煤礦大采高綜采工作面過沖刷帶技術(shù)探討

1、    煤礦大采高綜采工作面過沖刷帶技術(shù)探討    摘要：在煤礦開采過程中，沖刷帶構(gòu)造是一種常見的地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型，當(dāng)綜采工作面遇到?jīng)_刷帶構(gòu)造時，會對煤礦的采煤作業(yè)造成影響。文章以實際工程為例，結(jié)合工程的具體情況制定了高綜采工作面過沖刷帶的措施，取得了良好的施工效果，保證了施工安全。關(guān)鍵詞：煤礦開采；沖刷帶；綜采工作面；房采；回采 ：a：td325 ：1009-2374（2016）36-0208-02 doi：10.13535/ki.11-4406/n.2016.36.1031 案例介紹某礦井工作面回風(fēng)巷道的高度為3.8m，寬度為5.3m，掘進長度為3265

2、m，巷道施工至距離切眼正幫497.1m時遇到?jīng)_刷帶，沖刷帶硬度很大，掘進時使用松動爆破和降低巷道高度的方式通過。在掘進至距離切眼正幫1215m、1371m時揭露有兩處沖刷帶，第一處沿掘進方向長度為51m，煤層最薄位置為2.81m，第二處掘進方向揭露的長度為81m，煤層最薄位置只有1.48m，兩處沖刷帶硬度比較大，都為中細砂巖。工作面定向探測布置圖見圖1所示：2 在綜采工作面的過沖刷帶進行工作開展的基本方案在實際工作開展過程中，應(yīng)當(dāng)對工作面沖刷帶分布和煤層的基本厚度進行深入探測，而因為沖刷帶順著工作面的延伸超過了800m，所形成的沖刷范圍極廣，并且其中存在較大的無煤區(qū)域，若采取松動爆破的方式將會

3、對設(shè)備產(chǎn)生極大的損傷，該種狀態(tài)下所形成的生產(chǎn)效率較低，風(fēng)險較高，對于煤質(zhì)倘若新掘出的切眼直接甩過沖刷帶，則又會造成沖刷帶和巷三角內(nèi)的大量煤炭資源浪費?；诖耍诿禾繉嶋H開采過程中應(yīng)當(dāng)進行分段回采，并采取房采的方式對三角區(qū)域的煤炭進行回收，并形成以下方案：2.1 方案一對于沖刷區(qū)域的煤柱回收應(yīng)當(dāng)直接使用跳采和房采相結(jié)合的方式進行。在此過程中，應(yīng)當(dāng)在距離回風(fēng)巷大約1100m的位置進行掘進，并采取跳采的方式進行切眼作業(yè)，并對原有的作業(yè)面進行重新劃分，分別命名為一、二兩個綜合采取工作面。在實際作業(yè)過程中對于兩個開采區(qū)中回風(fēng)巷道和回撤通道以及跳采切眼等區(qū)域的煤柱進行回收，在房采巷道則應(yīng)當(dāng)采取自跳采鋪輔回

4、撤通道以及跳采切眼開口的方式，對雙巷的兩翼煤柱進行回收。2.2 方案二通過跳采和房采相結(jié)合的方式完成對沖刷區(qū)域煤柱的回收。第一作業(yè)面的回風(fēng)巷道到切眼的距離為681m，在此過程中應(yīng)當(dāng)分別掘進第一作業(yè)面的縮面主輔回撤通道和第二作業(yè)面的主輔回撤通道，從而在兩個通道之間施工形成一條跳采輔助道路。與此同時，將沖刷帶到切眼之間的煤柱布置為刀把工作面。兩個工作面的寬度分別應(yīng)當(dāng)為330m和150m，所形成的回風(fēng)巷主要用于通風(fēng)和相關(guān)設(shè)備的回撤。而在距離第一回風(fēng)巷切眼1100左右的位置進行掘進，形成采切眼。此時應(yīng)當(dāng)對原作業(yè)面進行劃分，劃分為三個綜合采取作業(yè)面，分別命名為第一、第二、第三作業(yè)面，其中對于第一綜合作業(yè)

