四臺礦極近距離煤層采空區(qū)下開采技術(shù)

1、 四臺礦極近距離煤層采空區(qū)下開采技術(shù)王雄偉(大同煤礦集團(tuán)公司四臺礦, 山西大同037007摘要:對四臺礦極近距離煤層采空區(qū)下開采設(shè)計進(jìn)行分析, 并通過生產(chǎn)實踐總結(jié)出一套可靠的采掘安全保障系統(tǒng), 形成了一套極近距離煤層采空區(qū)下開采技術(shù), 對近距離煤層開采具有指導(dǎo)作用, 具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞:極近距離煤層; 巷道布置; 開采技術(shù)中圖分類號:T D823文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 2336( -04Coal mining goafin Sitai MineW ANG X iong 2wei(Mine , Datong Coal Mine Group Corporation , Datong 03700

2、7, China 四臺礦404盤區(qū)10號層于2001年底開采結(jié)束。為保證盤區(qū)正常接替, 必須開采404盤區(qū)下部11號層, 404盤區(qū)10號、11號層屬極近距離煤層, 層間距極不穩(wěn)定。四臺礦從科學(xué)合理的盤區(qū)開采設(shè)計到首采面8423工作面掘進(jìn)、開采的成功完成, 總結(jié)出寶貴的理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗, 形成了一套極近距離煤層采空區(qū)下開采技術(shù)。1盤區(qū)概況11號層404盤區(qū)所處的開采水平為1045m 水平, 上部10號層均已回采結(jié)束, 盤區(qū)走向長度13401770m , 傾斜長度1180m 。煤層包括11號層和盤區(qū)中部1000m 段11號層與12-1號層合并層, 厚度210714m , 平均厚度410m ,

3、煤層傾角16°, 平均3°, 煤層與10號層層間距0141718m , 大部分區(qū)段為014115m , 平均1m , 采深平均-200m 。404盤區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜, 有陷落柱4個, 斷層分布較密集。11號層頂板為粉砂巖層, 層理、節(jié)理、裂隙發(fā)育, 穩(wěn)定性差, 11號煤層及頂?shù)装鍘r性如圖1所示。掘進(jìn)回采時頂板不易維護(hù), 易發(fā)生漏頂事故。2開采方案說明211盤區(qū)巷道布置10號層、11號層盤區(qū)巷道采用聯(lián)合布置方式 ,圖111號煤層及頂?shù)装鍘r性開采11號層時, 利用原有開采10號層已布置的三條沿南北向的盤區(qū)巷, 其中盤區(qū)軌道巷、盤區(qū)回風(fēng)巷布置在10號層, 盤區(qū)帶式輸送機巷布置在1

4、1號層?；夭上锏纼A斜布置, 即東西向布置。212上下回采巷道內(nèi)錯距的確定11號層受上覆10號層采空區(qū)及層間距的影響, 根據(jù)上部采空區(qū)塌落穩(wěn)定后采空區(qū)及巷間煤柱的壓力傳遞范圍, 同時結(jié)合大同煤礦集團(tuán)公司王村礦近距離煤層開采經(jīng)驗, 選擇11號層工作面與10號層工作面內(nèi)錯式布置。根據(jù)回采平巷礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律, 在11號層回采巷道與10號層層間距確定的情況下, 應(yīng)布置于壓力的傳遞影響角以外。壓力影響角與煤層傾角、層間巖性有關(guān), 一般情況下當(dāng)煤層傾角小于25°時, 壓力影響角為2545°, 11號層上覆10號煤層傾角一般為08°, 所以上下回采巷道內(nèi)錯距L 為32第32卷第

5、12期煤炭科學(xué)技術(shù)2004年12月 L H tan =218m(1式中H 10號、11號層間距, 取4m ;壓力影響角, 取35°。根據(jù)式(1 及四臺礦10號層、11號層煤層層間距及巖性, 以及根據(jù)礦壓觀測沿走向上部10號層實體煤對11號層巷道布置的影響, 最終確定上下回采巷道凈煤柱為4m 。38423工作面開采情況31111號層8423工作面基本概況11號層8423工作面相對上部10號層8423工作面內(nèi)錯布置, 兩回采巷道均與10號層回采巷道內(nèi)錯4m , 工作面走向長度1510m , 1368m (, 度134m 。, 煤層較穩(wěn)定, 厚度25m , 平均4138m , 中間有013

