綜放面快速高效通過富含水高承壓陷落柱新技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用報告

1、鑒定資料之三 綜放面快速高效通過富含水高承壓陷落柱新技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用研究 2006.03綜放面快速高效通過富含水高承壓陷落柱新技術(shù)課題鑒定資料之三綜放面快速高效通過富含水高承壓陷落柱新技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用研究報告山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司（漳村煤礦）二00六年三月綜放面快速高效通過富含水高承壓陷落柱新技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用研究報告1 概述巖溶陷落柱是埋藏在煤系地層下部的巨厚可溶巖體，在地下水溶蝕作用下，形成巨大的巖溶空洞?？斩错敳繋r層，當其失去對上覆巖體支撐能力時，上覆巖體在重力作用下向下垮落，充填于溶洞空間中，因其剖面形態(tài)似一柱體，故稱巖溶陷落柱。我國巖溶陷落柱多發(fā)育于北方石炭二疊系煤田，在山西、河北、河南

2、、陜西、山東、江蘇、安徽等20多個煤田中，已發(fā)現(xiàn)陷落柱45處，總數(shù)已接近3000個，特別是山西、河北較多，尤以汾西兩岸、太行山兩側(cè)煤田為多，如西山礦區(qū)已發(fā)現(xiàn)陷落柱1300多個，密度可達70個km。巖溶陷落柱的這種特殊地質(zhì)構(gòu)造的存在，不僅破壞煤層，減少可采儲量，影響巷道的掘進和煤層的開采，而且是特殊的導(dǎo)水通道，是很難防治的充水因素。我國開灤、焦作、皖北、徐州、刑臺等礦區(qū)都發(fā)生過特大陷落柱突水淹井事故，造成了重大的經(jīng)濟損失和社會影響，其中開灤范各莊礦突水淹井事故是世界采礦史上最大的一次淹井事故。煤礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜，隨著煤礦井下開采深度的增加，一些特殊地質(zhì)構(gòu)造如陷落柱等越來越多地被揭露。陷落柱比較

3、發(fā)育的地區(qū)，含煤地層遭受嚴重的破壞，使可采煤層在一定范圍內(nèi)失去可采價值，減少了礦井煤炭儲量。由于陷落柱破壞了煤層的連續(xù)性，給井巷工程布置和施工、采煤方法和采掘機械的選擇增加了許多困難。同時陷落柱穿含水層時，可將地下水導(dǎo)入采掘工作面，極易成為溝通地下巖溶水和采掘工作面的通道，對礦井安全生產(chǎn)威脅很大。所以遇陷落柱開采技術(shù)成為煤炭行業(yè)急需解決的一項技術(shù)課題。2 礦井及工作面基本情況 漳村煤礦于1958年建井，20世紀70年代進行第一次改擴建，核定生產(chǎn)能力為60萬t/a，1982年開始第二次改擴建，1985年12月31日完成，核定生產(chǎn)能力150萬t/a，1992年建成煤炭行業(yè)第一個“四一型”礦井(即一

4、個綜采隊、一個掘進隊、一個開拓隊、一個機運隊)，1997年核定生產(chǎn)能力為240萬t/a，2005年核定生產(chǎn)能力為350萬t/a。漳村礦井田走向長3.8km，傾斜長7.5 km，面積約27.66 km。井田內(nèi)有3號、9號、11號、15-1號、15-2號煤層可采，目前主要開采3號煤層。3號煤層厚5.33-7.29m，平均厚6.45m，賦存穩(wěn)定。煤層傾角3-11，平均傾角5。煤質(zhì)中硬（f12），頂?shù)装鍨樯百|(zhì)泥巖、砂巖。礦井為低瓦斯礦井，煤塵具有爆炸危險性，爆炸指數(shù)為20.41%，火焰長度15cm。煤層無自然發(fā)火性。煤種為sm、psm、pm，含硫小于0.4%，煤質(zhì)優(yōu)良，是理想的工業(yè)用煤。礦井采用斜井開

5、拓，用兩個水平開拓全井田，一水平（810m）劃分為四個采區(qū)，二水平（640m）劃分為四個采區(qū)，目前一水平已采完，正在二水平開采。2201工作面位于二水平22采區(qū)，為22采區(qū)首采面，工作面東部為22采區(qū)大巷、西部為漳村礦與常村礦井田邊界，南部為西下山大巷，北部為未采區(qū)。工件面地面標高900944m，底板標高514600m。煤層頂?shù)装鍘r性如表1。表1 2201工作面頂?shù)装鍘r性煤層頂?shù)装迩闆r頂板名稱巖石名稱厚度/m巖性特征老頂砂巖5.8細到中粒，灰白色厚層狀，以石英為主，分選性差直接頂泥巖2.9灰黑色，塊狀性脆，含云母，斷口不平坦偽頂碳質(zhì)泥巖00.5黑色不穩(wěn)定底板細粒砂巖6.4灰黑色，以石英為主，夾