5、面回風(fēng)巷道、跳采回撤通道、跳采切眼以及沖刷帶等之間的三角煤柱采取房采的方式進行回收。其中房采一區(qū)的巷道應(yīng)當(dāng)使用單布置兩翼的方式進行回收，而其他區(qū)域則應(yīng)當(dāng)從跳采輔回撤通道和跳采切眼開口位置開始，通過雙巷布置兩翼的方式完成煤柱的回收。通過對上述兩種方案的準(zhǔn)確比對，在實際使用過程中應(yīng)當(dāng)使用整體效率較高和回采效益較高以及掘進成本較低的第二種方案。3 在過沖刷帶采煤中使用的關(guān)鍵技術(shù)在該煤礦的工作面過沖刷帶施工過程中，所涉及到的關(guān)鍵技術(shù)主要分為兩種，即：對于綜合采取工作面和房采區(qū)域的科學(xué)確定；對于綜合采取工作面局部沖刷帶使用方法的確定。3.1 對于綜合采集工作面和房采區(qū)域的確定考慮到?jīng)_刷帶所產(chǎn)生的直接影響

6、，在確定綜合采集區(qū)域工作面回采區(qū)域時必須同時考慮煤層厚度、回采率、最小回采高度、搬家倒面巷道的尺寸以及安全管理的難度等多種因素。受到設(shè)備尺寸的直接影響，要求回采通道的最低高度為3.8m，此外還要求工作面在實際安裝過程中凈高度達到3.6m，而貫通回撤過程中，主回撤通道的高度不得低于3.8m?；诖?，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合沖刷帶附件煤層的基本厚度，完成回采區(qū)域的科學(xué)劃分。3.1.1 對于縮面通道的設(shè)置。保證采煤工作面快速貫通的基礎(chǔ)便是主回撤通道順著煤層頂板的布置高度應(yīng)當(dāng)3.7m，在主回撤通道掘進過程中應(yīng)當(dāng)使用連采機拉動厚度為0.3m的厚泥巖，從而有效保證施工的順利進行，此時的主回撤通道要求凈高度必須>

7、3.8m。在采面貫通過程中，只需使用采煤機局部清掃0.1m厚度的煤層底板便可以保證其正常推進，并不需要進行大量割巖或者放炮，在該種情況下，安全管理的難度大大減小。對于輔回撤通道的掘進應(yīng)當(dāng)距離主回撤通道大約25m，實際掘進位置的煤層厚度必須小于巷道尺寸，從而確保其不會對正常施工造成影響。3.1.2 對于跳采通道位置的設(shè)定。在第二工作面回采區(qū)域確定過程中必須在第一工作面布置的基礎(chǔ)上實現(xiàn)回采煤量的最大化，從而有效保證平面面積的最大化。在運輸巷和主回撤通道以及沖刷帶外側(cè)等多個區(qū)域共同形成的直角三角形煤柱中，以最大矩形面積理念為指導(dǎo)，要求所形成的工作面長和寬分別為280m和150m。3.1.3 對于跳采

8、切眼位置的確定。在第三工作面中，采取跳采切眼的方式主要是因為在實際運輸過程中考慮到運輸巷煤層厚度和沖刷帶對于采集面產(chǎn)生的巨大影響，倘若將切眼全部布置于沖刷帶的外側(cè)，將會造成極大的資源損失，因此應(yīng)當(dāng)將跳采切眼部分布置于沖刷帶內(nèi)側(cè)，從而減小沖刷帶對于采集工作面形成的巨大影響。在此基礎(chǔ)上，最終確定運輸巷切眼的實際位置，實現(xiàn)煤炭產(chǎn)量的進一步提升。3.1.4 對于房采區(qū)域和回采參數(shù)的確定。房采區(qū)通常會處于綜合采集區(qū)巷道圈定范圍之內(nèi)，此外受到連采機截割和錨桿機支護高度的影響，要求房采主輔巷以及支巷確定的煤層厚度應(yīng)當(dāng)>2.2m。房采主輔巷道的寬度應(yīng)當(dāng)>5m，高度則應(yīng)達到4m。 3.2 綜合采集工

