綜放孤島工作面開采技術實踐

趙建敏

綜放孤島工作面開采技術實踐

趙建敏

針對東山煤礦煤層賦存和開采條件,介紹了 15號煤層 51519綜放孤島工作面回采工藝及防治措施,實現了該工作面安全生產,取得了良好的經濟效益,為孤島工作面綜放開采積累了豐富的經驗。

孤島工作面,綜放開采,現場實踐

太原東山煤礦有限責任公司位于沁水煤田西北角,隔太原盆地與太原西山煤田相望。礦井設計生產能力 150萬 t/年,現主要開采 15號煤層,以往 15號煤層工作面采用跳采布置,造成 51519工作面周圍全部為采空區,形成了 51519綜采放頂煤孤島工作面。孤島工作面回采,由于工作面周圍均已采空,圍巖壓力大,巷道變形破壞十分嚴重,對工作面安全回采影響極大。目前,關于孤島工作面回采還存在著許多技術難題[1-3]。鑒于此,本文針對東山煤礦煤層賦存和開采狀況,以 15號煤層 51519綜放孤島工作面為例,通過現場實踐介紹綜放孤島工作面礦壓顯現特征及回采中存在的問題和采取的相應措施,得出一些有益的結論。

1 工作面基本概況

51519工作面位置及四周工作面的回采情況：工作面北為 515回風下山,南為 F16斷層,東為 51517工作面采空區(分層開采總采高 6m),西為 51521工作面采空區(分層開采總采高 6m)。

51519工作面煤層平均厚度為 7.2m。煤層結構自北向南由簡單趨于復雜,北部煤厚 7.45m,煤層結構為 1.05 m煤,0.10m夾矸,6.30m煤,在 0.10m夾矸中富含黃鐵礦結核,南部煤厚6.32m。煤層具弱爆炸性,容易自燃,該區屬于低瓦斯區。

工作面偽頂為深灰色砂質泥巖(節理面充填,鈣質薄膜),厚度 0.55m;直接頂板為深灰色灰巖(質純,堅硬,有次生黃鐵礦),厚度 0.72m;老頂為砂質泥巖(深灰色,鈣質較多,性脆,裂隙發育),厚度 4.72m;煤層直接底為灰黑色、致密泥巖,厚度 0.33m;老底為中粒砂巖(淺灰色,長石石英砂巖分選較好,中下部含鐵質鮞狀結構),厚度 12.44m。煤層及頂、底板巖層層位關系見圖 1。

2 巷道布置方式及支護參數

51519工作面與 51517和 51521工作面平行布置,設計走向長度以 F16斷層防水煤柱為界,材料巷長度 626m,運輸巷長度681m,工作面傾向長度144.5m。巷道均沿 15號煤層底層布置。巷道支護方式采用錨桿、錨索網、鋼帶聯合支護。支護參數如下：

材料巷道凈斷面 4.0m×2.6m矩形斷面,頂錨索采用 φ17.8×7 000鋼絞線錨索,間距 0.9 m,排距 1.0 m,在每排錨索間加打3根錨桿,錨桿間距 1.6m,選用 φ20×2 400螺紋鋼樹脂錨桿;巷道工作面側錨桿采用 φ20×1 800玻璃鋼樹脂錨桿(采空區側錨桿選用 φ20×1 800螺紋鋼樹脂錨桿),距頂 0.6m,中間間距 0.8m,排距 1.0m,采空區側每隔 3m加打 2根 4m長的錨索,間距 1.5m;幫鋼帶為 2.6m成品鋼帶。

運輸巷道凈斷面 5.0m×2.6m矩形斷面,頂錨索采用 φ17.8×7 000鋼絞線錨索,間距 0.92 m,排距 1.0m,在每排錨索間加打3根錨桿,錨桿間距 1.6m,選用 φ20×2 400螺紋鋼樹脂錨桿;巷道工作面側幫錨桿選用 φ20×1 800玻璃鋼樹脂錨桿(采空區側錨桿選用 φ20×1 800螺紋鋼樹脂錨桿),距頂 0.6m,中間間距0.8m,排距 1.0m,采空區側每隔 3m加打 2根 4m長的錨索,間距 1.5m;幫鋼帶為 2.6m成品鋼帶。

錨索初錨力(預緊力)不小于 100 kN,錨固力不小于 300 kN;頂錨桿初錨力(預緊力)不小于 50 kN,錨固力不小于 100 kN;幫錨桿螺紋鋼樹脂錨桿初錨力(預緊力)不小于 50 kN,錨固力不小于100 kN;玻璃鋼樹脂錨桿錨固力不小于 30 kN,錨固力不小于 50 kN。

