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      綜放工作面過(guò)斷層構(gòu)造帶開采技術(shù)探討

      2020-08-11 07:51:04侯長(zhǎng)青
      2020年8期
      關(guān)鍵詞:移架炮眼綜放

      侯長(zhǎng)青

      (潞安集團(tuán) 上莊煤業(yè)公司,山西 長(zhǎng)治 046299)

      在煤礦的日常生產(chǎn)中,斷層是較為普遍的地質(zhì)構(gòu)造之一。一般已探明的落差較大的斷層在工作面設(shè)計(jì)時(shí)已避開,但掘進(jìn)中揭露的或隱藏的一些落差較小的斷層,不僅減慢工作面回采速度,也可能威脅回采安全。本文以某礦2104綜放工作面為背景,闡述了綜放工作面在遇到斷層帶地質(zhì)構(gòu)造帶時(shí),依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件,適時(shí)對(duì)施工方案進(jìn)行改進(jìn),從而快速通過(guò)大范圍構(gòu)造區(qū)。

      1 工作面概況

      2104綜放工作面位于某礦21采區(qū)東部,南面與21軌道上山、21膠帶上山相連,東面、北面接礦井邊界保護(hù)煤柱,西面為未開采區(qū)域。地面標(biāo)高:1 273~1 430 m,井下標(biāo)高:1 089~1 176 m。

      工作面開采9號(hào)+10號(hào)+11號(hào)合并煤層,煤層賦存于石炭系太原組地層下段上部,厚度穩(wěn)定,平均厚度6.0 m,局部9號(hào)與10號(hào)之間有一層夾矸,較薄,最厚為1.1 m。煤層圍巖特征見表1。

      表1 圍巖及其特征

      2 工作面揭露斷層構(gòu)造帶情況

      2104工作面整體上為一由北向南傾斜的單斜構(gòu)造,切眼長(zhǎng)度216.5 m,運(yùn)巷長(zhǎng)度997 m,風(fēng)巷長(zhǎng)度973 m,可采長(zhǎng)度為885 m,煤層傾角為3~13°,平均傾角為8°。

      在巷道掘進(jìn)時(shí),運(yùn)輸巷掘進(jìn)至868.4 m時(shí)揭露斷層FJ57,落差3.0 m?;仫L(fēng)巷掘進(jìn)至763.2 m時(shí)揭露斷層FJ49,落差2.0 m;掘進(jìn)至784.7 m時(shí)揭露斷層FJ50,落差3.5 m;掘進(jìn)至799.5 m時(shí)揭露斷層FJ51,落差3.0 m;掘進(jìn)至813.9 m時(shí)揭露斷層FJ52,落差1.5 m。在工作面回采時(shí),該斷層構(gòu)造帶將對(duì)回采作業(yè)造成較大影響。

      根據(jù)2104工作面無(wú)線電波透視技術(shù)成果報(bào)告,2104工作面存在2個(gè)坑透異常區(qū)(見圖1)。

      圖1 工作面巷道布置及坑透結(jié)果示意

      1號(hào)異常區(qū):位于回風(fēng)巷824~853 m、運(yùn)輸巷837~882 m區(qū)段,此區(qū)段為斷層影響帶,僅受揭露斷層FJ57影響,對(duì)回采影響較小。

      2號(hào)異常區(qū):位于回風(fēng)巷751~824 m、運(yùn)輸巷809~837 m區(qū)段,此區(qū)段為斷層影響帶,受揭露斷層FJ49、FJ50、FJ51、FJ52影響,推斷靠近回風(fēng)巷位置可能存在斷層破碎帶或煤厚變薄,對(duì)回采有一定影響。

      3 過(guò)斷層構(gòu)造帶管控措施

      1) 鉆探驗(yàn)證斷層帶賦存情況。在已有無(wú)線電波透視技術(shù)成果的基礎(chǔ)上增加鉆探方法。首先在回采前從運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷回采幫打鉆,進(jìn)一步驗(yàn)證此斷層帶賦存的具體范圍;其次在回采接近斷層范圍前,邊回采邊鉆探,每圓班從切眼煤壁向回采方向打鉆,防止無(wú)計(jì)劃揭露構(gòu)造。

      2) 注重地質(zhì)因素影響。斷層造成了原有巖體(煤體)的錯(cuò)動(dòng)不連續(xù),降低了其堅(jiān)固性,巖體內(nèi)擁有不同大小、不同性質(zhì)的斷層面,這些都為地下水的儲(chǔ)存和移動(dòng)創(chuàng)造條件。過(guò)斷層前要通過(guò)鉆探等手段查明裂隙的發(fā)育程度,探明是否存在裂隙水,查清裂隙水之間可能的水力聯(lián)系,從而提前采取針對(duì)性的防水或疏水措施。

