复杂地质条件下综采放顶煤技术的应用
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煤炭科技・开拓与开采 ———兖州煤业股份有限公司协办复杂地质条件下综采放顶煤技术的应用尹璟友 李长贵 夏洪满(沈阳煤业集团有限责任公司,辽宁省沈阳市,100120) 摘 要 介绍了沈煤集团清水煤矿采用综采放顶煤开采工艺对-260煤柱回收工作面进行开采的具体实践,取得了减少矿井同时生产的工作面个数、提高回采工效的效果。
关键词 复杂地质条件 转角 综采放顶煤中图分类号 TD823197 文献标识码 BApplication of top coal caving longw all mining method undercomplicated geological conditionsY in Jingyo u,Li Changgui,Xia Hongman(Shenyang Coal Group Co Ltd,Hushitai Township,Shenbei New District,Shenyang,Liaoning Province100120,China) Abstract According to this paper,Qingshui Coal Mine of Shenyang Coal Group Co Ltd originally produces coal simultaneously f rom threeΠsteel aided top coal caving faces employing blasting-mining method.To probe the coal mining methods that are best suited to the Shenbei coal mining area,reduce the number of coal mining faces that are simultaneously producing coal,improve coal mining efficiency and reduce the total number of workers working sim2 ultaneously in underground environment,Qingshui Coal Mine employs top coal caving longwalling method to recover coal from-260coal pillar,which produces very good results.K ey w ords complicated geological conditions,corner1 工作面概况沈阳煤业集团清水煤矿经过分析论证对-260采区主要巷道保护煤柱采用综采放顶开采工艺进行回收开采。
该工作面主要回收煤柱面,周围均为采空区。
工作面走向长360m,面长90m,可采储量45万t。
巷道均为软岩。
(1)煤层。
褐煤,黑色及黑褐色。
多为贝壳状及参差状断口,裂隙发育,遇水易风化。
煤层倾角为5～13°,一般为8°左右。
煤层厚度9～12m。
煤的物理力学性质:含水率为6153‰,抗压强度8158M Pa,抗拉强度0135M Pa,煤的容重1135g/cm3,坚固系数019。
(2)煤层顶板和底板。
顶板:无伪顶,直接顶为油页岩,沉积稳定,厚度为20～30m,黑褐色,以泥质成分为主,层状结构,易风化,风化后呈片状,干后粉碎崩裂,不易维护。
底板:直接底板为灰、深灰色泥岩,厚度4～5m,胶结程度差。
其物理性质为:密度217g/ cm3,含水率为4126%,抗压强度15115M Pa,抗拉强度1115M Pa,弹性模量8188M Pa,内凝聚力1156M Pa,内摩擦角48°,膨胀应力01085M Pa,泊松比0121,坚固性系数210。
(3)地质构造。
工作面地质构造复杂,以背斜轴为分界,发育21条断层,背斜轴的南部为单斜构造,有9条断层,影响上下巷道的有4条断层;背斜轴的北部发育了15条断层,对回采影响较大的1条。
(4)煤的自燃倾向性为极易自燃,煤的自然发火期短,一般为1～3个月,最短15d。
(5)工作面共经过13个旧巷,3个采空区;运输巷道穿过8个旧巷,1个采空区;回风巷道穿过5个旧巷,1个采空区。
在-260综放工作面内,83中国煤炭第35卷第7期2009年7月有1条长300m沿着两条巷道方向布置、处在运输和回风巷道之间的旧巷,旧巷和工作面相连。
在回采过程中,将不断揭露穿过这些旧巷道,在这些旧巷道内共有密闭13个,已处理的火区4个,这些密闭中有残留的铁支架、料石坑木等,并存在残留积水的可能。
这些因素都会给正常的回采工作带来影响。
(6)周围采空区的瓦斯和火都对工作面的推进有一定的影响。
(7)工作面距回风巷道220m、距运输巷道250m有一处转弯,夹角43°。
2 综采放顶煤技术的应用(1)工作面采用M G132/320-WD型采煤机, ZF G4000/16/26液压支架,ZF G4000/17/28H过渡支架,SGW-630/264型刮板输送机,SZZ-630输送机作为转载机,L PS-500锤式破碎机, SGZ-150刮板输送机。
(2)工作面安装如下。
