31017工作面过断层技术应用研究.pdf
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1、总第2 1 5期2023年第1 0 期工程技术摘要:以山西某矿3 1 0 1 7 工作面为研究对象,由于其在回采过程中揭露出了K14断层,该断层影响范围约8 0 m,最大落差4m,对工作面的回采有非常大的影响。为了能够保证工作面安全、顺利的推进,根据现场实际情况决定采用加强超前支护、造假顶过渡、局部爆破破岩等方法,并在此基础上提出了相应的过断层的安全技术措施和煤质管理措施。最后实践表明:3 1 0 1 7 工作面成功通过断层,而且有效控制了顶板破碎和煤壁片帮,提高了煤炭利用率,并为矿井类似情况提供了参考。关键词:断层;超前支护;造假顶;局部爆破;煤质管理中图分类号:TD351工程概况1.1断层
2、情况K14断层位于3 1 0 1 7 工作面自回采里程1 9 0 m延伸至回采里程2 7 0 m处,影响范围约8 0 m,根据消突钻孔数据显示该断层自3 1 0 1 7 回风顺槽向工作面延伸,长度约40.5m,最大落差4m,对工作面的回采有较大的影响。(不排除因钻孔误差,导致预测结果不准确,不排除断层贯通工作面可能)。其具体情况,,如表1 和图1 所示。表1 工作面揭露断层情况表走向/倾向/倾角/断层编号(。)K14NE70煤层顶板煤层底板图1 3 1 0 1 7 回风顺槽K14断层段巷道揭露剖面图1.2工作面煤层及顶底板情况31017工作面煤层及顶底板情况,如表2 和表3所示。231017工
3、作面过断层方法由于断层落差为4m,小于采高且3 1 0 1 7 工作面受断层影响的区域内顶底板岩性相同,都为泥质粉砂岩,水平层理,岩石完整度高,因此3 1 0 1 7 工作面在过此断层期间可以通过采煤机直接破岩的方式进行推进 1-2 。2.1加强超前支护在回采里程1 9 0 2 7 0 m段,利用顶板支护锚索架设工字钢梁,接顶处使用半圆木背紧,张拉锚索贴顶,单体柱打设于工字钢下方,采用以上方式对3 1 0 1 7 回收稿日期:2 0 2 3-0 7-2 1作者简介:郭鹏,男,1 9 8 5年出生,毕业于太原理工大学,大专,助理工程师,现从事采煤相关工作。山西化工Shanxi Chemical
4、Industry31017工作面过断层技术应用研究郭鹏(晋能控股集团铁峰煤业有限公司,山西朔州0 3 7 2 0 0)文献标识码:A煤层厚度/m平均5.4m可采指数100%为黑色半亮型,油脂光泽,鳞片状结构,块状构造,质地煤层情况描述较硬,内生裂隙发育,煤层硬度f-1.5表3 煤层顶底板情况汇总表顶底板岩石名称厚度/m名称老顶直接顶泥岩(粉砂岩)4.10对回采的性质落差m影响程度NE34170煤层顶板巷道顶板K14/704m3号煤巷道底板煤层底板Total 215No.10,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.10.057文章编号:1 0 0 4-7 0 50(2
5、 0 2 3)1 0-0 1 3 6-0 2表2 工作面煤层情况汇总表4.9 6.4m煤层结构简单变异系数6.5%稳定程度稳定特性描述本井田顶板为复合型顶板,所以没有严格意义上的老顶灰黑色,薄层状,水平层理,富含植物化石直接底砂质泥岩(粉4.80砂岩)正断层4影响较大煤层倾角/290平均6 灰黑、褐灰色,薄一中厚层状,为粉砂岩与泥岩、细粒砂岩互层灰黑色,薄层状,水平层理,剪切节理老底粉砂质泥岩4.5发育,富含植物化石,成分以石英、长石为主,含暗色矿物风顺槽顶板超前支护段顶板进行加强支护,确保顶板安全。2.2造假顶过渡在3 1 0 1 7 回风顺槽1 9 0 2 0 0 m处煤壁侧肩窝顶板漏空,
