3.3.1 采煤方法
工作面采用單一長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化開采方法,全部跨落法輔助人工強(qiáng)制放頂管理頂板。工藝流程為:?jiǎn)蜗蚋蠲?,尾部斜切進(jìn)刀→上行割煤→推溜→移架,下行清煤。
3.3.2 工作面設(shè)備配置
采高選擇:本工作面在開采上覆實(shí)體煤段時(shí),見頂見底,采高3.5m;開采上覆采空區(qū)段時(shí),見底留頂,保證復(fù)合頂板厚度2.5m,采高2.5m。
支架選型:根據(jù)開采10#層時(shí)的采高為1.9m,留設(shè)頂煤厚度約2.5m可計(jì)算開休11#層時(shí)每架支架所承受的最大靜壓力為上覆10#層頂塌實(shí)時(shí)巖體冒落帶及2.5m頂煤的重量之和,如圖3所示。
上式中:4.5 為支架接頂長(zhǎng)度;1.5為支架寬度;2.0為留設(shè)頂煤厚度;1.34為煤的容重;9.5為上覆10#層頂板充填滿10#層采空冒落帶高度;2.5為巖石容重。
若按1.5的安全系數(shù)計(jì)算,則每架支架的支承能力應(yīng)為274.5t/架,換算可得每架支架的支承能力應(yīng)大于2745KN。
所以本工作面選擇ZZS6000/17/37支架可滿足生產(chǎn)需要。
工作面具體設(shè)備配置見表2。
3.3.3 工作面進(jìn)上覆采空區(qū)下時(shí)的技術(shù)措施
工作面進(jìn)入采區(qū)前30m時(shí),采高由3.5 m逐漸降低為2.5m,留設(shè)頂煤以保證頂板厚度在2.5m以上;工作面進(jìn)入采空區(qū)前20m時(shí)向煤體打鋼針,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(jī)前滾筒及時(shí)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(jī)道空頂距離。
工作面出采區(qū)前15 m時(shí)堅(jiān)持及時(shí)移架,當(dāng)進(jìn)入實(shí)體煤后采用帶壓移架;進(jìn)入實(shí)體煤后,逐漸加大采高至3.3m-3.5m后,更換小護(hù)壁板為大護(hù)壁板。
3.3.4 工作面礦壓顯現(xiàn)情況
工作面液壓支架最大工作阻力曲線見圖4。
8423工作面在實(shí)體煤下推進(jìn),支架阻力平穩(wěn),安全閥按周期來壓步距28m-35m均勻開啟;當(dāng)工作面推進(jìn)到上覆采空區(qū)前20m至進(jìn)入采空前7m時(shí),工作面及巷道片幫嚴(yán)重,頂板壓力增大,局部破碎冒落,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(shí),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(shí),壓力顯現(xiàn)與工作面進(jìn)入采空區(qū)時(shí)相似,強(qiáng)度稍弱。
3.3.5 超前、端頭支護(hù)管理
超前支護(hù)采用DZ31.5-28/100型單體液壓支柱、1.2m長(zhǎng)π型鋼梁進(jìn)行支護(hù),在實(shí)體煤下支護(hù)長(zhǎng)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0.8m。采空區(qū)下單體液壓支柱直接支護(hù)在原支護(hù)棚梁下,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(shí)體煤下安全出口處支護(hù)的原超前支護(hù)不能提前回取,每循環(huán)只能回取二根單體支柱。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(duì)四梁,棚梁為11#工字鋼,長(zhǎng)度為3.2m,每對(duì)抬棚梁間距0.3m,兩對(duì)抬棚間距為1m。移架與抬棚邁步的關(guān)系為:當(dāng)頂板比較完整時(shí),先移兩對(duì)梁的第一組梁,回取支架與抬棚之間的抬棚未架設(shè)的原支護(hù)棚梁、單體支柱,回取后,重新支設(shè)在第二組梁的左(或右),錯(cuò)距0.8m,再移架,依次往復(fù);當(dāng)頂板破碎時(shí),抬棚梁進(jìn)行邁步前移,采取延續(xù)棚梁,抬棚棚梁與原支護(hù)棚梁進(jìn)入支架上方,在抬棚徹底進(jìn)入采空區(qū)后,用回柱車將其回出。
工作面上下端頭支護(hù)均由工作面支架設(shè)至巷中,巷中至煤柱側(cè)由DZ31.5-28/100型單體液壓支柱、1.2m長(zhǎng)π型鋼梁均勻支設(shè)至支架與煤幫中間,柱距0.8m,支設(shè)范圍為放頂線至煤壁線,每循環(huán)回一次。工作面端頭支架距煤幫小于0.8m時(shí),端頭將不采取加強(qiáng)支護(hù),端頭支架至煤幫為0.8m-2.5m時(shí),平行順槽在支架與煤壁中間支設(shè)一排單體支柱,端頭支架距煤壁1.8m~2.5m時(shí),平行支架支設(shè)兩排單體支柱,其中在切頂位置必須支設(shè)兩根關(guān)門柱。當(dāng)進(jìn)入采空區(qū)下頂板比較破碎時(shí),抬棚梁及原巷道支護(hù)棚梁進(jìn)入支架上方,端頭支護(hù)采用單體液壓支柱支設(shè)在原巷道支護(hù)棚梁下,每梁棚下支設(shè)一根,共一排。
3.3.6 通防綜合管理
11#8423工作面為一高瓦期工作面,本煤層煤體及圍巖中瓦期含量較高,在回采過程中是瓦期涌出的主要來源;另外,在采至10#層采空區(qū)下部時(shí),隨頂板垮落10#層采空區(qū)內(nèi)的瓦斯也將涌出。我們采取了嚴(yán)格瓦斯管理制度的執(zhí)行和落實(shí);加強(qiáng)配風(fēng)管理,尾山角瓦斯處理使用抽排風(fēng)機(jī)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(duì)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:在工作面構(gòu)筑均壓系統(tǒng);封堵漏風(fēng)通道;對(duì)10#層采空區(qū)及11#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以采空區(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(shí)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(shí)鋼棚回收率低。
巷道的掘進(jìn)時(shí)底板底鼓嚴(yán)重,雖然采取了向煤柱打Φ108mm的鉆孔卸壓,但效果不明顯。
5、結(jié)語(yǔ)
本項(xiàng)目研究成功后,將安全開采出404盤區(qū)11#層煤炭580萬(wàn)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,將為該盤區(qū)正常開采總結(jié)出寶貴的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),同時(shí)將會(huì)為我礦下部12#層、14#層近距離煤層開采提供一套可靠的采掘安全保障系統(tǒng),闖出一條開采極近距離煤層的路子和成功的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),促進(jìn)礦井安全生產(chǎn),穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn),增強(qiáng)四臺(tái)礦乃至同煤集團(tuán)生產(chǎn)后勁,將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益,具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。
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