6、泥巖條帶，硬度中等2201工作面東西傾斜布置，自西向東推進，風運巷沿底板分別布置在南側(cè)和北側(cè)，風巷距西下山材料巷130m，瓦斯巷距風巷15m（中中）沿頂板掘進。工作面走向長度（中中）230m，傾斜長度2318m（主切眼中至22皮帶巷中）。采用傾斜長壁低位放頂煤一次采全高綜合機械化采煤方法，頂板管理為全部垮落法，工作面煤層平均厚度6.18m，其中采煤機割煤3.0.01m，放煤厚度3.18m。采煤機滾筒截深0.8m，采用一采一放工藝，循環(huán)進度0.8m。工作面使用zfs6000-17/33型液壓支架145組、zt650019.534型排頭（尾）架共6組，其主要性能參數(shù)如表2、3。表2 zt65001

7、9.534型排頭（尾）架技術(shù)性能表額定工作阻力6500kn額定供液壓力31.5mpa額定初撐力6184kn支架最高最低高度34001950mm支架中心距1.6m支架支護寬度15201690mm支護面積13.6m2對底板比壓1.88mpa推溜力、拉架力519/802kn操縱方式本架推溜步距800支架平均支護強度0.72mpa適應(yīng)煤層傾角15表3 zfs60001733型液壓支架技術(shù)性能表額定工作阻力6000kn額定供液壓力31.5mpa額定初撐力3958kn支架最高最低高度33001750mm支架中心距1.5m支架支護寬度14201580mm支護面積7.02m2對底板比壓1.98mpa推溜力、拉

8、架力306/485kn操縱方式本架推溜步距800支架平均支護強度0.65mpa尾梁與掩護梁間擺角558前梁擺角1526.5根據(jù)22采區(qū)三維地震勘探報告提供資料，在2201工作面東部發(fā)育一陷落柱，為準確圈定陷落柱的具體位置，確定陷落柱的形狀和面積，必須對陷落柱進行探測工作。3 陷落柱的探測通常，陷落柱的探測有鉆探、物探和巷探三種方法，其中鉆探的使用范圍較廣，在地表，可用鉆孔驗證異常區(qū)是否有陷落柱存在；在井下，可用鉆孔探測掘進巷道的前方或由巷道圈定的回采工作面內(nèi)有無陷落柱存在。為進一步確定該陷落柱發(fā)育程度、大小形態(tài)、具體位置邊界及導(dǎo)水性能，對陷落柱進行了打鉆探測。探測工作采用txu150型液壓鉆機

9、施工，共施工鉆孔12個，鉆進總進尺1078.3米，施工分兩個階段進行。第一階段在西下山材料巷施工，共打鉆孔10個，鉆進總進尺922.3米。鉆孔施工具體情況如下（按施工順序編號）：1號孔開口位置在c13測點東4.5米處，孔口高1米，鉆進方位為0,傾角1,鉆進孔深97米終孔為煤，無異常情況。2號孔開口位置在c13測點東64.5米處，孔口高1米，鉆進方位為0,傾角1,鉆進44米遇巖（陷落柱）停鉆，返水渾濁，停鉆后孔內(nèi)沒水。3號孔開口位置在c13測點東84.5米處，孔口高1米，鉆進方位為0,傾角1,鉆進38米遇巖（陷落柱）停鉆，返水渾濁，停鉆后孔內(nèi)沒水。4號孔開口位置在c13測點東99.5處，孔口高1

10、米，鉆進方位為0,傾角1,鉆進42米遇巖（陷落柱）停鉆，停鉆后孔內(nèi)沒水。5號孔開口位置在c13測點東114.5處，孔口高1米，鉆進方位為0,傾角2.5,鉆進137.6米（134米為煤，3.6米為巖石），終孔巖石（底板），停鉆后孔內(nèi)沒水。6號孔開口位置在c13測點東109.5處，孔口高1米，鉆進方位為0,傾角2,鉆進孔深101米（99米為煤，2米為巖石），終孔為巖石（底板），停鉆后孔內(nèi)沒水。7號孔開口位置在c13測點東44.5處，孔口高1米，鉆進方位為0,傾角1,鉆進孔深147米（31.5米為煤，115.5米為巖石），鉆進113.1米時孔內(nèi)出水增大，停鉆觀測出水量約30m/h，終孔為巖石。8號孔

11、開口位置在c13測點東24.5處，孔口高1米，鉆進方位為0,傾角1,鉆進孔深130米終孔為煤，無異常情況。9號孔開口位置在c13測點東34.5處，孔口高1米，鉆進方位為0,傾角1,鉆進孔深127.7米終孔為煤，無異常情況。10號孔開口位置在c13測點東39.5處，孔口高1米，鉆進方位為0,傾角1,鉆進孔深58米終孔為煤，無異常情況。第二階段在2201工作面中部小切眼施工，共施工鉆孔2個，鉆進總進尺156米，鉆孔施工具體情況如下：11號孔開口位置在切4測點南4米處，孔口高1米，鉆進方位為270,傾角4.5,鉆進孔深36米（30米為煤，6米為巖石）終孔為巖石（底板），無異常情況。12號孔開口位置在

