，减少留顶煤。于煤壁松动、顶板破碎的断层，要及时支护，梁端要紧贴煤壁，护帮板及时伸出交到位，冒空顶处在支架上方用木料棚顶。仰采过断层，工作面在推进时必须保持成直线，绝不能在顶板条件好处超挖，条件不好时避让，避免造成工作面应力集中，恶化支护条件。控制好爬上山角度，应在16以下，避免引起溜子和支架在自重作用下往采空区侧滑落、倾倒，推溜、移架困难，造成无法循环推进。5顶板的控制综采工作面在通过断层时，顶板破碎度增加、支架实际支护阻力降低、支架产生倒歪、端面发生冒顶等情况时有发生。当工作面局部出现落差较大的断层时，会使得整个工作面难于推进。断层的产状对工作面的影响很大。当工作面遇到断层时，矿压显现会出现异常特征，支架过断层破碎带时常出现的特征如下：a. 顶板冒落度明显增加；b.支护阻力降低，但在断层破碎带两侧出现压力增高现象，表现出压力拱效应；c.支架工作状态恶化。综采机组可采取各种方法通过断层，它取决于断层的落差、煤层的厚度、支架架型大小以及可能被采煤机截割的软弱围岩的总厚度等因素。根据不同情况可以有三种过断层方式:1） 当断层落差小于煤层厚度与支架最小工作高度之差，采煤机可直接采过。如果断层在工作面推进方向向上断离，可采用仰斜式硬过的方法。其方法是将顶梁仰抬，采煤机每割一刀将滚筒提高100200mm，移输送机、拉架时要抬高机身和底座，并填入煤、矸及木材。断层处的顶板破碎时，要在顶梁上铺设金属网，并采取破碎顶板下的控制顶板措施。如果煤层向下断离，可采用俯斜式硬过的方法。其作法是降低采高，留顶煤；采煤机每进一刀下卧100200mm，垫输送机身及支撑底座，使其呈俯角状。2） 断层落差较大时，需用采煤机切割顶底板才能通过断层。若围岩坚硬，则需放震动炮或采取爆破挑顶挖底才能通过。3） 当断层落差大于采高的1/2或接近煤厚时，一般不采取硬过的方式，若采取硬过的方式会使得坑木消耗太多，回采效率低下，造成经济效益下滑，故只能另外开掘切眼。5.1钢筋网锚喷支护方式5.1.1钢筋网岩巷支护机理钢筋网岩巷支护是以铺设钢筋网为主的新的支护结构，其机理是通过锚杆的挤压作用，形成一定厚度的锚固岩体，钢筋网的作用是防止围岩的离层和阻止小块活石片落，同时可保证锚杆托盘始终处于锁紧状态，平衡各锚杆受力状况，保证锚固岩梁的整体性，提高锚固岩梁的抗弯能力，当锚固岩体承载受剪切破坏后，它能形成围包力继续承载。经钢筋网组合起来的围岩具有支护三个方面的要素：一是组合的破碎岩体形成较厚的组合拱；二是破裂围岩锚固体具有与原岩相近的强度；三是破裂围岩锚固体具有可缩性。以高压射流形式喷射的混凝土中的部分灰浆渗入岩体表面缝隙，能使互不联系或联系较弱的岩块胶结成一个整体，从岩层层面加固围岩，喷射的混凝土可以密贴在岩石表面将围岩封闭，防止风化和潮解，并且和加固的破碎围岩形成一个统一的结构体，互相依存，互相制约，联合受力，共同变形。另外，钢筋网支护强度较普通金属网支护强度大，钢性好，更能适宜拱型岩巷造型的需要，利于安装和服务年限较长的优点，并且留有容许压力释放和留有压力释放的时间和空间，在进行钢筋网支护完成后待其压力释放高峰过后，巷道变形趋于缓慢时，再进行复喷，既可补救初喷的破坏部分，还可增厚喷层以阻止或减缓围岩缓慢持续的变形。5.1.2钢筋网支护施工工艺 在钢筋网支护中使用的钢筋网长宽=2（米）1.0（米），直径为5mm钢筋点焊，网目规格为40mm40mm；锚杆：采用45#左旋无纵筋螺纹锚杆，每套锚杆由杆体、销钉螺母和托盘主成，锚杆全长1600mm，锚杆直径尺寸为20mm，托盘用Q235钢，厚度不小于6mm，直径不小于140mm树脂锚固剂药卷必须采用正大公司出厂的产品其中锚固剂药卷各项指标：锚固剂药卷直径2325mm，遇有断层或围岩破碎使用两个药卷，实现加长锚固，锚杆眼底部为速凝药卷，外部为中速凝固药卷。