6、利用原有巷道内锚索支护外露段套短节锚索,并连接固定工字钢梁形成锚索吊梁,自吊梁至顶部逐层十字交叉搭设木垛,接顶处使用木楔背紧背实,确保接顶严实后,张拉锚索进行紧固,形成假顶,假顶高度与工作面顶板形成缓台阶状,确保工作面支架可以接顶平稳向下过渡。当该段进入超前支护段后,将单体柱打设在工字钢吊梁下方,,形成工字钢抬棚,对超前支护段进行支护,对支设单体液压支柱挂防倒绳,拴软连接防倒绳整体固定,进行二次防倒。其示意图,如图2 所示。2.3局部爆破破岩因断层局部段顶板岩性较硬,厚度达2.5m,采煤机截齿及齿套损坏严重,严重影响回采进度,为保证设备完好及推进速度,采用人工打眼、放松动炮进行2023年第1
7、0 期郭鹏:3 1 0 1 7 工作面过断层技术应用研究 137.使用合适长度木背板,木楔子接顶严实木垛使用2 m长2 0 0 mm半圆木十安搭接3mV中锚索托盘22mm锚索(长度根据实际情况加工)(9x9mm)图2 锚索吊梁假顶示意图破岩,采煤机截割通过的方式进行回采。在距顶板0.5m打眼(于支架护帮板中心位置),双排眼布置,眼距1.5m,排距0.8 m,每炮眼孔深1.5m,装药量6 0 0 g;根据研石分布范围情况布置炮眼数量。松动时采用YT-28气腿式凿岩机打眼,1.5m长六棱中空钎杆,42mm型钻头,风管、水管等。炸药采用安全等级三级的乳化炸药,其直径为27mm300mm,质量为3 0
8、 0 g,毫秒延期电雷管引爆,MFB-200型起爆器起爆。3过断层安全技术措施3.1支架与设备管理措施1)在断层影响的范围内,煤层厚度降低,为了能够顺利通过,必须对采煤机采高调整,进行调整,确保工作面采高维持在4.2 4.5m的范围内;2)支架必须接顶严实,伸缩梁上方空顶高度超过300mm时,必须用圆木背实,防止漏顶事故发生;如果顶板破碎掉顶,必须及时在支架顶上背木料接顶;掉顶严重时,必须在该段工作面支架顶梁上铺单层木背板护顶,必要时打设钢针+半圆木背顶接严。背顶时作业人员站在所掉顶支架的上行方向作业。顶板破损极严重,造成顶板冒落较高时,需对冒落区域补设锚网索支护对顶板进行加固,随后采取架设木
9、垛方式过断层 3-5 3)必须严格执行追机移架和带压擦顶移架,少降快拉,支架移到位升起后必须持续供液3 5s,确保支架对顶板的支撑要求达到额定初撑力,减少顶板下沉量。在顶板压力大,带压移架有困难时必须打单体柱辅助移架,单体柱必须用防倒绳系牢在支架上,同时单体柱不得打在刮板输送机上。在拉架时保证断层区域液压支架根据断层走势顶梁呈阶梯状下降,侧护板高低差不得超过整个侧护板的2/3,防止挤架咬架。4)在回采过程中要按照实际情形,逐步调整采煤机卧底量,保证工作面顶底板的平整度。过构造带后,工作面刮板及支架整体呈7 俯采方式缓慢进人断层上盘,当支架能够顺利接顶,随后恢复原有煤层坡度,沿煤层顶板回采,5)
10、断层处会造成局部围岩强度降低,承受能力减弱,很容易发生片帮顶板掉落等现象,在构造影响段和顶板破碎段采煤机司机要根据移架速度控制好采煤机速度,必要时可停机等待拉架,支架工需及时护帮护顶,减少控顶距及空顶时间。3.2顶板安全管理措施11号工字钢(长度根据实际情况加工)在工作面断层揭露前1 0 m,如遇顶板破碎或者片帮严重时,可以采取在回采侧巷帮或者工作面煤壁提前加注玛丽散,用来固化顶板和煤壁,增加其强度,以此预防大面积漏顶和片帮,从而极大减小了断层对顶板及煤帮的影响;加强上、下出口的维护,发现断梁折柱、失效支柱,及时更换,保证上下出口安全畅通。工作面过断层期间工作面及安全出口应保持畅通无阻,上下安
11、全出口高度不低于1.8 m,宽度不小0.8 ml68。3.3防灾害技术管理措施加强过断层期间监测监控,如果发生大范围压力突然升高的情况,必须立即停止作业,提升支护强度;过断层期间需加强对假顶肩窝处的瓦斯浓度以及断层带的工作面瓦斯浓度检测,局部高冒区瓦斯浓度较高时需及时使用高压风管机风帘等措施稀释瓦斯浓度,发现任何威胁征兆时,必须立即停止作业 9-1 0 。4煤质管理4.1含研率控制加强工作面回采期间的顶板控制,支架初撑力达到要求,防止冒顶溜研,尽量减少砰石来源;工作面拉架时采用及时移架方式,漏顶严重时采用超前支护方式,防止顶板掉渣;及移架推溜要及时,支架要接顶严密,防止架前漏研,加强顶板管理;
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