12、切4測點南5米處，孔口高1米，鉆進方位為0,傾角0.5,鉆進孔深120米，90米100米為巖石，終孔為煤，無異常情況。根據(jù)鉆孔探測情況分析總結(jié)，該陷落柱東、南、西邊界基本探明，北邊界考慮到探孔出水影響生產(chǎn)，只是控制了范圍，沒有確定邊界。陷落柱發(fā)育基本形態(tài)為一橢圓，長軸為南北向，長約135m，短軸為東西向，長約80m，陷落柱東距原切眼561.2m，南距西下山材料巷40m，根據(jù)7號鉆孔出水情況判定該陷落柱屬富含水陷落柱。陷落柱鉆孔施工情況如圖1，陷落柱具體位置如圖2。圖1 陷落柱鉆孔施工情況10綜放面快速高效通過富含水高承壓陷落柱新技術(shù)圖2 陷落柱具體位置圖4 2201工作面地質(zhì)概況及巷道布置22

13、01工作面開采煤層屬于下二疊統(tǒng)山西組下部的3號煤層，煤層賦存穩(wěn)定，煤層結(jié)構(gòu)簡單，頂部及底部兩層夾矸全區(qū)穩(wěn)定發(fā)育，中間夾矸發(fā)育不很穩(wěn)定，有時尖滅。煤層平均厚度6.18m，煤層傾角316,可采指數(shù)為1,變異系數(shù)3.6%，普氏硬度系數(shù)f=0.71。2201工作面東高西低，東西高差86m，工作面東部煤層呈一向斜盆地，向斜盆地中心東距22材料巷600m，向斜盆地西面發(fā)育一背斜構(gòu)造，背斜軸部距22皮帶巷925m，傾伏方向為正南，工作面東部煤層呈一單斜展布，產(chǎn)狀為250280,316,工作面西北角發(fā)育一向斜構(gòu)造，向斜向西傾伏，運巷正處于向斜軸部，北部發(fā)育一向斜構(gòu)造，向西傾伏，運巷正好位于向斜軸部。根據(jù)三維地

14、震勘探結(jié)果及井下鉆探情況分析，工作面西部發(fā)育一陷落柱，東距原切眼561.2m，南距西下山材料巷約40m，陷落柱長軸為南北向，長約135m，短軸為東西向，長約80m。工作面東南部距切眼約460m處發(fā)育一正斷層，斷層產(chǎn)狀為298, 70,落差h0.61.8m。2201工作面為22采區(qū)首采面，頂部含水層未受到破壞和疏放，含水層富水性強，回采期間會形成冒落裂隙帶，導(dǎo)通頂部含水層水，預(yù)計工作面最大涌水量150m3/h，正常涌水量80 m3/h。另外，工作面初采250m范圍內(nèi)，由于運巷位于向斜軸部，底板有起伏現(xiàn)象，工作面涌水不能經(jīng)常規(guī)設(shè)計的放水巷自行排放。針對2201工作面陷落柱現(xiàn)場地質(zhì)條件，為提高資源回

15、收率，縮短搬家倒面停產(chǎn)時間，漳村礦工程技術(shù)人員通過方案設(shè)計比較，對工作面巷道布置進行了優(yōu)化。4.1 防水煤柱尺寸的確定首先，針對工作面陷落柱富含水、高承壓的特性，需確定防水煤柱留設(shè)尺寸。防水煤柱尺寸的確定是非常復(fù)雜的問題，應(yīng)考慮含水層的水壓、頂板塌陷情況、煤層的強度、圍巖性質(zhì)等因素，以取得既安全又經(jīng)濟合理的數(shù)據(jù)。根據(jù)留設(shè)防（隔）水煤柱的有關(guān)規(guī)定：煤層與充水斷層或充水陷落柱相接觸，防水煤柱一般為3040m。參照礦井水文地質(zhì)規(guī)程關(guān)于含水或?qū)當鄬臃栏羲褐牧粼O(shè)經(jīng)驗計算公式進行計算陷落柱周圍留設(shè)煤柱的最小尺寸：l=0.5km 20m 式中：l為煤柱留設(shè)寬度（m）k為安全系數(shù)（一般取25）m為煤層厚

