綜采工作面過大斷層實踐探討

周祖舜 王 濤

(1.山西臨縣西山晟聚煤業(yè)公司,山西省呂梁市,030022;2.西山煤電集團杜兒坪礦,山西省太原市,033200)

綜采工作面過大斷層實踐探討

周祖舜1王 濤2

(1.山西臨縣西山晟聚煤業(yè)公司,山西省呂梁市,030022;2.西山煤電集團杜兒坪礦,山西省太原市,033200)

介紹了杜兒坪礦68302工作面過大斷層的方法,即預先在斷層下盤掘探巷,用木垛在探巷內形成假頂,輔助液壓支架接頂過大斷層。該方案解決了工作面過大斷層易發(fā)生冒頂事故的問題。

綜采工作面 過斷層 探巷 假頂

1 工作面概況

西山煤電集團杜兒坪礦68302工作面位于8#煤層北三盤區(qū),走向長度827 m,傾向長度235 m,平均煤厚4.72 m,煤層結構復雜,夾矸厚度平均1.03 m。直接頂為黑灰色石灰?guī)r,含黃鐵礦石結晶和腕足類化石。

68302綜采工作面有斷層18條,地質構造發(fā)育。在回采過程中遇到的F13斷層,落差約3.0 m,是幾乎平行于工作面的正斷層(回風巷揭露比進風巷揭露晚18 m),68302工作面F13斷層處巷道布置見圖1。工作面過陷落柱時曾發(fā)生過冒頂事故,因此,必須選擇合適的方法安全通過大斷層,以防止冒頂事故的發(fā)生。

2 過斷層方案設計

2.1 方案設計

根據68302工作面情況,F13斷層揭露于進風巷630 m處。根據現場實際情況,經過論證,決定采用掘探巷輔助通過F13斷層。具體做法是:在工作面推進到距離斷層20 m處時,以進風巷工作面煤壁斷層處下盤夾矸以上為起點,沿斷層邊緣與頂板平行,在工作面掘出長150 m探巷以探明斷層產狀。探巷內緊貼頂板打設傾斜木垛,木垛捆綁懸吊在頂板上,使木垛與頂板成為一體,形成假頂,見圖2。由于斷層落差在2～4 m之間,通過事先對斷層的下盤及探巷的頂、幫先行支護,并打設木垛,為工作面推進到斷層時因支架無法上仰接頂創(chuàng)造條件。

2.2 工作面挑頂推進步距設計

(1)工作面正常推進至距斷層24.8 m時,采高降至3.2～3.5 m。整個工作面沿走向方向開始抬起刮板輸送機,每個采煤循環(huán)抬高0.1 m,推進13.4 m后,為了保證工作面采高能與探巷內提前支設好的假頂順利搭接過渡,需開始挑頂,挑頂長度11.4 m。

(2)挑頂推進距離斷層8 m時,根據68302工作面地質特征,決定將工作面刮板輸送機的抬高過程分兩段進行。第一段從1#至90#支架逐架提前6 m開始挑頂,每個采煤機割煤循環(huán)支架抬高0.2 m,第一割煤循環(huán)抬高10架支架,即從機尾的第1#架至第10#架,以后每循環(huán)再增加5架支架,逐步向機尾方向延伸挑頂長度,至斷層處挑頂高度增加到1 m;第二段從91#支架至156#支架逐架提前8 m開始挑頂,每臺采煤機割煤循環(huán)支架抬高0.2 m,抬高過程與第一段相同,至斷層處挑頂高度增加到2 m,見圖3。

圖1 68302工作面斷層處巷道布置圖

圖2 探巷木垛布置圖

(3)挑頂采用打眼放炮方式,挑頂炮眼深度1～1.2 m,間距0.8 m。挑頂高度達到1 m時,打兩排眼,達1.5 m時,打上、中、下3排眼,由下而上逐層爆破。

2.3 工作面推進揭露斷層的選擇

當工作面挑頂推進至將全部揭露斷層時,有3種揭露斷層的方法供選擇,下文對3種方法進行了比較。

(1)工作面全長平行推進揭露法。工作面頂部和下部需打眼放炮,推進速度緩慢,一次揭露斷層范圍大,不利于頂板管理。

(2)工作面后半部先行推進揭露法。工作面后半部未掘探巷,斷層邊緣已揭露,此時采高在4.6～5.0 m之間,部分地段有片幫現象,如不及時推進,很容易造成下一步推進時發(fā)生大規(guī)模冒頂。選用本法要考慮刮板輸送機機尾相對機頭的超前距離、機尾支架倒架、采煤機無法正常反刀等問題。

