综采放顶煤工作面的顶板控制

综采放顶煤工作面的顶板控制综采放顶煤工作面的顶板控制 乌兰井田位于贺兰山北段煤田呼鲁斯太矿区的北端 井田内下 二叠统山西组 3 煤为井田内的特厚煤层 煤厚平均为 9 95m 煤层结构复杂 有夹矸 2 18 层 一般有 1 10 层夹矸 上部 距顶板 1m 左右有一层高岭石泥岩 厚度在 0 8m 左右 分布范 围广 沉积稳定 煤层变异系数 0 42 为较稳定煤层 煤层顶 板为粉 细砂岩 底板为砂岩 煤层倾角平均 24 1 综合开采技术在 3 煤层中的应用 3 煤层为乌兰矿的主采煤层 占全部储量的 42 1992 年 11 月 1993 年 3 月 该矿在 33 煤层中进行综采放顶煤开采工业 性试验 经有关专家组成的技术鉴定委员会鉴定 认为该项目 技术达到了国内领先水平 可以有效地指导生产 并在国内类 似条件的煤层中推广应用 试验成功后 在 3 煤层的开采方式 主要采用综采放顶煤工艺 截止 2002 年 7 月 走向推进已达 3200m 综放工作面的布置方式 工作面的两风巷沿煤层走向布置 沿 底板掘进 采用矿用 11 工字钢制作的梯形支架支护 沿顶板 布置一条顶板道 与工作面风巷内错一定距离 工作面切眼沿 底板布置 倾斜长度正常时为 150m 左右 工作面采高 2 4m 支架正常支撑高度 2 综放工作面片帮冒顶原因分析 综放工作面顶板 实际是支架上覆的顶煤 按顶板分类 应属 破碎顶板 3 煤层普氏硬度系数为 0 6 1 2 由于各种因素的 作用和影响 工作面架前多次发生片帮冒顶 严重影响正常生 产和安全 直接影响综放技术发挥优势和效益 1 煤岩层性质影响 采煤工作面顶板破碎的根本原因是顶板 为不稳定的煤岩层 综放工作面的顶板是煤层 支架上覆顶煤 本身的性质 是导致顶煤板破碎的重要因素之一 乌兰井田 3 煤层在不同的采区 其性质有所不同 从而使工作面顶板控制 措施不同 北翼及中部采区的 5321 工作面 5331 工作面 5332 工作面 5333 工作面 5334 工作面 由于煤层自身产状 相对稳定 节理裂隙不发育 加之硬度较南翼采区煤层高 分 析开采过程的煤壁及顶板控制 由于煤层自身原因造成片帮漏 顶的情况只占 10 左右 并且是在遇到很明显的地质构造 如 断层 褶曲等 才发生片帮冒顶 使顶板难以控制 南翼采区 的 5335 工作面 5326 工作面 5327 工作面 在回采过程中发 生的片帮漏顶事故 经分析有近 90 是因为煤层遇地质构造 揉皱软煤区 小断层群造成裂隙 节理非常发育 层理紊乱 底板异常鼓起 出现泥岩伪底等 造成的 在不同的综放工作 面 煤层性质都表现出了对顶板控制的重要的影响作用 从顶 板控制角度 我们希望支架上覆的顶煤完整稳定 但放顶煤工 艺本身又要求顶煤到达放煤口时必须达到一定的破碎程度 因 此较软的煤层其放出性较好 宜采用放顶煤工艺 但对顶板控 制不利 2 矿山压力的作用 综放工作面顶煤是在矿山压力 工作面 前方煤壁的支撑压力及煤的自重力作用下 产生裂隙 离层逐 渐破碎 在支架切顶线后方冒落 如果由于自身性质及外部作 用 破碎已达一定程度 架前片帮冒顶就有发生的可能 分析 3 煤层的开采情况 周期来压很不明显 支架工作阻力普遍较 小 支架所受顶板压力作用点前移 并且在支架顶梁上非均匀 分布 支架上方顶煤在支架前移后 很少出现悬顶现象 架前 顶煤经常出现沿煤壁切开 但煤体并不是特别破碎 说明并没 有受到极大的挤压作用 因此 放顶煤工艺的特点 使 3 煤层 工作面矿山压力显现不明显 发生大范围的片帮冒顶情况很少 出现 所以矿山压力对放顶煤工作面顶板控制的影响并不大 