16、度或采高（m）p為水頭壓力（kgf/cm2）kp為煤的抗張強度（kgf/cm2）參數(shù)確定：煤層厚度為6.45m，奧灰水平均水位為650m，陷落柱發(fā)育附近底板標高為540m，計算奧灰水水頭高度為110m，計算水頭壓力為（11010.3）1.033611.04（kgf/cm2）,安全系數(shù)取最大值5,煤層抗張強度為8.3kgf/cm2l0.556.45 32.28（m）根據(jù)以上計算結(jié)果，最后確定2201工作面陷落柱防隔水煤柱為35m。在此基礎(chǔ)上2201工作面風巷布置為東、中、西三段，瓦斯巷布置為東、西兩段，切眼布置為主、輔兩個切眼，工作面自西向東推進，西段推進長度500m，中段推進長度193m，東段

17、推進長度1625m。4.2 工作面放水系統(tǒng)設(shè)計針對2201工作面初采250米范圍內(nèi)，運巷位于向斜軸部，底板有起伏現(xiàn)象，工作面涌水不能經(jīng)放水巷自行排放的現(xiàn)場實際，漳村礦工程技術(shù)人員自行設(shè)計了旁路放水系統(tǒng)，即：在2201運巷北側(cè)（未采區(qū)）距運巷間距10平行運巷布置旁路放水巷，與22下部排水進風巷貫通，并在運巷與放水巷間選擇合理位置垂直布置4條入水聯(lián)絡(luò)巷相互連通。巷道施工長度250。放水巷整體按0.5度坡度下山施工，由于旁路放水巷與運巷高差在0.51.5之間，可保證初采頂板的大面積來水全部通過入水聯(lián)絡(luò)巷流入旁路放水巷，由旁路放水巷自流入22下部排水巷，形成完善的放水系統(tǒng)。由于旁路放水巷距運巷間距為1

18、0m（中中），兩巷凈煤柱僅6.5m，因此在回采期間，巷道將受到嚴重的動壓影響，如采用工字鋼剛性支護形式，根據(jù)以往的經(jīng)驗將會出現(xiàn)嚴重的變形，可能導(dǎo)致在回采期間放水巷道出現(xiàn)跨塌，造成排水困難，影響工作面的正常推進。而且由于放水巷大部分為半煤巖巷，工字鋼支護在施工時將容易受到爆破巖石的沖擊而需要反復(fù)修復(fù)。經(jīng)方案比較，最終確定采用全錨網(wǎng)支護，來解決上述的兩個問題。錨桿采用高強螺紋鋼錨桿、金屬網(wǎng)、鋼帶聯(lián)合支護，巷道斷面充分考慮巷道的收縮變形量和施工方便，確定為2.62.5m。2201工作面從2005年4月20日初采，至5月15日累計推進40m時，工作面老頂來水，期間最大涌水量為140-150m3/h，至

19、6月底，運巷推進250m時來水量為80-90 m3/h，全部經(jīng)旁路放水巷排水，未發(fā)生因排水不暢而導(dǎo)致停產(chǎn)事故。旁路排水系統(tǒng)是漳村煤礦首次進行系統(tǒng)分析和采用的放水方式，該方式有效解決了特殊地質(zhì)條件下工作面的初采放水問題。4.3 工作面通風系統(tǒng)優(yōu)化考慮到2201工作面分為東、中、西三段，在工作面東部切眼推進至與中部風巷貫通時，要進行后半段收尾和設(shè)備回撤，為滿足貫通及回撤期間通風要求，在工作面中段設(shè)計布置了兩條配風巷，有效解決了工作面通風問題。巷道布置如圖2。2201切眼與中風巷貫通前后通風系統(tǒng)如圖3、4所示。各巷道規(guī)格及支護特征如表4。圖3 2201切眼與中風巷貫通前通風系統(tǒng)圖圖4 2201切眼與

20、中風巷貫通后通風系統(tǒng)圖表4 工作面巷道規(guī)格及支護特征表巷道名稱規(guī) 格支護方式巷道凈斷面積（m2）支護棚距（m）備注運 巷4.23.2錨網(wǎng)13.441.0進風、皮帶巷風 巷3.63.3錨網(wǎng)11.881.0回風瓦斯巷3.22.8錨網(wǎng)8.961.0排放瓦斯5 綜采工作面快速高效通過富含水高承壓陷落柱開采配套工藝與技術(shù)5.1 2201工作面切眼回縮收尾范圍的確定2201工作面東西段風運巷距離為230m(中中)，中部風巷至運巷距離112.1m(中中)，排頭架支護寬度按1.65m，中間架支護寬度按1.55m進行計算：230112.1(1.653)1.55=72.8根據(jù)以上計算結(jié)果可知：工作面回縮及收尾范圍

21、應(yīng)該為72（或73架）至機尾段。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)工作面大切眼與中風巷貫通位置以及工作面支架位置現(xiàn)場實際對應(yīng)關(guān)系，進行了進一步精確測量，最終確定工作面回縮及收尾范圍為72架至機尾段，其收尾回撤工藝與綜放面正常收尾回撤工藝相同，而71架至機頭仍正常組織回采（不考慮增加排尾架，直接使用69#、70、71支架代替排尾架）。5.2 收尾工藝及撤架通道尺寸2201工作面中間架zfs60001733型，前梁長1.55m，頂梁長2.92m，掩護梁長1.655m，后尾梁長1.2m，插板長0.6m，支架總長7.925m。根據(jù)收尾要求老塘壓網(wǎng)保證2m以上，故確定距停采線16m時初次上網(wǎng)。主要工序如圖5。根據(jù)zfs6

