采煤工作面過大落差斷層錯層開采過老巷的實踐和研究

棗礦集團蔣莊煤礦 山東 滕州 277519

一、概述

蔣莊煤礦某綜采工作面直接頂為砂巖,平均厚度為26.32m,偽頂為泥巖,厚度為0～3.1m,直接底為砂質泥巖,平均厚度為5.58m,基本底為砂巖,平均厚度為19.40m。掘進期間,在工作面改運巷道揭露一大落差斷層(F3H=6.0m∠60°)。同時,掘進期間施工改運探巷,巷道長37m,探巷沿煤層頂板掘進,遇斷層后停止。工作面推進過程中需要過大落差斷層并通過該老巷。

二、大落差斷層工作面錯層開采過老巷技術方案

1.層位控制:將改運探巷迎頭全部進行裝頂,工作面過老巷時迎頭沿老巷內底板層位推進,隨著工作面的推進在逐步揭露的過程中,控制傾向距離15m內由底板層位過渡到煤層頂板層位。由于和大落差斷層交匯,斷層層位控制必須與老巷層位一致,要求:過大落差斷層時破斷層上盤側頂板泥巖偽頂逮斷層下盤側頂煤,順平頂板,生產中嚴禁工作面與改運頂板超過0.5m以上錯茬。

2.采高控制:合理控制工作面采高,控制斷層處采高3.2～3.4m之間,嚴禁超高回采。

3.老巷內改運迎頭頂板裝頂支護方式:

(1)為保證工作面過F3斷層期間減少破矸量,合理控制工作面內層位,確定在改運迎頭頂板進行裝頂。

(2)準備工作:裝頂區域內底板雜物全部清凈,將裝頂物料及所需工具準備齊全,在裝頂區域兩端5m處,拉設警戒線、掛警戒牌(正在施工,嚴禁入內),當人員進行裝頂作業時,嚴禁其它人員在裝頂區域逗留或作業。

(3)施工順序:使用單體液壓支柱配合方木由里向外進行裝頂。

(4)裝頂區域:從改運迎頭開始,往外約15m范圍。

(5)裝頂方法:迎頭裝第一個木垛前,必須將迎頭折幫浮貨清理、整平,確保底板在同一水平面,然后直接在迎頭巷道底板鋪設兩塊傾向3.6m×0.14m×0.16m方木,隨即在上方鋪設三塊走向3.4m×0.14m×0.16m方木,裝“#”字型木垛,直至接實頂板。往外繼續裝頂時,先用六塊4.0m×0.14m×0.16m方木支設兩個H型裝頂平臺,分別靠在巷道兩幫,然后在平臺上搭設兩塊4.0m×0.14m×0.16m方木(沿巷道傾向),做好“#”字型基本框架,框架應水平設置。方木與方木之間用8#鐵絲捆綁并用耙釘釘牢。裝頂時使用人工搭設的裝頂平臺配合腳手架進行作業。確認框架安全穩固后,在基本框架上使用三塊4.0m×0.14m×0.16m方木(沿傾向)、四塊3.6m×0.14m×0.16m方木(沿走向)配合四棵規格為4.5m懸浮單體液壓支柱裝“#”字型木垛,直至接實頂板。用道板或小料將各處局部凹窩和肩窩接實,均勻升起單體液壓支柱,使木垛接實頂板,并補齊肩窩處單體液壓支柱,使用不少于3分油繩(φ9.3mm)和繩卡將木垛固定生根到頂板錨桿或者鋼筋網上。柱距為1.0m,排距為0.8m、0.8m。

(6)裝頂技術要求:每一木垛要方正,同一肩窩上沿走向及傾向上的方木要分別在同一鉛垂線上,木垛要接實頂。單體支柱必須逐棵拴設安全繩,安全繩拴在單體支柱2/3高度以上的部位,兩邊排單體安全繩固定在幫部金屬網上,中間排單體安全繩固定在木垛方木上,單體支柱必須穿鐵鞋(鐵鞋直徑不小于350mm),確保初撐力達到11.5MPa以上,活柱要留有200mm以上的余量。相鄰木垛之間的落差不大于0.5m,相鄰木垛間隙不大于0.5m,支柱直線偏差不超過50mm。

三、經濟、社會效益及推廣應用情況

1.錯層開采的方案能夠很好的將大落差斷層和老巷頂板層位管理進行整合,達到層位一致。做到最大限度的合理、科學控制要求。

2.錯層開采能夠有效的提高生產效率,將過大落差斷層期間的破矸石量控制到最低,有效的提高了生產效率,提升工作效率。

3.通過錯層開采,將大落差斷層破矸控制進行精確制導,控制工作面無白砂巖硬矸,全部進行破泥巖。確保工作面內無爆破作業,能夠最大限度的提升現場安全指數,降低安全隱患風險。

4.通過錯層開采,將老巷內頂板過渡區間劃分割到斷層面以外,確保頂板有效合理支護,降低了過大落差斷層期間,斷層面頂板破碎漏矸漏頂的風險。同時,該方案的實施是工作面過大落差斷層及老巷交匯區域時第一次采用,取得了很好的實踐效果,為以后遇到同樣地質構造和層位管理方面起到了巨大的借鑒意義,補充了技術上的空白,實現了技術管控上的革新。通過此次探索和實踐,實現了高效、安全、快速生產的目的。能夠更好的應對當前采場條件差,接續期間產量不足的難題。為以后的技術應用提供了非常好的理論和實踐基礎,具有里程碑式的意義。