9、作面超過局部沖刷帶的基本方式3.2.1 采取調(diào)整采高法。在工作面煤層的厚度超過回采設(shè)備的最低高度時，應(yīng)當(dāng)采用降低采高的方式通過沖刷帶、其中第一工作面的采煤機在實際運行過程中要求高度>4m，在沖刷帶的影響區(qū)域，煤層的厚度一旦>4m，則應(yīng)當(dāng)順著頂部和底部返回到正常采高高度。3.2.2 對于采煤機截割巖石法的使用。在工作面沖刷帶為斷面，并且斷面面積<0.5m2或者寬度<0.3m的堅硬穿刺沖刷時，則應(yīng)當(dāng)使用采煤機對巖石進行直接截割。而當(dāng)沖刷帶巖石硬度和寬度較大，但是煤層底板的巖石硬度較低時，則應(yīng)當(dāng)使用臥底的方式通過沖刷帶。在實際工作過程中要求工作面的臥底深度不能0.3m，并且需

10、要平緩過渡以確保支架架型以及初始支撐力。3.2.3 對于淺孔預(yù)裂爆破法的使用。倘若沖刷帶斷面面積較大，不能通過降低采高和直接截割的方式推動工作開展時，則應(yīng)當(dāng)使用局部淺孔預(yù)裂爆破法完成巖石的松動或者破碎。在此過程中要求爆破孔的深度應(yīng)2m，仰角則10°。在沖刷帶的巖石厚度<0.8m時，要求應(yīng)當(dāng)使用單排孔進行施工，反之則應(yīng)當(dāng)使用雙排孔。爆破孔相互之間應(yīng)當(dāng)間隔成為三花布置，并采用毫秒延期電雷管串聯(lián)的方式完成起爆。在實際爆破之前應(yīng)當(dāng)形成詳細安全的施工計劃，并保證其能夠完全落實，與此同時應(yīng)當(dāng)對現(xiàn)場設(shè)備進行必要的保護，從而保證施工現(xiàn)場所有施工人員和設(shè)備的安全性。4 最終應(yīng)用效果對比4.1 回

11、收率大大提升通過縮面之后，采用綜合采集布置的方式，使得全工作面的回采煤量大大增加，從而有效減少采空區(qū)域留下的煤柱。4.2 實際掘進的工程量顯著較少采取綜合采集的方式極大地減少了房采施工過程中必須掘進的大量主輔巷和支巷，進而使沖刷區(qū)域的巷道掘進數(shù)量大大降低，最終實現(xiàn)掘進成本的有效控制。4.3 提升工作效率，減小施工時間在使用縮面布置之后需要進行多次回撤和縮面，最終使得工作面回采的時間大大增加，但是因為采取該種方式使得掘進的工程量大大降低，從而使得綜合采集面的安裝投產(chǎn)時間整體提升，最終實現(xiàn)工作面采掘總工期的縮減。4.4 提升效益采取全新方式能夠使得掘進成本減少超過500萬，而搬家的成本卻使得投入的成本增加了1600多萬，與此同時考慮到增加的產(chǎn)煤量能夠直接產(chǎn)生經(jīng)濟效益5000多萬，綜上分析，可以發(fā)現(xiàn)效益得到大幅提升。5 結(jié)語綜上所述，本工程在對比方案一和方案二兩種施工方案后，最終選擇了方案二進行施工，工程施工后取得了良好的施工效果，保證了煤炭質(zhì)量和設(shè)備質(zhì)量，有效降低了經(jīng)過沖刷期的安全風(fēng)險和生產(chǎn)風(fēng)