22、0001733型支架尺寸參數(shù)，確定撤架通道高度為3.00.1m，寬度為2.00.1m（即支架梁端距）。撤架通道采用金屬網(wǎng)、鋼絲繩、大板梁、錨桿聯(lián)合支護。1m上2.4m大板1.8m停止拉架8.8m開始鋪設(shè)鋼絲繩13.6m開始鋪設(shè)雙層網(wǎng)16m初次上網(wǎng) 正?；夭蓤D5 工作面收尾主要工序圖5.3 收尾期間中部風巷、瓦斯巷及端尾管理中部風巷在貫通前20米按超前維護管理架設(shè)十字鉸接梁棚，并在中部風巷正頭間隔2米架設(shè)三個木垛。提前在瓦斯巷距停采線10米和停采線位置各打設(shè)一木垛，確保停采時瓦斯巷暢通。收尾期間，風巷超前支護由十字梁改為大板棚支護。在距停采線7.2m時，在三組排尾架及正規(guī)145架每割一刀煤上一橫

23、3.0m大板，以保證回收排尾架時的頂板管理。5.4 對接期間巷道加固及范圍確定為預(yù)防2201中風巷及小切眼受采動影響，巷道變形，影響切眼回縮與對接過程中設(shè)備存儲、運輸和安裝，需對受采動影響大的局部地段進行注漿加固。目前，注漿加固是用于大范圍破碎煤巖體最有效的加固技術(shù)，分為無機漿材和有機漿材注漿加固，各注漿材料的特點和適用范圍如表5。結(jié)合我礦在1309工作面、2101工作面注漿加固的實踐經(jīng)驗，決定在2201工作面采用化學(xué)注漿加固方式。表5 有機漿材和無機漿材的特點及適用范圍材料類型優(yōu) 點缺 點適用范圍無機加固材料（水泥類）凝結(jié)后強度高，耐久性好，無毒，材料價格低。顆粒型漿液，對微裂隙滲透能力低，

24、易析水沉積，加固效果差，凝結(jié)時間長，不易控制，固化收縮，易龜裂。用于裂隙寬度大的巖土加固工程。有機加固材料（化學(xué)類）漿液無顆粒，對微裂隙滲透能力強，凝結(jié)時間可調(diào)。材料價格高，工程費用大，部分材料有毒性。用于各類巖土加固工程。加固范圍為：2201中風巷東20m范圍內(nèi)巷道兩幫及頂部；2201中風巷與小切眼交叉點往西20m巷道兩幫及頂部以及交叉點巷幫及頂部。加固方式采用山東浩珂?zhèn)ゲ┕抉R麗散進行加固。注漿孔布設(shè)參數(shù)(1) 2201中風巷注漿孔布設(shè)參數(shù)幫：注漿孔排距3m，孔距頂板0.7m，仰角5o10o，孔深4.5m，孔徑42mm。頂：注漿孔呈五花眼布置，排距3m，垂直頂板打設(shè)，孔深3m，兩側(cè)孔位距幫

25、800mm，中部孔沿巷道中線布置，孔徑42mm。(2) 2201小切眼注漿孔布設(shè)參數(shù)l 2201小切眼幫注漿孔布設(shè)參數(shù)同2201中風巷幫注漿孔。l 2201小切眼頂部注漿孔垂直頂部打設(shè)，孔深3m，孔徑42mm。注漿孔布置如圖6。5.5 西部切眼后半部回收工藝根據(jù)2201西部切眼與中部風巷貫通實際情況，確定西部段切眼回收范圍為72架至機尾段。具體工藝為：圖6 注漿孔布置圖前后溜解體與回收安裝前后溜簡易機尾72至145架順序回收回收三組排尾架回收風巷超前維護前后溜解體回收順序為：刮板大鏈機尾電機、減速箱機尾架過渡槽中間槽排尾架回收順序為：抽2排尾架擺出3排尾架抽出1排尾架排尾架回收時頂板管理： 2

26、排尾架回收后，用木垛配合密集點柱支護2排尾架管理的頂板； 3排尾架回收后，用木垛配合密集點柱支護3排尾架管理的頂板； 1排尾架回收前，用木垛配合點柱維護好支護外幫頂板后再開始回撤支架，1排尾架抽至風巷后，在端尾三角區(qū)打一木垛維護頂板。5.6 中部小切眼設(shè)備安裝工藝前后溜安裝中間架安裝排尾架安裝。前溜第一節(jié)中間槽距中部風巷中線1.8m，后溜第一節(jié)中間槽距中部風巷中線2.55m，前溜機尾在支架對接完畢后安裝。第一組中間架距中部風巷中線1.8m。5.7 切眼對接工藝優(yōu)化綜放工作面對接其實質(zhì)就是支架、前后溜等設(shè)備的對接，即主切眼設(shè)備在回采過程中，以輔助切眼設(shè)備為相對參考目標，按一定的空間位置關(guān)系與輔助