6、m 的夾矸, 工作面3001300m 段為11號、12-1號層合并, 煤厚412m 左右, 13001510m 段為11號煤層, 煤厚216m 左右。(其中4001200m 段上覆10號層采空 。直接頂為粉砂巖互層, 厚度014310m , 巖性特征為深灰色, 交錯層理, 含大量煤屑。老頂為10號煤層, 部分已采空, 平均厚度1197m , 直接底為細(xì)砂巖, 厚度1173116m , 巖性特征為深灰色, 以石英為主。上覆10號層采空區(qū)積水已打孔排放, 瓦斯平均絕對涌出量4114m 3/min , 相對涌出量1170m 3/t 。煤塵爆炸指數(shù)37%, 煤的自然發(fā)火期為6個月。312首采面8423

7、工作面掘進(jìn)情況31211實體煤下巷道掘進(jìn)及維護(hù)8423工作面上覆采空區(qū)段為4001200m , 在非采空區(qū)段巷道掘進(jìn)時帶式輸送機巷高度為218m , 寬度為410m , 軌道巷高度為218m , 寬度為316m , 兩巷均沿11號層頂板掘進(jìn), 支護(hù)形式為錨、網(wǎng)、索聯(lián)合支護(hù)。切眼寬615m , 高218m , 錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)。為了提高極近距離煤層留頂煤復(fù)合頂板的穩(wěn)定性, 四臺礦在極近距離煤層巷道11號層5423、2423巷采用了小孔徑全長錨固螺紋鋼錨桿支護(hù), 不僅加強了對錨固區(qū)圍巖的整體約束, 使錨桿支護(hù)系統(tǒng)剛度大大增強, 有效地控制了頂板變形, 而且實現(xiàn)了錨索和錨桿支護(hù)機具的統(tǒng)一。3121

8、2采空區(qū)下巷道掘進(jìn)及維護(hù)由于10號層與11號層屬極近距離煤層, 且層間距極不穩(wěn)定, 其中800m 范圍采空區(qū)下10號層與11號層間距014115m , 平均110m , 巷道掘進(jìn)時采用留設(shè)11號頂煤掘進(jìn), 支護(hù)采用錨網(wǎng)和工字鋼棚聯(lián)合支護(hù)。巷道在采空區(qū)范圍下掘進(jìn)時壓力顯現(xiàn)非常明顯, 在2423巷具體表現(xiàn)為:所留設(shè)的頂煤由于節(jié)理裂隙發(fā)育, 整體性差, 加之頂板壓力大, 頂煤相當(dāng)破碎, 頂煤邊掘邊冒, 冒頂長度總計為130m , 冒頂寬度為115215m , 高度為019114m , 冒頂區(qū)瓦斯?jié)舛瘸? 一般為3%12%;, , 壓、錨桿桿體。, 采取了打210m 短錨索進(jìn)行加強支護(hù), 大大提高了

9、支護(hù)能力, 支護(hù)效果良好。針對頂梁壓彎嚴(yán)重的現(xiàn)象, 及時把棚距由018m 改為015m , 并在壓彎的頂梁下支設(shè)單體液壓支柱和木柱防止變形加劇。同時主動掌握近距離煤層礦壓顯現(xiàn)特征及動壓規(guī)律, 在掘進(jìn)巷道中每隔100m 安裝一塊壓力盒, 定期觀測壓力顯現(xiàn)情況, 發(fā)現(xiàn)壓力大時, 及時采取措施進(jìn)行處理。為了更主動的超前解決巷道維護(hù)問題, 四臺礦采用馬麗散聚合固化產(chǎn)品對巷道頂煤進(jìn)行超前加固, 利用艾格勞尼聚合產(chǎn)品對漏頂區(qū)進(jìn)行中空填充以防治瓦斯積聚。超前注入馬麗散后, 頂板的整體性得到加強, 有效防止了冒頂?shù)陌l(fā)生, 巷道礦壓顯現(xiàn)明顯減輕。對冒高區(qū)采用艾格勞尼泡沫充填, 有效的治理了冒頂空洞的瓦斯積聚。新

10、技術(shù)的不斷使用保證了巷道的安全掘進(jìn), 簡化了施工工藝, 減輕了工人的勞動強度, 提高了巷道的單進(jìn)水平, 為8423工作面按期圈出及安全順利回采打下了堅實的基礎(chǔ)。3138423工作面回采情況11號層8423工作面從2001年10月1日正式生產(chǎn), 現(xiàn)已開采完畢, 工作面經(jīng)歷了從實體煤下采空區(qū)下實體煤下的安全回采, 累計總產(chǎn)量72萬t , 平均日產(chǎn)3800t , 最高日產(chǎn)7000t , 最高月產(chǎn)1315萬t , 最低月產(chǎn)10萬t 。31311采煤方法工作面采用單一長壁后退式綜合機械化開采方法, 全部垮落法輔助人工強制放頂管理頂板。工藝流程為:單向割煤, 尾部斜切進(jìn)刀上行割煤推刮板輸送機移架, 下行清