但要明确的是 如果有其他因素的共同作用 矿山压力将加剧 采场恶化程度 给顶板控制增加困难 3 人员操作和劳动组织因素 放顶煤工作面对操作和工艺组 织要求不同于普通综采工作面 顶板控制对人员操作要求就是 要及时支护 并尽最大可能预防片帮冒顶 包括对局部架前 架间漏顶 片帮的重视和处理 综放支架前梁上方常常是已破 碎的顶煤 移架操作要求少降支架 带压擦顶前移 在工序安 排上 规定移架距采煤机后滚筒不得超过 3 架 技术人员和施 工人员对大量的片帮冒顶事故进行分析总结 对 3 煤层综放工 作面移架工序制定相应措施 由于煤层自身性质及矿山压力的 作用 支架架前出现煤壁压酥破碎 片帮深度 0 4 0 6m 如果 采用挑伸护帮板临时支护 护帮板与煤壁接触面积较小 有时 是线状接触 煤壁得不到有效支护 架前空顶也没有改善 同 时由于操作失误造成的人为冒顶事故 如降架过多 支架不正 倒架 咬架 不按放煤工艺规定放煤等 也会引起顶板状况恶 化 3 综放工作面片帮冒顶的处理和预防 综放工作面片帮冒顶后 因支架上方是破碎的顶煤 大量的破 碎状顶煤流入回采空间 输送机里 架前 架间空间 使作 业中断 输送机停止运行 如果冒险启动输送机继续运转 就 有可能使片帮冒顶扩大 顶板岩石垮落 输送机被 压死 甚 至影响到工作面通风系统 有时侥幸有大块煤矸塞堵暂不漏 但片帮冒顶隐患依然存在 并使支架上方形成 空洞 给作业 带来威胁 因此 综放工作面片顾冒顶应以预防为主 一旦发 生片帮冒顶必须想方设法控制其蔓延扩大 然后采取合适的处 理措施 3 1 片帮冒顶的处理 综放工作面片帮冒顶后 可利用 撞楔法 通过破碎带 该方法 适用于破碎的煤岩体中有大块 片面性帮深度不太大的情况 用撞楔堵住漏洞 然后再加强支护控制冒顶 施工人员和技术人员现场总结出的 顶网法 单独采用或与其 他方法配合使用时 产生较好效果 冒顶后 松散煤体堆满架 下空间 片帮冒顶的深度不明 并且顶煤非常破碎 颗粒较小 时 先用金属网挂在前梁上 然后用金属钢梁或木梁配合单体 顶向煤帮 阻力大时 可先用锹掏梁前的煤边顶 金属网不够 长时 可适当再加一遍网 见到煤帮后 在顶梁下支设单体支 撑 个别较深处 在钢梁上方打撞楔 控制煤帮不漏后 启动 输送机将冒顶煤运走 自上而下对所顶的钢梁进行加强支护 并对煤帮进行维护 此方法在 3 煤层过地质构造带软煤区时 发挥了很好的作用 片帮冒顶后还有一种情况就是出现了空顶 如果片面强调接顶 将可能耽误时机 反而于顶板控制不利 空顶并不是顶板已稳 定 而是暂时的 相对的 根据现场实际 此时要立即进行处 理 不能耽误时间 否则要引发更大的片帮冒顶 可采用铺顶 网 架走向抬棚的方法 封闭空顶区 并对煤壁进行支护 当 然这是相当危险的情况 要用经验丰富的职工观察顶板 煤壁 清理好安全通道 抬棚支设必须有一定的支护强度 防止顶煤 再次垮落后冲击而倒棚 3 2 预防 从前文分析可看出 综放工作面的顶板控制有其自身特点 顶 板失控后 影响很大 即使采取措施处理 也已造成人力 物 力浪费 甚至出现安全事故 因此 预防更为重要 首先 对采用综放技术开采的煤层要进行地质预测 必须从开 采设计上就采取预防措施 避免给回采埋下隐患 工作面布置 及设备选型必须考虑克服煤体破碎 利于控制顶板 一般不适 宜布置仰采 支架应尽可能实现对架前顶煤全封闭 其次 开 采后遇破碎煤体 构造软煤区 必须从人员操作上制定科学 合理的措施并贯彻执行 减少人为造成片帮冒顶 理想的方法 应该是对煤体进行固化 如注化学药剂等 现场试验了注水方 法 即对工作面煤壁沿走向布置注水孔