27、切眼設(shè)備動態(tài)實施對接。其關(guān)鍵點在于確定設(shè)備對接間隙，間隙太小，設(shè)備無法正常對接；間隙太大，則造成工作面設(shè)備調(diào)整困難。根據(jù)2201工作面現(xiàn)場實際情況和具體工藝要求，提出兩種對接方案：方案一：中部小風巷與小切眼交叉點位置掘一存架硐室，深1.0m、寬2.3m（如附圖7所示）。2201大切眼與小風巷貫通后支架位置可能出現(xiàn)兩種情況：圖7 對接方案示意圖 貫通時支架外幫正對小風巷中線，或者是距小風巷中線距離小于500mm。安裝時小切眼第一組支架（a）放于小切眼正頭，其余支架以距小風巷中線1.8m為基準依次進行安裝（留300mm間距作調(diào)整），其中第二組支架（b）安裝時向西移1.0m，放入寬幫處，滿足單軌吊拐

28、彎運輸要求。 貫通時支架中心線與小風巷中線正好重合，或者是支架中心線距小風巷中線距離小于250mm。安裝時一組支架（a）放于小切眼正頭。其余支架以距小風巷中線2.5m為基準依次進行安裝（留200mm間距作調(diào)整），其中第二組支架（b）向西移1.0m，放入寬幫處。滿足單軌吊拐彎運輸要求。對接工藝：當工作面回采至距小切眼西幫煤墻30m處，拆除小切眼及小風巷內(nèi)的單軌吊梁，進行支架的后續(xù)安裝：將支架b拉出，支架a與支架b放齊，并在小切眼后煤墻附近備三節(jié)溜槽，以供對接時使用。當工作面的后溜推過小切眼后煤墻后，拆除前后溜機尾，連接溜槽進行對接。方案二：在小切眼東幫距小切眼正頭5.8m處掘一寬3.3m、深6m

29、的一個硐室(如附圖所示)。在安裝時，一組支架（a）放于小切眼正頭，一組支架（b）放在3.3m寬的硐室內(nèi)，支架北側(cè)距小切眼正頭4.7m。其余支架以小風巷中線為基準進行安裝，距離為3.3m。當工作面回采至小切眼西幫煤墻30m處，拆除小切眼及小風巷內(nèi)的單軌吊梁，進行支架的后續(xù)安裝。將支架b和支架a拖出，緊靠已安裝的支架c順序安裝。當工作面的后溜推過小切眼西幫煤墻后，拆除后溜機尾，連接溜槽進行對接。經(jīng)分析比較，認為方案一較可行。理由為掘進工程量比方案二少17.5m3；工藝比方案二簡單，操作性較強；方案一對小切眼前煤墻不破壞，工作面不存在過空巷的問題。在方案一的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場情況，對工藝又進一步優(yōu)化：

30、將存架硐室尺寸改為深6.0m,寬1.5m，將支架a直接存放在支架b后，對接時，將支架b擺到位后，直接將支架a拖出到位，使對接工藝進一步得到簡化。2201工作面主輔切眼對接方案如圖7，對接具體工藝見圖8。圖8 對接工藝示意圖5.8 切眼對接前期準備工作提前對中風巷正頭及中風巷與小切眼交叉點位置幫頂進行注漿加固。中部風巷推進至距小切眼12m時，開始在65至71架上網(wǎng)，為設(shè)備對接創(chuàng)造安全空間。中部風巷推進期間，調(diào)整好工藝，保證71架外幫至中部風巷中線距離在500600mm之間。提前在中部風巷和小切眼交叉點存架硐室位置順中部風巷緊靠73架打設(shè)個木垛管理頂板。小切眼第一組中間架安裝要順切眼在支架頂梁至前

31、梁上，等距離鋪設(shè)四根大板（規(guī)格為200mm5400mm），大板間距為1米，鋪設(shè)的大板第一組中間架北側(cè)處露2米，南側(cè)架在第三組中間架上不少于400 mm，以便于小切眼擺架時頂板管理。5.9 2201工作面設(shè)備配套及優(yōu)化設(shè)計改造技術(shù)難點：（1）需對綜采面大功率刮板輸送機機尾進行研制。（2）需創(chuàng)新綜采設(shè)備配套、對接新技術(shù)。（3）需研究綜采工作面穿越陷落柱設(shè)備對接新工藝。5.9.1 前后刮板輸送機機尾研制工作面采用zfs6000-17/33型低位放頂煤支架145組、ztfs650019.5/34型排頭尾架各三組，前后溜均采用sgz830/800型可彎曲刮板輸送機。研究人員針對井下工作面的實際情況，以及