11、煤。42第32卷第12期煤炭科學(xué)技術(shù)2004年12月 31312工作面設(shè)備配置采高選擇:工作面在開采上覆實體煤段時, 見頂見底, 采高315m ; 開采上覆采空區(qū)段時, 見底留頂, 保證復(fù)合頂板厚度215m , 采高215m 。支架選型:根據(jù)開采10號層時的采高為119m , 留設(shè)頂煤及夾石厚度約215m , 可計算開采11號層時每架支架所承受的最大靜壓力為上覆10號層頂板塌實時巖體垮落帶及215m 頂板的重量之和, 若按115的安全系數(shù)計算, 則每架支架的支承能力應(yīng)為291t/架, 換算可得每架支架的支承能力應(yīng)大于2910kN 。該工作面選擇ZZS6000/17/37型液壓支架, 其工作阻力

12、為6000kN , 滿足生產(chǎn)需要。工作面具體設(shè)備配置見表1。表1工作面設(shè)備配備設(shè)備名稱型號功率/kW數(shù)量采煤機MG TY 300/700-111D 70013液壓支架ZZS6000/17/37131m , 工作阻力6000kN刮板輸送機SG Z -830/63021長度132m 轉(zhuǎn)載機SZZ -長度30m帶式輸送機×20011510m , 1000m 加中驅(qū)破碎機PC 1601601乳化液泵-200/31151251兩泵一箱31313工作面進(jìn)出上覆采空區(qū)下時的技術(shù)措施工作面進(jìn)入采空區(qū)前30m 時, 采高由315m逐漸降低為215m , 留設(shè)頂煤以保證頂板厚度在215m 以上; 工作面

13、進(jìn)入采空區(qū)前20m 時向煤體打 36mm ×2000mm 錨桿, 向煤壁打錨桿護(hù)幫, 防止片幫, 減少自由面; 支架移架采取緊跟采煤機前滾筒及時移架; 把液壓支架的大護(hù)壁板更換為小護(hù)壁板, 以減小機道空頂距離。工作面出采空區(qū)前15m 時堅持及時移架, 當(dāng)進(jìn)入實體煤后采用帶壓移架; 進(jìn)入實體煤后, 逐漸加大采高至313315m 后, 更換小護(hù)壁板為大護(hù)壁板。31314工作面礦壓顯現(xiàn)情況8423工作面在實體煤下推進(jìn)時, 支架阻力平穩(wěn), 安全閥按周期來壓步距2835m 均勻開啟; 當(dāng)工作面推進(jìn)到上覆采空區(qū)前20m 至進(jìn)入采空區(qū)前7m 時, 工作面及巷道片幫嚴(yán)重, 頂板壓力增大, 局部破碎垮

14、落, 支架阻力增大到30MPa 左右, 安全閥80%開啟; 當(dāng)工作面推進(jìn)至距采空區(qū)邊界7m 時, 工作面進(jìn)入煤體的塑性變形區(qū), 頂板壓力變小, 煤壁片幫現(xiàn)象減輕; 當(dāng)工作面完全推進(jìn)至采空區(qū)下后, 頂板壓力小, 煤壁平直, 截齒牙痕明顯, 支架阻力平穩(wěn), 安全閥很少開啟; 當(dāng)工作面推進(jìn)至采空區(qū)范圍外15m 時, 壓力顯現(xiàn)與工作面進(jìn)入采空區(qū)時相似, 強度稍弱。31315超前、端頭支護(hù)管理超前支護(hù)采用DZ 3115-28/100型單體液壓支柱、112m 長型鋼梁進(jìn)行支護(hù), 在實體煤下支護(hù)長度兩巷均為20m , 前10m 為雙排, 后10m 為單排(靠近工作面一側(cè) , 柱距018m 。采空區(qū)下單體液壓