药卷搅拌时间不得超过10秒钟，固化时间（终凝）不得超过40秒钟，锚固剂锚粘胶结厚度为6mm。1)工艺流程。光爆后初喷拱顶钻拱部锚杆眼安装拱部锚杆挂铺拱顶钢筋网安装拱部锚杆钻两帮锚杆眼安装两帮锚杆挂铺两帮钢筋网安装两帮锚杆复喷监测喷射混凝土（二次支护）2)工艺要求。（1）初喷：光爆后清理拱部活矸危石，按照中心、腰线检查巷道断面规格后，及时初喷40mm厚混凝土，然后安设好单体液压支柱。（2）打锚杆眼：打眼前严格按量尺画眼布置图定位，眼位误差不得超过100mm。深度应与长度相匹配，深度误差不超过50mm，打眼时应在钎子上做好标志，严格按锚杆长度打眼。（3）安装锚杆、铺网。锚杆眼打到预定深度后，停止凿岩机推力，但给足水30秒撤出钎杆。（帮部眼安装前应用掏勺等工具将眼内的岩渣、积水清理干净）。用锚杆将树脂药卷送入眼底，使用气扳机搅拌药卷时间为1520秒后上锚杆托盘螺母，待固化时间（7分钟）后上紧螺冒。上紧螺母时，拧紧力矩不小于450N/M，终锚力不小于110KN。钢筋网搭接长度不得小于0.2m，并用14#铁线采用双丝双扣隔环联结。网要紧贴壁面，挂网顺序是由拱向两帮延展，网挂好后撤除临时支护。（4）复喷：当巷道全断面完成安装锚杆、挂网后，立即复喷60mm厚混凝土。（5）监测：一次支护施工后，根据检测仪监测应力释放情况确定二次支护时间。（6）二次支护：待巷道变形基本稳定后，清理破坏了的喷层，然后喷射混凝土至设计厚度。5.2“架喷注锚”支护方式先架后锚施工方案：架设U型棚初喷壁后充填打帮部锚杆、锁腿锚杆浅孔注浆壁后充填打顶部锚杆、锚索复喷深孔强化注浆。支护断面图见图5.1）5.2.1架设U型棚采用超前预注浆并配合超前撞楔超前管理顶板，防止因放炮震动造成掉顶。巷道顶部布置57根超前预注浆锚杆注马丽散固化松软破碎围岩，超前注浆锚杆可兼作撞楔使用，撞楔间距不大于200mm。然后进行打眼响炮，找掉浮矸危岩后架设U36拱形棚，棚距600 mm。采用钢背板腰帮过顶。钢背板采用10mm冷拔钢筋电弧焊加工而成。每棚搭接处采一个铁棚撑，铁棚撑放在中间一个卡缆处，铁棚撑采用宽100 mm、厚10 mm的钢板加工。5.2.2初喷壁后充实架棚完毕后，初喷混凝土封闭围岩，并将U型棚后充填密实，喷厚120 mm，确保将U型棚完整封闭。混凝土配比，水泥:黄沙:石子=1:2:2。喷射混凝土作业紧跟迎头施工。5.2.3棚外采用锚杆复合支护并用锚杆锁腿补强滞后迎头三棚进行帮部锚杆(起拱线以下)支护，浅孔注浆结束后一个圆班进行顶板锚杆支护（浅孔注浆滞后迎头4 m），锚杆间距为800 mm，排距600 mm。同时最下一根支护锚杆兼做锁腿锚杆使用，配合特制加工的锁腿卡缆进行锁腿，防止棚腿内敛。锚杆规格：GM22/2800-570，每根锚杆使用三卷Z2550型树脂药卷。5.2.4浅孔充填注浆注浆材料采用525#普通硅酸盐水泥，用于封堵大型裂隙和浅层破碎围岩体加固。水灰比0.851.0，在前探梁之后进行注浆。注浆锚杆长度为1.2 m；注浆压力一般不超过1.0 MPa，注浆量以不发生大量跑浆为准。注浆顺序：从起拱点注浆孔开始注浆，尽可能低压注浆，依次向上把棚后空区充填满。