32、理論研究，通過反復(fù)論證，確定在工作面大切眼與中部風巷貫通前，必須對前后溜機尾進行改造，前后溜機尾改用簡易機尾，前后刮板輸送機采用單電機驅(qū)動。工作面72架至機尾段收尾并回收設(shè)備，故69至71架作為排尾架管理頂板，執(zhí)行原排尾架支護工藝。通過精確計算，前后刮板輸送機運輸長度110米，機頭單傳動需用功率318kw（經(jīng)西北奔牛集團公司技術(shù)人員核定功率為312kw），而漳村礦單電機功率為400kw，完全滿足生產(chǎn)要求。為減少液壓支架回收影響時間，研究人員對zfs6000/17/33型液壓支架尾梁距底板距離尺寸核定（1.05米），并請西北奔牛集團公司技術(shù)人員到礦進行技術(shù)協(xié)商，決定研究制后部刮板輸送機簡易單傳動

33、機尾，機尾外形尺寸最大高度為0.8米，滿足中間支架的尾梁最低高度，其余尺寸滿足與zfs6000/17/33型中間架配套，并保證刮板輸送機運行正常。通過與西北奔牛集團公司的技術(shù)交流，漳村礦決定對前后刮板輸送機機尾部件進行技術(shù)改造，并由礦技術(shù)人員自行研制機尾壓溜裝置。具體項目為：（1）部刮板輸送機新制作3節(jié)1.5米偏轉(zhuǎn)槽，1節(jié)3米過渡槽及1件機尾。（2）后部刮板輸送機新制作1節(jié)1.5米過渡槽，1件簡易機尾。上述部件與漳村礦2201布置的兩部刮板輸送機配套，鏈輪軸組與漳村礦現(xiàn)使用的通用。新研制開發(fā)的前后刮板輸送機機尾段部件及壓溜裝置在2201工作面配套安裝后，運行正常，并且安全可靠。5.9.2 中間

34、架代替排尾架配套技術(shù)前后部刮板輸送機采用機頭單傳動布置，后部刮板機機尾個形尺寸滿足zfs6000/17/33型中間架尾梁高度； zfs6000/17/33型中間架推移力為633kn， zt6500/19/34型排尾架推移力為802kn，通過技術(shù)人員對前部刮板機機尾所需推力反復(fù)計算，得出結(jié)論： zfs6000/17/33型中間架推移千斤頂?shù)耐屏梢詽M足前部刮板輸送機單傳動布置推移力的要求；通過對2201工作面支架工作阻力礦壓數(shù)據(jù)進行連續(xù)幾個月跟蹤監(jiān)測，數(shù)據(jù)表明，2201工作面中間架與排頭（尾）架的工作阻力最大值為5782kn，小于zfs6000/17/33型支架的額定工作阻力6000kn,故zf

35、s6000/17/33型液壓支架工作阻力滿足排尾架工作阻力要求。2201工作面57月份工作面支架工作阻力觀測結(jié)果如表6、表7、表8，支架壓力曲線圖如圖9、圖10、圖11。表6 2201工作面5支架工作阻力觀測結(jié)果觀測日期推進距離/m支架工作阻力前柱后柱整架平均整架最大5.88.5753460242626285.1330.861170136230965.1539745338226428625.1851808160193429585.2064.21039454298446145.2583.31089545328046045.30103.6868118195244186.6144.885810931

36、4049446.10166889201218034566.13183.4929637302047106.18227912282246633286.24236.6936262239844967.12641174273289432627.6306.5986432256035427.13335940580305637177.18364418427169030477.22386806298220843407.25402.31109505322856067.27408115695442105430表7 2201工作面71支架工作阻力觀測結(jié)果觀測日期推進距離/m支架工作阻力前柱后柱整架平均整架最大5.88

37、.510774156815765.1330.88551091389257825.15391036414289845545.1851934634313455285.2064.285268184027265.2583.3710691280241705.30103.6872228182837186.6144.810101082418454306.10166908619269454126.13183.47561030357256066.182277491067533433286.24236.69021054391256467.1264961232238638907.6306.5757442245232

38、687.13335667632263233587.183641065723357648827.22386877105196428047.25402.387811177628047.274084301118843018表8 2201工作面135支架工作阻力觀測結(jié)果觀測日期推進距離/m支架工作阻力前柱后柱整架平均整架最大5.88.58301017369437385.1330.81193381317854905.1539829952356255865.18511220112266449845.2064.28891065390856265.2583.31064792371256265.30103.61

39、025886382254706.6144.8815756299854306.10166889201218034566.13183.4983694315247156.18227853657313255086.24236.6627745274445547.1264594779274645367.6306.5662748280640887.13335940580305637177.18364542629234438437.22386689310199832327.25402.3241832214639907.27408402103028644282圖9 工作面5#支架工作阻力曲線圖圖10 工作面71

