补连塔煤矿22310综采面回采经验分析.pdf

第32 卷增刊12023年6 月文章编号：10 0 4-40 51（2 0 2 3)S1-0350-05中国矿业CHINA MINING MAGAZINED0I:10.12075/j.issn.1004-4051.20230428Vol.32,Suppl 1June2023补连塔煤矿2 2 310 综采面回采经验分析卞涛，李金刚，呼天峰（国能神东煤炭集团有限责任公司补连塔煤矿，内蒙古鄂尔多斯0 17 2 0 9）摘要：针对大采高综采工作面回采过程中顶板压力大、顶板控制难、出现底鼓难等一系列现场管理难题。以补连塔煤矿大采高综采工作面为例，介绍了7 m大采高综采工作面回采过程中支架工作阻力确定方法、顶板管控办法、末采贯通顶板控制。为类似地质条件的大采高综采工作面顶板管理提供一定的借鉴。关键词：顶板压力；工作面阻力；顶板管控；末采贯通；底鼓中图分类号：TD353Mining experience analysis of 22310 fully mechanized face in Bulianta Coal Mine(Bulianta Coal Mine,CHN Energy Shendong Coal Group Co.，Lt d.，Er d o s 0 17 2 0 9,C h i n a)Abstract:Aimed at a series of field management problems such as high roof pressure,difficult roof controland floor heave in the process of fully mechanized face with large mining height.Taking Bulianta Coal Mineas an example,this paper introduces the determination method of working resistance of support,roof controlmethod and roof control in the process of fully mechanized face with 7 m mining height.It provides a certainreference for the roof management of fully mechanized face with large mining height under similar geologicalconditions.Keywords:roof pressure;face resistance;roof control;the end of mining through;bottom drum1工作面地质概况22310工作面回采范围内地表沟谷较为发育，第四系黄土、残堆积层、冲洪积层等分布于山梁、山坡及沟谷地带，显示侵蚀性丘陵地貌特征。2 2 310工作面距切眼2 50 7 2 8 11m处上覆12 煤层揭露断层，断层编号F12，倾向19 52 16，倾角乙6 5，落差H=0.11.5m；断层编号F11,倾向16 36,倾角/45 6 0,落差H=0.20.8 m;断层编号F8，倾向0 35倾角/4550，落差H=0.22.5m。距切眼419 9 42 8 8 m处有断层F9，倾向316,倾角/58,落差H=1.5m。上覆断层可能对2 2 煤层回采时顶板造成影响，文献标识码：ABIAN Tao,LI Jingang,HU Tianfeng工作面内其他位置不排除揭露冲刷体及小型构造的可能。2 2 310 工作面顶板为以砂质泥岩为主的直接顶，平均厚度6.15m，以粉砂岩为主，细砂岩次之的老顶，平均厚度2 9.57 m，底板有一层黏土岩，厚度0.259.16 m，从切眼向回撤通道逐渐变薄，遇水膨胀，是造成2 2 310 工作面底鼓的主要原因。2采空区两三角区顶板管理为了更好地控制2 2 310 综采面机尾顶板压力，对2 2 310 回顺顶板进行补强支护，加强支护以后机尾压力得到很好的控制，但是在回采过程中2 2 310回顺顶板不能及时垮落，为防止采空区在顺槽出现大面积悬顶，导致顶板大面积瞬间垮落，造成人员伤收稿日期：2 0 2 3-0 6-0 6第一作者简介：下涛（19 8 5一），男，汉族，安徽亳州人，硕士，主要从事煤矿安全生产管理工作，E-。通讯作者简介：李金刚（19 8 4一），男，吉林扶余人，工程师，主要从事煤矿生产技术管理工作，E-mail:。引用格式：下涛，李金刚，呼天峰.补连塔煤矿2 2 310 综采面回采经验分析.中国矿业，2 0 2 3,32（S1）：350-354.BIAN Tao,LI Jingang,HU Tianfeng.Mining experience analysis of 22310 fully mechanized face in Bulianta Coal MineJJ.China MiningMagazine,2023,32(S1):350-354,责任编辑：边晶莹增刊1害或设备损坏，根据神东煤炭集团和补连塔煤安全生产管理规定以及补连塔煤矿风险评估管理手册，结合煤矿安全规程（2 0 16 年修订版）以及现场风险评估结果，特制订补连塔煤矿2 2 310 综采面回顺顶板退锚索锁具安全技术措施，要求作业人员严格执行1-2 。