      4 過(guò)斷層構(gòu)造帶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐

      4.1 爆破技術(shù)

      根據(jù)切眼及兩巷揭露巖層顯示,本工作面斷層帶范圍內(nèi),巖層多為較堅(jiān)硬的石灰?guī)r和砂巖,局部為軟泥狀泥巖?;夭蓵r(shí)對(duì)于斷層帶較堅(jiān)硬的巖石部分,無(wú)法采用采煤機(jī)直接截割,先進(jìn)行松動(dòng)爆破,然后使用采煤機(jī)回采出煤。

      松動(dòng)爆破是制約正規(guī)循環(huán)進(jìn)度關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于支架及刮板輸送機(jī)擋煤板限制,加之現(xiàn)場(chǎng)操作空間,采用頂眼、中部眼和底眼三排眼布置方法。炮眼布置參數(shù)如下:底眼距底板0.5 m,中部炮眼距底板1.5 m,頂眼距底板2.5 m。三排眼仰角均為0°,水平轉(zhuǎn)角均為10°,炮眼間距均為1 m,眼深1.8 m。每個(gè)炮眼裝藥量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖層變化情況或巖石硬度變化情況而定,最大為0.8 kg(4卷)。最大爆破長(zhǎng)度10 m,超過(guò)10 m時(shí),必須分次打眼、分次起爆(具體見圖2)。在爆破作業(yè)時(shí),根據(jù)構(gòu)造帶揭露的高度、硬度、節(jié)理發(fā)育等情況,及時(shí)調(diào)整炮眼位置、角度及裝藥量。

      圖2 工作面炮眼布置示意(mm)

      4.2 過(guò)斷層帶安全技術(shù)措施

      1) 加強(qiáng)支護(hù)。受斷層構(gòu)造帶的影響,斷層發(fā)育區(qū)域已受到了不規(guī)則的破壞,頂板破碎,煤層變軟,頂板和煤壁的承載能力明顯下降。因此在過(guò)斷層帶期間要加強(qiáng)支護(hù),尤其加強(qiáng)對(duì)斷層面前后區(qū)域的頂板控制。

      采煤機(jī)通過(guò)斷層破碎區(qū)域后應(yīng)立即移架支護(hù),移架滯后采煤機(jī)后滾筒2~3架,及時(shí)打護(hù)幫板。當(dāng)有煤壁片幫現(xiàn)象發(fā)生或端面距超過(guò)規(guī)程規(guī)定時(shí)要帶壓超前移架。當(dāng)移架跟不上采煤機(jī)前進(jìn)速度時(shí),要適當(dāng)降低采煤機(jī)速度,必要時(shí)可停機(jī)移架。采煤機(jī)割構(gòu)造帶巖石時(shí),應(yīng)降低采煤機(jī)的牽引速度,最大牽引速度不得超過(guò)1.5 m/min。

      嚴(yán)格掌握采高,采高不得超過(guò)支架允許最大高度。要經(jīng)常觀察頂板情況,支架與頂板接觸要密實(shí),杜絕接頂不實(shí)、不嚴(yán)現(xiàn)象,保證支架初撐力達(dá)標(biāo)。如發(fā)生漏頂時(shí),應(yīng)及時(shí)停機(jī)采用半圓木將頂板支護(hù)完好,確保安全后方可繼續(xù)割煤。

      2) 加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理。由于采煤機(jī)臥底掃煤或爆破后底板破碎巖石效果不佳等原因,易造成工作面的斷層段出現(xiàn)局部凸起等現(xiàn)象,進(jìn)而使刮板輸送機(jī)的平整度變差,甚至支架出現(xiàn)局部?jī)A斜加重,所以必須保證工作面頂?shù)装宓钠秸?,使其坡度平緩變化。要根?jù)底板巖石硬度,合理調(diào)整底眼密度和裝藥量,保證底板巖石的爆破效果。如出現(xiàn)底板局部凸起,可適當(dāng)增加采煤機(jī)掃底次數(shù),待底板平整后再頂出刮板輸送機(jī)。

      5 結(jié) 語(yǔ)

      2104工作面過(guò)斷層構(gòu)造帶,共用時(shí)45 d,平均回采速度為2.3 m/d。過(guò)斷層群的難易程度不僅與斷層的落差、煤層的厚度、傾角、斷層走向和工作面的相對(duì)位置有關(guān),還受綜采設(shè)備的工作高度、頂?shù)装鍡l件等因素限制,要綜合考慮各方面因素,采取科學(xué)合理的方法和措施,保證綜采工作面快速安全通過(guò)斷層帶。

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