采煤工作面過大落差斷層錯(cuò)層開采過老巷的實(shí)踐和研究

棗礦集團(tuán)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(zhì)泥巖,平均厚度為5.58m,基本底為砂巖,平均厚度為19.40m。掘進(jìn)期間,在工作面改運(yùn)巷道揭露一大落差斷層(F3H=6.0m∠60°)。同時(shí),掘進(jìn)期間施工改運(yùn)探巷,巷道長37m,探巷沿煤層頂板掘進(jìn),遇斷層后停止。工作面推進(jìn)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(cuò)層開采過老巷技術(shù)方案

1.層位控制:將改運(yùn)探巷迎頭全部進(jìn)行裝頂,工作面過老巷時(shí)迎頭沿老巷內(nèi)底板層位推進(jìn),隨著工作面的推進(jìn)在逐步揭露的過程中,控制傾向距離15m內(nèi)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(shí)破斷層上盤側(cè)頂板泥巖偽頂逮斷層下盤側(cè)頂煤,順平頂板,生產(chǎn)中嚴(yán)禁工作面與改運(yùn)頂板超過0.5m以上錯(cuò)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(yán)禁超高回采。

3.老巷內(nèi)改運(yùn)迎頭頂板裝頂支護(hù)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(nèi)層位,確定在改運(yùn)迎頭頂板進(jìn)行裝頂。

(2)準(zhǔn)備工作:裝頂區(qū)域內(nèi)底板雜物全部清凈,將裝頂物料及所需工具準(zhǔn)備齊全,在裝頂區(qū)域兩端5m處,拉設(shè)警戒線、掛警戒牌(正在施工,嚴(yán)禁入內(nèi)),當(dāng)人員進(jìn)行裝頂作業(yè)時(shí),嚴(yán)禁其它人員在裝頂區(qū)域逗留或作業(yè)。

(3)施工順序:使用單體液壓支柱配合方木由里向外進(jìn)行裝頂。

(4)裝頂區(qū)域:從改運(yùn)迎頭開始,往外約15m范圍。

(5)裝頂方法:迎頭裝第一個(gè)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(shè)兩塊傾向3.6m×0.14m×0.16m方木,隨即在上方鋪設(shè)三塊走向3.4m×0.14m×0.16m方木,裝“#”字型木垛,直至接實(shí)頂板。往外繼續(xù)裝頂時(shí),先用六塊4.0m×0.14m×0.16m方木支設(shè)兩個(gè)H型裝頂平臺(tái),分別靠在巷道兩幫,然后在平臺(tái)上搭設(shè)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(yīng)水平設(shè)置。方木與方木之間用8#鐵絲捆綁并用耙釘釘牢。裝頂時(shí)使用人工搭設(shè)的裝頂平臺(tái)配合腳手架進(jìn)行作業(yè)。確認(rèn)框架安全穩(wěn)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(guī)格為4.5m懸浮單體液壓支柱裝“#”字型木垛,直至接實(shí)頂板。用道板或小料將各處局部凹窩和肩窩接實(shí),均勻升起單體液壓支柱,使木垛接實(shí)頂板,并補(bǔ)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(wǎng)上。柱距為1.0m,排距為0.8m、0.8m。

(6)裝頂技術(shù)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(shí)頂。單體支柱必須逐棵拴設(shè)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(wǎng)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(dá)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(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益及推廣應(yīng)用情況

1.錯(cuò)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(jìn)行整合,達(dá)到層位一致。做到最大限度的合理、科學(xué)控制要求。

2.錯(cuò)層開采能夠有效的提高生產(chǎn)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(chǎn)效率,提升工作效率。

3.通過錯(cuò)層開采,將大落差斷層破矸控制進(jìn)行精確制導(dǎo),控制工作面無白砂巖硬矸,全部進(jìn)行破泥巖。確保工作面內(nèi)無爆破作業(yè),能夠最大限度的提升現(xiàn)場安全指數(shù),降低安全隱患風(fēng)險(xiǎn)。

4.通過錯(cuò)層開采,將老巷內(nèi)頂板過渡區(qū)間劃分割到斷層面以外,確保頂板有效合理支護(hù),降低了過大落差斷層期間,斷層面頂板破碎漏矸漏頂?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)。同時(shí),該方案的實(shí)施是工作面過大落差斷層及老巷交匯區(qū)域時(shí)第一次采用,取得了很好的實(shí)踐效果,為以后遇到同樣地質(zhì)構(gòu)造和層位管理方面起到了巨大的借鑒意義,補(bǔ)充了技術(shù)上的空白,實(shí)現(xiàn)了技術(shù)管控上的革新。通過此次探索和實(shí)踐,實(shí)現(xiàn)了高效、安全、快速生產(chǎn)的目的。能夠更好的應(yīng)對當(dāng)前采場條件差,接續(xù)期間產(chǎn)量不足的難題。為以后的技術(shù)應(yīng)用提供了非常好的理論和實(shí)踐基礎(chǔ),具有里程碑式的意義。