①开切眼支护:开切眼长度90m,采用锚网、锚索加U型钢特殊拱支架联合支护。
②安装方案:带式输送机→转载(破碎)机→工作面前部刮板输送机→液压支架、工作面后部刮板输送机→采煤机。
③液压支架及设备运输:在回风巷道安装1台无极绳绞车,用于运输和调整支架。
(3)回采工艺:割煤-推前部运输机-收后部运输机-移架-放顶煤。
(4)工作面过采空区、旧巷及地质构造。
①工作面在过旧巷、采空区及地质构造期间,加快推进度;移支架时,要带压前移,及时将顶部伸缩梁拉出超前护顶。
采煤机在行走时,前后滚筒均放在下部,顶部不进行割煤。
②适当降低采高,能拉超前架的必须拉超前架。
③在回风巷道配备足够数量的圆木、开柈、单体。
④过断层期间,根据断层的产状判断煤层的赋存情况,确定前部运输机上抬或下落,并保证运输机平稳过渡。
⑤对顶煤破碎或煤壁易片帮段采取超前注马丽散或瑞米一号进行加固。
若工作面顶板破碎,煤壁片帮不能保证采煤机正常进刀时,采取人工超前开帮架木梁棚的方法维护架前的破碎顶板。
木梁棚采用一梁两柱,棚距018m,木梁为长2m,直径20 cm圆木,柱为215m单体。
顶板破碎及过构造时支护如图1所示。
图1 顶板破碎及过构造时支护图⑥若工作面上、下三角点处帮顶破碎时,采取超前注马丽散方法加固,采取人工开帮打双排单体铰接顶梁支护。
3 综合防灭火措施及瓦斯治理311 采取综合防火措施,坚持预防为主的原则综合防火措施:巷道喷浆封闭煤体、及时回收超前支护段松动圈及上下尾巷氧化煤炭、尾巷封堵、采空区注氮、注水、控制采场风量及瓦斯抽放量、保证推进度、加强预测预报及现场管理。
具体措施如下。
(1)回采工作面掘进期间对所有煤巷进行喷浆封闭,防止煤体氧化。
(2)对巷道高顶处预埋 50mm充填管喷浆后及时注白泥或瑞米一号进行充填。
(3)对有高差的旧巷,用ZD Y-548A型煤矿用钻机打 65mm钻孔至旧巷顶板,用 50mm铁管封孔后充填瑞米一号,防止旧巷漏风。
(4)巷道过采空区段每隔5m打5个3～5m 深、 25mm钻孔,采用架钢喷100mm厚混凝土封闭,然后注瑞米一号形成防火隔离带。
(5)超前回采工作面3m及时回收回风巷道上帮、运输巷道下帮深度不小于500mm(或见硬帮)松动圈氧化煤,严禁将其甩入采空区。
(6)上、下尾巷及时放顶,并要放严、放实,收净木料、浮煤。
(7)上、下尾巷每推进10m(或10天)封堵注白泥和瑞米一号,对尾巷进行封闭,防止采空区漏风,减少采空区供氧。
(8)下尾巷预埋 108mm注氮管路,根据束管测定的“三带”宽度,每20m切换一次,采用DM600制氮装置对采空区持续注氮。
注氮后及时93复杂地质条件下综采放顶煤技术的应用采集气样进行化验分析。
(9)在架间向采空区顶板以不同角度、深度打 25mm钻孔,采用2T GZ-60/210型双液调速高压注浆泵注白泥或注水,减少采空区煤炭氧化升温。
(10)对旧巷底板铺洒阻化剂。
及时清理上下尾巷浮煤,要干净见硬底,采用WJ-24-2阻化泵喷洒阻化剂,要求每巷喷洒一次,喷洒位置为下尾巷沿倾斜向上10m之内、上尾巷沿倾斜向下5 m范围内做饱合性喷洒,阻化剂材料为氯化镁,配比浓度13%～15%,每次喷洒不少于50kg。
(11)保证每月推进不少于40m,使采空区浮煤尽早进入窒息带。
(12)根据抽放管内CH4、CO浓度及时调整抽放量。
C H4抽放量控制在115m3以下,回风流CH4浓度控制在015%以下,抽放管CO浓度控制在100pp m以下。
(13)利用KSS-200束管监测系统和人工采样加强采场的预测预报工作。
(14)煤帮每个原班打6个检查孔进行现场检查和取样化验分析,每小班汇报3次、取样化验分析3次。
(15)巷道尾巷外每5m打2个 25mm顶板高压注水孔,一个控制巷道顶板,一个控制工作面前方5m范围内的采空区。
根据实际情况可适当补打。
(16)加强现场管理,采场设专职防火员,负责对两条巷道、上下尾巷、架间的气体、温度检查。
监督上下尾巷浮煤、木料回收情况。
312 瓦斯治理(1)加强瓦斯抽放管理。
采用地面永久抽放系统与井下移动抽放系统相结合进行。
地面永久抽放系统:工作面瓦斯由上尾巷、钻场→回风巷道→入、回风联络巷→入风巷道→-260入风大巷→主运带式输送机井→立孔→地面泵站。
井下移动抽放系统:工作面瓦斯由上尾巷、钻场→回风巷道→-260回风大巷→-260-1号联络川移动泵站→-260回风总排。
瓦斯抽放采用埋管抽放与高位钻孔相结合的抽放方式。
开采初期以高位钻孔抽放为主,埋管抽放为辅,正常开采时以埋管抽放为主,辅以高位钻孔抽放。
抽放时严格控制埋管抽放瓦斯浓度,及时调整抽放参数,埋管抽放浓度不得低于20%,温度不超过35℃,否则必须控制抽放,并采取措施进行处理。
加强抽放管路的气样采集分析,利用束管监测系统和人工采样对抽放管内的瓦斯流量、浓度、温度、负压及气体成份每天测定分析一次,利用瓦斯抽放监测系统随时掌握抽放瓦斯情况,发现有一氧化碳、乙烯、乙炔等气体、温度升高等发火预兆时,必须控制抽放并采取相应的防灭火措施立即处理。
(2)加强顶煤预裂。
采用两条巷道注水的方式进行顶煤预裂,实行均匀放煤,防止采空区出现悬顶,造成瓦斯积聚。
(3)加强瓦斯检查。
设专职瓦斯检查员,每天至少有1名通风队干部到工作面负责检查、处理各种问题。
工作面回风巷道口10m范围内移架时,瓦检员必须提前检查架上瓦斯浓度,只有低于110%时方可移架。
