综放工作面过褶曲部位的抹采工艺研究

1工作面概况

1.1工作面地质条件

(1)以太平煤矿3215h2、4综放工作面为例,其平均走向长度为265m,工作面最大倾斜长114m,最小倾斜长77m,平均倾斜长102m:煤层倾角279~679,平均倾角399。

(2)该煤层结构复杂,分15h2#与15h4#两煤层,总厚度为3.90~6.70m,平均厚度为5.24m:煤层能利用厚度为2.66~5.80m,平均能利用厚度为5.24m:15h2#至15h4#煤层夹研厚度在0.05~0.40m,平均夹研厚度为0.31m,其岩性为泥岩、粉砂质泥岩、粉砂质泥岩夹煤线。

15h2#煤层结构复杂,夹研为1~4层,一般为两层,其岩性多为泥岩、粉砂质泥岩、粉砂质泥岩夹煤线,夹研厚度0.1~0.87m,平均夹研厚度为0.43m:该煤层厚度0.65~4.04m,平均厚度为2.43m:煤层能利用厚度为0.65~3.61m,平均能利用厚度为2.10m。

15h4#煤层结构复杂,夹研为0~3层,一般为1层,其岩性为粉砂泥岩夹煤线、泥岩、泥岩夹煤线、炭质泥岩,夹研厚度为0~1.13m,平均夹研厚度为0.20m:该煤层厚度0.70~3.20m,平均厚度为2.50m,煤层能利用厚度为0.70~3.20m,平均能利用厚度为2.28m。

煤层直接顶为粉砂岩、泥质粉砂岩,厚度4.5m,深灰色,薄层状。其中,煤层普氏硬度为1<f<2,夹研普氏硬度为2<f<3,煤层直接顶普氏硬度为2<f<5。

(3)工作面区域内有B11背斜褶曲,且背斜褶曲贯穿整个工作面,背斜褶曲位于回风巷A17#点前27m、运输巷A33#点前40m。由于背斜褶曲部压力较集中,顶板裂隙较多,透水性好,不易支护。

(4)该工作面存在f2415h1断层。该断层为一正断层,贯穿整个工作面,断层产状:倾向2979、倾角239、落差1.2m时,有片帮情况,对工作面回采有较大影响。

1.2采煤方法及工艺

根据煤层赋存条件、地质构造、水文地质条件和我矿现有的设备、技术条件,该工作面采用综合机械化放顶煤采煤工艺。

工作面使用MG300/720hAWDⅢ型电牵引采煤机,滚筒叶片截割落煤,配合SGZ730/200型可弯曲刮板运输机、铲板联合机械化装煤、运煤,滚筒截深0.63m,采煤机的最小截割高度为1.5m,最大截割高度为3.0m。

1.3顶板管理

该工作面机采段主要采用ZF5000/15/30型四柱支撑掩

护式低位放顶煤液压支架支护顶板,支架支撑高度1.5~3.0m,工作面下端头提前超前支护段,采用打设锚网索护顶、护帮的方式支护顶板。

该工作面沿15h4#煤层底板进行回采,用全部垮落法管理顶板。

2工作面过褶曲开采工艺

2.1工作面过褶曲区域范围

工作面巷道不等长,工作面回风巷回采推进5#测点20m时,工作面运输巷回采推进6#测点时,工作面下部逐步开始调帮开采,调采期间工作面仰角控制在39内,保持上下平行推进。

2.2过褶曲开采方法

2.2.1过褶曲开采准备条件

因调帮开采需对工作面支架、刮板运输机调整支架方向、状态,故工作面推进至抹采位置前,需对工作面的支架、刮板运输机等设备进行全面检修、维护,及时处理排查出来的问题,保证工作面设备完好。

由于工作面不等长,运输巷是弧向,主要抹采工作面中下部、回风巷机头不向前推进,需加强工作面下出口的顶板管理。为防止工作面下端头的1#支架下方顶煤垮落,造成下部支架倒架,采取对下端头开帮做超前缺口的方法,开帮段采用单体支柱配合m型钢梁支护顶板,同时采用锚网索加强支护顶板。