1）采用风锤进行钻孔，每排5孔布置，间距1500 mm、排距1 200 mm；钻头直径42 mm，短注浆锚杆孔深1.5 m；2）注浆锚杆：注浆锚杆长1.2 m，采用4分钢管制成，钢管底端砸成扁状；前端孔径=8 mm，后端孔径=4 mm；采用空心速凝水泥卷封孔，短注浆锚杆封孔深度为0.3 m；5.2.5关键部位锚索补强在巷道顶区及帮部每四棚距（2 400 mm）布置5套锚索（锚索与锚杆错开布置）。顶板锚索规格：17.86 300 mm，每排按间距2 000 mm对称中顶均匀布置3套；帮部锚索规格：17.84 500 mm，每排两根，在底板向上800 mm处施工并下扎15。安装锚索时每孔使用一卷K2550和三卷Z2550型树脂药卷，预紧力120 kN。锚索补强应在复喷及深孔注浆前完成。5.2.6复喷混凝土锚杆、锚索加强支护安装结束后再进行一次喷浆(厚度100 mm)，防止锚杆、锚索暴露空气中锈蚀，并为深孔强化注浆做准备。5.2.7深孔强化注浆1）每断面7孔布置，排距1 800 mm，间距1600 mm，均匀布置，两帮最下一根注浆锚杆开孔至巷道底不大于300 mm，并向下扎30；钻头直径=42mm，孔深2.6m；注浆压力为3MPa。2）注浆锚杆：长度2 600 mm，4分钢管制成，钢管底端砸扁并拧成麻花状(长度200 mm)；钢管底端1.0 m长度内错开钻孔，孔径由大逐渐变小，前端孔径=8 mm，后端孔径=4 mm；锚杆底部采用一卷Z2550型树脂药卷锚固，并采用空心速凝水泥卷封孔，封孔深度为0.8 m。3）注浆采用525#普通硅酸盐水泥，水灰比0.851.0，注浆滞后耙矸机510 m实施。3.2.8“架喷注锚”支护特点“架喷注锚”支护技术主要解决了松软破碎围岩条件下，无法采用“先锚后架”或“锚锚(注)”复合支护的现实问题，并有以下优点：1）利用棚后喷浆及浅孔注浆充填，解决了松软破碎围岩无法进行锚杆支护甚至复合支护的难题；2）利用先架后锚的施工工艺提高了锚杆的主动支护质量及围岩整体强度，解决了支架与锚杆支护的不耦合承载问题，确保了支架与锚杆同步承载，提高了支护体系的整体承载能力；3）锚杆在棚外施工确保了锚杆质量同时有利于监督检查；4）一次支护为架棚支护提高了施工安全环境，有利于顶板安全；5）施工工艺灵活，可多工序平行作业。6综采工作面过断层控制原则6.1断层区域综采工作面形态控制分析综采工作面在断层区域进行回采的速度和效果主要取决于以下4个方面因素:工作面全岩段长度和钻爆施工的难易程度、顶板控制的复杂程度、工作面设备的运转空间和环境、工作面和上下两巷的空间关系。1)工作面全岩段长度和钻爆施工的难易程度。从理论上讲,如果不考虑施工工艺问题,工作面按断层走向剖面的煤层断裂方向,工作面与断层走向平行,可以取最短路径从断层一盘过渡到另一盘。可是如果这样控制工作面形态,那么全工作面都为岩石,即使不考虑其他工艺问题,单进行全工作面岩石的钻爆施工,在工艺上也是不可行的。实际上绝大部分断层施工区域中(不包括进出断层区的区域)工作面同时暴露断层的上下两盘和断层层面,其伴生的褶曲形态也同时在工作面中暴露,并随工作面推进由工作面的一端逐渐向另一端移动,直至移出工作以外。这样随着工作面形态不同,工作面全岩段的长度也随之不同。在综合考虑其他工艺环节和装备性能后,工作面有一个最佳曲线,并随着断层形态不同,该曲线的形状也不同。2)顶板控制的复杂程度。为了迅速调整工作面形态,将工作面拟合到最佳曲线,主要通过工作面的里伪和外伪形态及角度。而工作面不论里伪还是外伪都必然影响到支架的形态。当支架的里外伪达到一定程度时,支架的顶梁支撑点必然前移或后移,使支架由面支撑变为线支撑,如果支架有倾倒趋势又会造成点支撑,支架的工况随之逐步恶化。而断层区无论是层面还是顶部揭煤区域,顶板都极为破碎。