40、#支架工作阻力曲線圖圖11 工作面135#支架工作阻力曲線圖通過對zfs600017/33型中間架與zt650019/34型排尾架基本參數(shù)進行對比，支護寬度分別為1.43-1.6米、1.521.689米，支護高度分別為1.7-3.3米、1.953.4米，而 2201工作面中風巷實際高度3.2米。綜合上述，使用zfs6000/17/33型中間架代替zt6500/19/34型排尾架與前后刮板輸送機配套技術(shù)是可行的。3組zfs6000/17/33型中間架與前后刮板輸送機機尾配套在2201工作面使用，滿足頂板管理及設(shè)備配套要求。5.9.3 設(shè)備對接工藝根據(jù)漳村礦設(shè)備多年配套經(jīng)驗及借鑒先進技術(shù)，技術(shù)人員

41、從地質(zhì)條件、生產(chǎn)組織、工藝流程、技術(shù)質(zhì)量方面進行細致研究，做了大量工作，制定出一套科學(xué)合理的對接方案。當工作面回采至小切眼（長度110米）時，只需對后130米采用綜放工作面回收工藝。(1) 設(shè)備一次對接由于工作面提前布置中風巷，就可以只拆除少量設(shè)備，將前后刮板輸送機新制作機尾部件安裝到位，與zfs6000/17/33型中間架配套聯(lián)接后，工作面即可正?；夭?。具體安裝如下： 將前部刮板機按配套尺寸拆除中部槽。 抽出1組zfs6000/17/33型中間架。 將后部刮板機按配套尺寸拆除中部槽。 安裝前后刮板機新制作機尾及過渡槽。 設(shè)備聯(lián)合試運行，恢復(fù)正常生產(chǎn)。實際操作中，對接工期僅為2天。(2) 剩余

42、設(shè)備的回收與安裝剩余設(shè)備的回收與安裝必須在小切眼推進190米前安裝到位。 第一節(jié)前后刮板輸送機中部槽及第一組支架安裝位置的確定。首先，確定中風巷與風巷中線間的實際距離。我礦由生產(chǎn)科測量技術(shù)人員與機電科技術(shù)人員現(xiàn)場共同測量，取得實際數(shù)據(jù)，兩側(cè)煤墻均以中風巷中線為基準，每15米做明顯標記，保證設(shè)備安裝尺寸，中風巷與風巷的中線必須保存到設(shè)備對接完畢后。其次，根據(jù)實際數(shù)據(jù)與配套數(shù)據(jù)進行理論計算，得出安裝數(shù)據(jù)。最后，由機電科及設(shè)備安裝施工隊組技術(shù)人員共同到現(xiàn)場確定安裝位置。 施工隊組必須嚴格按照確定設(shè)備安裝位置進行安裝，并保證安裝質(zhì)量。機電科技術(shù)人員不定期對安裝尺寸進行復(fù)核。 安裝量，切眼峒室內(nèi)必須存放

43、一組中間架，保證后部刮板機回收通道暢通。(3) 設(shè)備二次對接前期準備工作 將對接所需的前后刮板中部槽提前運輸?shù)桨惭b最近地點。 鋪設(shè)前后刮板機運輸軌道，并試運行。zfs6000/17/33型中間架前梁千斤頂支撐力為633kn，將道軌吊掛在前梁上，經(jīng)計算可滿足單軌吊運輸要求。 回采要求：綜采隊必須按生產(chǎn)科給定最后一組支架距中風巷中線距離進行回采，誤差控制在100毫米。當小切眼推進至大切眼時，對中風巷機頭方向15米范圍上網(wǎng)進行頂板管理。(4) 二次設(shè)備對接 將前后刮輸送機機尾部件拆除，中部槽進行補充安裝。 將大切眼內(nèi)安裝的第一組中間架與小切眼最后一組支架聯(lián)接，峒室內(nèi)支架抽出，安裝到位。 前后刮板輸送機合口對接。調(diào)節(jié)支架與前后刮板輸送機聯(lián)接尺寸，并聯(lián)接。設(shè)備對接工期僅為2天。2201工作面在穿越陷落柱的過程中，兩次設(shè)備對接僅用4天時間，設(shè)備運行正常，取得了非常好的經(jīng)濟效益和社會效益。6 工作面瓦斯綜合治理由于2201中部段未掘?qū)Ｓ猛吲畔铮释ㄟ^留設(shè)瓦排巷、安設(shè)局部抽排風機等方式對瓦斯進行綜合治理。(1) 2201工作面推進至距中部風巷貫處10米做好通風系統(tǒng)準備貫通前： 在2201下風繞(瓦斯巷口外)構(gòu)筑一道調(diào)節(jié)風門，另一道利用原風巷外側(cè)風門安設(shè)調(diào)節(jié)門，準備調(diào)節(jié)風量。