2.2.2调帮开采方式

工作面抹帮调采前,先调整工作面支架及煤壁,再调帮开采下部煤壁对工作面进行调角作业。工作面在调角前,必须调整支架状态,支架严禁倒架、咬架,相临支架的落差不得大于侧护板的2/3,防止造成工作面支架架头片帮冒顶。采煤机第一遍调帮开采时为非正规循环割煤,从上往下找齐、找直煤壁,并清扫刮板输送机前的浮货,割煤时要注意保护顶网,避免破坏顶网造成支架空顶。工作面采取加楔子调面方式进行抹帮调角,即先从工作面中下部插刀的方式分别进行抹帮调角,按每插2刀后,割1次通刀,始终保证下口进3刀,上口进1刀,直到将工作面角度调到正常回采状态,如图1所示。抹帮调角期间,工作面推进度从上往下由小逐渐变大(即形成楔形),且保证工作面煤壁、刮板运输机、支架成一条直线。

2.2.3抹采期间防支架下滑措施

(1)工作面排头1~5架支架必须安装防倒防滑千斤顶,工作面下出口前5架支架为排头支架,防止支架倒架和下滑。

(2)移排头架顺序为:先移第2、第4架,再移第1、第3、第5架。若有倒架、摆角等现象,要及时使用调架装置进行调架,确保排头支架稳固。移第2、第4架时,先对第1、第3、第5架立柱注液以防倒架和支架下滑。

(3)移架前必须检查支架支护状态,检查煤帮、顶板的安全情况,对咬架、倒架、失稳、前后错落、蹬空或压死的支架,应提前处理。

(4)当过地质变化带,顶板破碎,压力大、片帮严重时,应超前移架。采煤机必须将底板割平,保证刮板运输机、支架不倾斜。

(5)在顶板破碎区域支架易下滑时,采用单体支柱配合支架固定,防止支架下滑。

2.2.4抹采期间防刮板运输机下滑措施

(1)工作面开采期间,严格控制好工作面角度,仰角度控制在小于39,防止煤帮片帮、支架下滑等。

(2)工作面刮板运输机每隔15架必须加装一组软连接,使用软连接时,由相邻3架支架斜置一组,由千斤顶、圆环链(圆环链必须使用双链)、连接件组成,减小软连接与刮板运输机的夹角,减小向采空区的拉力,输送机下滑时可以分段或整体向上提拉复位。每次移架推移刮板运输机到软连接处时,先将防滑缸内压力卸掉,移架推移刮板运输机后必须立即恢复拉紧,防止刮板运输机下滑。

(3)若工作面刮板运输机防滑措施不到位,必须采用辅助措施,在工作面采用单体支柱在支架与刮板运输机间打上倒戗柱,防止刮板运输机下滑。

3工作面顶板管理的安全措施

工作面抹采过程中,工作面斜长逐渐变长,根据现场实际情况,必须及时添加支架及刮板运输机刮板,防止上端头采煤机割不透,影响正常回采。工作面液压支架、单体支柱的初撑力不得小于规程规定。由于煤层松软,需要经常对液压支架二次补液,以确保初撑力达到规程要求。

工作面沿15-4#煤层底板进行回采,由于煤层厚,比较松软,在抹采期间煤帮容易片帮、漏顶。采取对煤层提前进行注浆(MP364)预加固的方式,然后超前开帮,打设锚网索护帮,护顶,为工作面抹采做好提前准备工作。

4效益分析

通过厚煤层过褶曲抹采技术工艺研究及相关配套设备的调整,实现了3215-2、4综放工作面过褶曲的抹采,提高煤炭资源回收率,多采出煤量约1.42万t,原煤销售价格按照480元/t进行计算,创造经济效益680万元。工作面过褶曲部位的连续开采,减少了工作面搬家、倒面的时间约45天,有效减少了职工的劳动强度。

5结语

太平煤矿地质条件复杂,其综放工作面过褶曲部位的成功抹采,增加了回采产量,延长了采区开采时间,缓解了采掘接续问题。实验证明,综放工作面过褶曲部位的抹采为我矿在复杂条件下的综合机械化采煤提供了可靠的经验。