如果支架工况较差则必然引发大规模冒顶,极大影响断层区施工速度,所以工作面里外伪的角度控制必须考虑支架的工况问题。同时工作面为快速拟合到最佳曲线,则工作面的角度必然出现剧烈变化,该矿试验过将工作面角度调整到25以上,工作面支架出现大面积倾倒,工作面顶板控制状态极度恶化。工作面与断层层面夹角过小,造成断层层面在工作面暴露面积过大,顶板破碎难以控制,经常造成大型恶性冒顶。所以在拟合最佳曲线时,必须优先考虑支架工况和顶板控制问题。同时在允许的条件下尽量加大工作面和断层层面间的夹角。3)工作面设备的运转空间和环境。除顶板控制论述到的支架工况和运转环境问题,同时采煤机、刮板输送机也存在运转空间和环境问题,工作面翻越褶曲,必然进行里伪和外伪施工。工作面从正常状态开始向外伪形态施工时,如果起坡角过大,支架和工作面输送机间会出现台阶高差,严重时会造成支架高度合理,而机道高度不能满足采煤机通过的最小高度要求。所以工作面开始调整形态时,第一次外伪起坡角不应过大。工作面输送机小角度起坡,待支架起坡后,在二次起坡直到工作面外伪角度达到设计要求。 4)工作面和上下两巷的空间关系。断层在与上下两巷相交时,根据断层的产状不同、与两巷的夹角不同,在两巷形成长度不一的全岩和半岩巷道。工作面的头、尾在两巷中经过全岩及半岩巷道施工时,除考虑一般性的施工原则,还要注意以下问题:工作面尾部通过全岩、半岩巷道,除要注意岩石量最低原则和翻越原则,还应考虑到回风断面是否满足通风要求和综采上出口高度不得低于1.8 m的要求。一般尾部过断层影响巷道时,不宜过多考虑岩石量问题,除保证上出口高度,通风断面外,上端口处顶板支护不宜出现台阶,必须考虑到工作面尾部过断层层面时破碎顶板的维护问题。总体来说,如果支架支撑高度大于上巷高度,可考虑在支架最大支撑高度满足情况下,尾部适度下卧;由于工作面输送机尾一般位于上巷中,所以通常不考虑工作面尾部抬起高于上巷底板。6.2控制原则综述经过以上理论计算和机理分析以及大量的现场实际工艺现象的统计分析,得出了指导综采工作面断层区施工、工作面形态控制的10项原则,现综述如下:1)工作面岩石量最低原则。2)基本上翻越局部穿越原则。3)破软不破硬原则。4)工作面与断层交角最大化原则。5)不降低采高原则。6)上巷保证最小行人空间原则。7)工作面凸凹角不超过设备使用极限原则。8)下巷保证设备合理搭接和最小过货空间原则。9)俯仰角保证装备最小通过空间原则。10)整体工艺性配合优先考虑顶板控制的原则。7实例分析4303工作面是长平矿首个大采高工作面,当推进至机头694m,机尾700m处,在60#支架处揭露SF39(34050,H=2 5m)正断层,为保证4303工作面能顺利通过SF39断层,在详细分析该处地质资料的基础上,提出了一套行之有效的措施,为大采高工作面顺利通过断层提供了技术保障。7.1断层处地质概况4303大采高工作面沿底板推进,走向长1030m,倾斜长225m,煤层平均厚度为5 86m,煤层倾角516,平均倾角10;直接顶为砂质泥岩,厚度4 85m,局部有裂隙,松软,含大量白云母片和植物化石。当工作面推进至机头694m,机尾700m处,在60#支架处揭露SF39正断层,如图1,图2所示。其对工作面的影响范围为25#130#支架,对推进方向的影响范围约为42m。工作面采用SL500双滚筒采煤机、SGZ1000/1710刮板机、SZZ1200/375转载机、DSJ1400/250/3 400胶带机、PCM 375型锤式破碎机,从工作面机头到机尾分别布置ZYT 12000/28/62型排头架4架,ZYGT 12000/28/62型过渡架2架,ZY12000/28/62型中间架119架,ZYGT12000/28/62型过渡架2架,ZYT12000/28/62型排尾架3架,共计130架。