15、支柱直接支護(hù)在原支護(hù)頂梁下, 5423巷超前支護(hù)60m , 雙排支設(shè); 2423巷超前支護(hù)30m , 雙排支設(shè)。在實體煤下安全出口處支護(hù)的原超前支護(hù)不提前回取, 每循環(huán)只回取二根單體支柱。在采空區(qū)下原超前支護(hù)不變的情況下, 增設(shè)邁步式抬棚, 抬棚支護(hù)方式為二對四梁, 頂梁為11號工字鋼, 長度為312m , 每對抬頂梁間距為013m , 兩對抬頂梁間距為1m 。工作面上下端頭支護(hù)均由工作面支架支設(shè)至巷中, 巷中至煤柱側(cè)由DZ 3115-28/100型單體液壓支柱、112m 長型鋼梁均勻支設(shè)至支架與煤幫中間, 柱距018m , 支設(shè)范圍為放頂線至煤壁線, 每循環(huán)回一次。31316通防綜合管理11

16、號層8423工作面為高瓦斯工作面, 煤層煤體及圍巖中瓦斯含量較高, 回采過程是瓦斯涌出的主要來源; 另外, 在采至10號層采空區(qū)下時, 隨頂板垮落10號層采空區(qū)內(nèi)的瓦斯也將涌出。采取了嚴(yán)格瓦斯管理制度的執(zhí)行和落實, 加強配風(fēng)管理; 上隅角瓦斯處理使用抽排風(fēng)機和尾部打風(fēng)障措施進(jìn)行處理; 在回采過程中打抽放瓦斯鉆孔, 對工作面施行邊抽邊采等措施預(yù)防瓦斯超限。另外在回采過程中還采取綜合防滅火措施:在52第32卷第12期煤炭科學(xué)技術(shù)2004年12月 工作面構(gòu)筑均壓系統(tǒng); 封堵漏風(fēng)通道; 對10號層采空區(qū)及11號層工作面進(jìn)行預(yù)防性黃泥灌漿; 在工作面進(jìn)風(fēng)端頭設(shè)置氯化鎂霧化器, 使汽霧阻化劑變?yōu)樽杌F憑

17、借采空區(qū)漏風(fēng)為載體轉(zhuǎn)移到遺煤表面, 從而達(dá)到阻化防火作用。4存在的問題巷道在采空區(qū)下掘進(jìn)時的頂板支護(hù)不能有效的控制上覆采空的沖擊壓力, 支護(hù)破壞嚴(yán)重, 巷道二次維護(hù)工程量大, 回采時鋼棚采出率低。巷道在掘進(jìn)時底板底鼓嚴(yán)重, 雖然采取了向煤柱打直徑108mm 的鉆孔卸壓, 但效果不明顯。5結(jié)語項目研究成功后, 將安全開采出404盤區(qū)11號層煤炭580萬t , 該盤區(qū)開采結(jié)束后, 可創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益5億多元。首采面開采技術(shù)研究獲得成功, 將為極近距離煤層正常開采總結(jié)出寶貴的理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗, 同時將會為四臺礦下部12號層、14號層近距離煤層開采提供一套可靠的采掘安全保障系統(tǒng), 經(jīng)濟(jì)、社會效益顯著, 具

18、有廣闊的推廣應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn):1錢鳴高, 劉聽成1礦山壓力及其控制M.北京:煤炭工業(yè)出版社, 1992.2陳炎光, 錢鳴高. 中國煤礦采場圍巖控制M.徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社, 1994.作者簡介:王雄偉(1966- , 男, 山西大同人, 高級工程師, 現(xiàn)任大同煤礦集團(tuán)公司四臺礦總工程師。收稿日期:2004-07-08; 責(zé)任編輯:朱栓成郭二莊礦開拓大巷破壞治理技術(shù)馮光明1, 尚繼平2, 馮俊偉1, 陳海良2(11中國礦業(yè)大學(xué)能源與安全工程學(xué)院, 江蘇徐州221008; 21邯鄲煤業(yè)(集團(tuán) 有限責(zé)任公司郭二莊煤礦, 河北邯鄲056303摘要:針對郭二莊礦-300m 北大巷嚴(yán)重變形與破壞的具體情況, 分析了其破壞原因及錨桿支護(hù)與注漿加固機理, 用F LAC 數(shù)值模擬軟件進(jìn)行了支護(hù)效果預(yù)測分析, 工程中應(yīng)用表明, 錨桿索支護(hù)與注漿加固參數(shù)設(shè)計正確, 治理效果明顯, 取得了顯著技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞:開拓大巷; 注漿加固; 綜合治理中圖分類號:T D353文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B :233612-04R epair roadw ayG mineNG ming