3 工作面主要設備及回采工藝

51519工作面采用走向長壁綜采放頂煤采煤法,全部垮落法管理頂板。采用 MG-160/380-W雙滾筒采煤機割煤,ZF4400/17/28H型低位放頂煤液壓支架和 ZFG 4800/20/30型過渡支架控制頂板。前部刮板輸送機型號為：SGZ-630/264型;后部刮板輸送機型號為：SGZ-730/400型。采用 SZZ-764/132型轉載機,DSJ150/2×75型皮帶機運煤。機采高度 2.6m,放頂煤高度 4.85m,采放比1∶1.86,采煤機截割深度 0.6m,放頂煤步距 0.6m,一采一放。

回采工藝：割煤→移架→推前溜→放頂煤→拉后溜。進刀方式為斜切進刀,采煤機雙向割煤,割煤順序為：機頭→機尾→機尾→機頭循環往復進行。每完成 1次割煤、移架、推前溜、放頂煤、拉后溜為 1個循環,循環進尺 0.6m。

4 綜放孤島工作面開采安全技術措施

現場實踐表明,51519工作面超前支承壓力影響范圍一般為60m～80m左右,其中距工作面煤壁前 14m～20m范圍內,受采動影響最為劇烈,巷道變形嚴重。回采初期材料巷道頂底板移近量達 248mm,兩幫移近量達 569 mm;運輸巷頂底板移近量達285mm,兩幫移近量達 643mm。回采末期材料巷道頂底板移近量達 579mm,兩幫移近量達 843 mm;運輸巷頂底板移近量達685mm,兩幫移近量達 1 069mm。針對以上情況,51519孤島工作面綜放開采時采取以下相應措施：1)超前加強支護。采用單體液壓支柱加金屬頂梁(或工字鋼棚)進行超前支護,超前支護長度不小于 60m,排距為 0.8m;前 20m每排一梁三柱,后 40m每排一梁兩柱。2)礦壓顯現嚴重時,發生嚴重底鼓、頂板下沉、支柱鉆底、片幫嚴重現象,我們及時采取措施進行擴幫、拉底、挑頂、所有單體柱都穿鐵鞋等措施,并且將超前支護排距由 0.8 m改為0.6m,并且增加每排單體液壓支柱數量,對兩幫 30 m范圍內加打煤幫柱,通過以上措施,基本保證了巷道斷面要求,保證了工作面正常回采。3)降低工作面采高,適當控制頂煤放煤量,增加采空區充填度,緩解老頂的劇烈活動,減輕支架壓力,減少煤幫片幫。4)工作面過斷層時,及時改變工作面方向,加大工作面與斷層的斜交角度,使其破碎帶和應力集中區的范圍盡量縮小。5)利用觀測的礦壓規律,在周期來壓時,加快工作面推進速度,適當進行支柱卸壓,減少應力集中釋放,保證了安全生產。6)加強一通三防工作,采用采空區噴灑阻化劑、灌注粉煤灰、灌注高分子防滅火膠體,順槽垛設粉煤灰隔離墻等措施。

5 結語

現場實踐表明,通過采用以上工藝和措施后解決了 51519綜放孤島工作面回采中出現的各種問題,月產量基本穩定在 10萬t左右,實現了工作面安全生產,取得了采出煤量 69.9萬 t的良好經濟效益,也創造了良好的社會效益,為孤島工作面綜放開采積累了豐富的經驗。

[1]高 巍,周心權,王 偉.孤島工作面兩巷動壓區的綜合治理[J].中國西部科技,2006(11)：16-17.

[2]陳海波,李 偉,孟憲銳.殘采孤島工作面輕放開采研究[J].礦冶工程,2009,29(2)：19-21.

[3]楊富鋒,張建新,孫永田.孤島綜放工作面上下順槽維護技術研究與應用[J].煤炭技術,2008,27(6)：60-62.

The practice of the isolated working face fully-mechanized top coal caving face

ZHAO Jian-m in

Based on the ocurrence of coal seam andm ine condition of Dongshan coalm ine,theminingmethod and the preventionmeasure were introduced in 51519 isolated fully-mechanized top coal caving face of No.15 cool seam.The working face safety in production was realized,the greateconom ic efficiency was obtained,the rich experience of the isolated fully-mechanized top coal caving face was accumu lated.

isolated working face,fully-mechanized top coal caving face,on-site practice

TU761

B

1009-6825(2011)03-0088-02

2010-09-29

趙建敏(1972-),男,工程師,注冊安全工程師,太原東山煤礦有限責任公司,山西 太原 030043