7.2工作面过断层技术措施7.2.1支架抬起点、抬起坡度、最小采高确定为了实现大采高工作面快速、安全地通过断层,必须消除或减弱割矸的影响。当工作面从断层的上盘向下盘推进时,不是到了断层面后再向上抬起推进,而是当工作面距断层面一定距离时开始以一定的仰角推进,根据煤层顶底板的岩性割顶板岩层或顶煤,留底煤推进回采,使得工作面推进到断层下盘时,其底板正好为断层下盘底板或割矸厚度在1m以下,从而很快恢复到正常回采,消除或减小了断层割矸对工作面回采的影响。因此,支架的起坡点、抬起坡度和最小采高的确定十分重要。1） 工作面支架起坡点确定如图7.3所示,工作面起坡点位置确定采用如下计算方法:式中：h断层断距 M为工作面采高 为支起坡角 为断层倾角2） 工作面支架抬起坡度确定大采高工作面由于采高增大支架稳定性较差,若过断层时支架起坡角太大,梁端距变大,伸出伸缩梁也不能满足支护要求,易发生端面冒落;另外,支架仰角太大易导致支架立柱向采空区侧倾角变大,形成倒伞形,支架升起越高,支架前梁越下倾,前梁下方采高变低,甚至机组无法通过,如图4所示。根据支架性能和实际地质情况,大采高工作面仰(俯)角最后确定不超过7为易,即每刀煤抬高控制在100mm,梁端距最大增至875mm,把支架伸缩梁伸出即可满足安全生产需要。4303工作面在推进过程中,早班工作面开始抬起,工作面割底矸厚度大约为2 7m,4d后工作面割底矸厚度大约为0 5m。工作面共割煤7 5刀,实际上每刀煤抬高了0 29m。实际测定III4303过构造各支架角度,工作面36#76#的支架平均仰角超过了18,最大仰角超过了21。最终造成65#75#支架后倾严重,支架前梁下倾严重,下方采高不足3 9m,支架推移困难,机组无法正常通过端面冒顶。最后采用打贴帮柱把支架升起,才逐架勉强通过。所以设计每个循环抬起100mm坡度是合理的。3） 工作面最小采高确定过断层的难易程度与采高的关系较大,采高越小工作面片帮越少,矿压显现越缓和,过断层越容易。工作面过断层时的最小采高用下式确定:式中,为采煤机滚筒直径、采煤机机身高度,mm;为支架顶梁高度,mm;为护帮板收回高度、支架最小高度,mm。200mm为空隙余量,其中取二者的最大值。4303工作面SL500机组机身高度为2 6m,采煤机滚筒直径为3 2m,支架最小高度为2 8m,顶梁高度为350mm,(一二级)护帮收回高度为350mm,另外,考虑顶板下沉等不确定因素,最终确定本工作面设备允许通过的最小煤层高度为4.5m。7.2.2 安全技术措施SF39断层面与工作面交线(简称断层线)至4206巷段为上盘,断层线至4205巷段为下盘。揭露断层时,22#60#支架割矸为断层上下盘过渡段。为了顺利通过断层,25#支架至断层线段逐步抬高,沿工作面底板(现断层下盘底板)正常回采;断层线至机尾必须从断层的上盘逐步抬高,进入断层下盘,沿工作面底板正常回采。工作面在往前推进时,断层线逐步向后推移,当工作面向前推进42m时,在4206巷消失,断层过完。具体措施如下:1)工作面从割矸处开始抬起底板,每刀煤抬升高度不得超过100mm,抬升过程中要保持平稳过渡。25#支架至断层线逐步抬起沿工作面底板(现断层下盘底板)正常回采
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