(3)工作面前半部先行推進揭露法。由于工作面前半部臨近探巷,如不及時通過,巷道極易壓垮,而后半部斷層前后有實體煤支護,不會發(fā)生大變化。而現場情況是,刮板輸送機機尾比機頭超前35 m,刮板輸送機已調斜到極限位置,機尾無法先推進。

故提出采用第三種方法。

圖3 抬高刮板輸送機示意圖

3 過斷層應注意的問題

通過對以上幾方面問題的研究,最終確定了工作面過斷層時采用從工作面前半部先行通過斷層的方法進行推進。在施工過程中,按照推進步距的要求,工作面前半部向前推進6 m后,液壓支架與探巷中木垛假頂成功搭接,見圖3(a)。后半部向前推進8 m后,工作面揭露了斷層下盤見煤線,使液壓支架順利搭接斷層下盤頂板。由于在工作面前半部向前推進的同時,提前給后半部的煤壁及頂板進行了注漿加固,極大地減少了由于礦壓顯現造成的煤壁片幫和頂板掉矸現象,并且有效地控制了巷道的變形量,使采動過程中的安全系數增加,施工過程中未出現大面積片幫和漏冒頂事故,至此,68302工作面F13斷層全部揭露,見圖3(b)。經過約20 d施工,順利通過了此斷層,大大縮短了施工工期。

在工作面過斷層過程中,要注意以下問題。

(1)根據設計要求從機尾開始逐段向機頭方向擴大挑頂范圍,要嚴格控制挑頂水平步距。

(2)嚴格控制支護高度在3.0～3.5 m之間,刮板輸送機與支架要同步隨挑頂上仰,否則采高不易控制會發(fā)生冒頂事故,給揭露斷層下盤頂板帶來安全隱患。

(3)嚴格控制采高,減少相鄰地質構造對工作面影響。

(4)上抬刮板輸送機及支架過程中,由于上仰角度偏大,采煤機行走阻力大,速度緩慢,易損壞采煤機行走部件,需在刮板輸送機與支架底座下加設枕木才能正常推進,無形中加大了推進困難程度,這就要求在施工過程中要嚴格控制刮板輸送機與液壓支架的上仰角度,避免液壓支架倒架、錯架等。

4 結語

通過事先掘送探巷,進一步探明了斷層的產狀及距工作面的水平步距,并能預先知道工作面支架與斷層上盤頂板的高差,為工作面通過斷層時的采高控制提供了可靠的技術依據,同時可以在探巷內提前對斷層上盤、煤幫及頂板進行支護,使礦壓應力達到平衡,加大了過斷層期間的施工安全系數,消除了采動過程中發(fā)生大范圍冒頂事故的隱患,保證了工作面安全快速通過構造。

本方法的成功實踐,表明綜采工作面通過平行于工作面落差2～4 m的大斷層時,尤其是針對通過事先已揭露構造面大的斷層,此方法值得進一步探索研究,推廣應用。

The practice of crossing the oversized fault for longwall coal face

Zhou Zushun1,Wang Tao2
(1.Shanxi Lin County Xishan Shengju Coal Industry company,Lvliang,Shanxi 030022,China;2.Production Technical Section of Duerping Mine,Xishan Coal Electricity Group,Taiyuan,Shanxi,033200,China)

Introduced the method of crossing oversized fault at Duerping Mine 68302 working surface,mainly by heading of exploration roadway in advance,with wood crib to form the false roof of the exploration roadway,and to assist hydraulic supports crossing the oversized fault.This method solves the roof fall accident problems while crossing the oversized fault for coal face.

longwall coal face,cross the fault,exploration roadway,the false roof

TD823.99

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周祖舜(1963-),男,山西清徐人,大專學歷,采煤工程師,現任山西臨縣西山晟聚煤業(yè)公司副經理、安監(jiān)處長,主要從事煤礦安全開采工作。

(責任編輯 張毅玲)