1）当采空区局部悬顶面积未超过10 m时，严密进行矿压观测，及时汇报跟班队长和值班人员，综采面作业人员做好个人防护，佩戴齐全劳保用品，快速通过悬顶区域，严禁在此区域长时间逗留。采取顶板退锚措施，致使顶板锚杆或锚索失效，顶板稳定性下降，在自重作用下垮落。2）当采空区局部悬顶面积超过10 m时，严密进行矿压观测，跟班队长及时汇报值班人员，值班人员及时向生产办、调度及矿领导汇报，根据综采面推采速度及周期来压规律作出判断，可以采取停产等压或是慢速推进等压方式或是加大退锚密度，待顶板垮落后方可恢复正常推采。在顶板垮落前综采面作业人员必须佩戴齐全劳动保护用品，严密注意采空区悬顶区域顶板跨落情况，严禁在悬顶区域长时间逗留，严格执行好交接班制度，严格执行好超前支护和综采面五到位措施，保证支架初撑力达到252bar，在支架内高于脚踏板1.0 m、1.5m 位置拉两条防护绳，做好顶板突然垮落的防护工作3-41。3）当采空区局部悬顶面积超过10 m时，等压无效果，则必须停产，采取强制放顶措施，主要是高压水致裂措施。4）特殊情况不能采取以上措施，则根据现场情况进行补强支护。3顺槽底、帮鼓管理随着工作面采高加大和工作面快速推进，补连塔煤矿2 2 煤层三盘区采场及工作面两巷矿山压力显现加剧，目前制约7 m采高工作面安全生产最重要的问题就是巷道底鼓问题，分析其底鼓原因，主要有两个方面：大采高工作面采动压力显现；2 2 煤层底板下存在一层厚度0.8 4.8 m的黏土岩,以上原因造成回采巷道顶板下沉0 0.5m，两帮片帮01.0m，底板鼓起0 2.0 m，工作面端头支架常陷人软岩里无法行走，底鼓治理较为困难5。补连塔煤矿从2 2 30 4综采面、2 2 30 5综采面、22306综采面、2 2 30 7 综采面、2 2 30 8 综采面、2 2 30 9 综采面积极探索治理底鼓方案，不断总结经验，探索出符合我队现场实际情况的最优治理底鼓技术方案。22304综采面底鼓影响区域为2 2 30 4综采面回顺推进至7 2 50 0 m范围，主要采用被动的方式治下涛，等：补连塔煤矿2 2 310 综采面回采经验分析4末采贯通分析4.1末采贯通工艺1）上第一道钢丝绳时（煤机停在机头），将各500mg24共计10 0 0 m的钢丝绳相向穿过工作面锚索托盘上加工的25环，环口方向顺着工作面方向，分别绕过在7 7#架7 8#架缝处施工的锚索托盘上加工的转载机接连环，并用4道25钢丝绳卡子固定。2）将?2 4钢丝绳放松垂下，如图1所示。3）上挂网连接环。用美工刀将外面捆纤维网的丝带剪断，松开折叠的部分，用挂网连接环将钢丝绳与纤维网第一道钢丝绳连接在一起（每段垂成U型的钢丝绳每个架缝上一个连接环，每段共计3个挂网连接环），同时将每个绞盘上面安装好的钢丝绳自由端穿过网片下面与穿绳环固定，若架缝前未打锚索则与第一根钢丝绳固定。4）展网。利用绞车拉展钢丝绳，如果遇到展网比较困难的地段，可使用1T吊链辅助提升。5）挂网完毕后，使用手动绞盘将纤维网吊在前梁下方。4.2贯通过程中顶底板控制回撤通道设计沿底掘进，砼底板原则上按照煤岩交接线打设底板，通道底板实际情况为大部分割351理底鼓：工作面整体调向、起底，同时配合机尾挑顶、机尾支架垫枕木和钢板等。2 2 30 5综采面底鼓影响区域为2 2 30 5综采面回顺推进至9 38 0 0 m范围，为积极探索治理底鼓阶段，主要采用变被动为主动治理底鼓方案，归纳起来主要采取：反底拱十帮顶加强支护十密集单体支护；帮顶加强支护十混凝土预制块十密集单体支护；同时配合机尾挑顶、注马丽散等。2 2 30 6 综采面底鼓影响区域为2 2 30 6 综采面回顺推进至38 12 0 0 m范围，为优化治理底鼓阶段，归纳起来主要为：帮顶加强支护十混凝土预制块十密集单体支护十反掘2 2 30 6 综采面辅巷；同时配合正帮注马丽散、矿压观测、放炮挑顶、机尾增加141#支架等。2 2 30 7 综采面、2 2 30 8 综采面、2 2 30 9 综采面底鼓影响区域分别为回顺推进至11318 0 0 m和12 0 2 2 0 0 m范围，在总结2 2 30 4综采面、2 2 30 5综采面、2 2 30 6 综采面治理底鼓经验的基础上，探索出符合现场实际情况的最优治理底鼓技术方案，归纳起来主要为：帮顶加强支护十混凝土预制块十密集单体支护；同时配合正帮注马丽散、矿压观测、放炮挑顶、退锚索等；2 2 310 综采面预计底鼓影响区域为2 2 310 回顺初采至50 0 m范围，治理底鼓沿用22309综采面治理底鼓方案6-7 。352中国矿业第3 2 卷回回顺 顶板30T滑轮24钢丝绳（5 0 0 m)顶板运顺绳卡BOT滑轮24钢丝绳(5 0 0 m)绞车研。工作面沿底回采。从回撤通道整体情况上看，工作面2 1#支架4 5#支架为大包、4 5#支架98#支架为大坑、9 8#支架12 6#支架为大包、126#支架14 2#支架为小坑，这几个区域由采煤技术员根据主回撤通道剖面图指导煤机司机对工作面进行调整，保证贯通时工作面底板与回撤通道砼底板上表面齐平或高出10 0 mm，工作面顶板与回撤通道顶板齐平 8 。底板控制。打砼底板后巷道高度为4.6 5.0 m，通过现场实测，打设砼底板基本割底贯通。底板通过两种方法控制：由采煤技术员根据砼底板后主回撤通道剖面图（通道起伏点附近多布置测点）、现场实测数据及地测站对工作面底板高程和主回撤通道底板高程的测量结果进行对比指导煤机司机调整底板；根据距砼底板2.15 m位置所做腰线每隔5m或10 m打设的16 m深g95导向钻眼（变坡点及割底量较大区域进行加密，共计施工5 0 个标识孔）,要求16 m范围内仰俯、左右误差小于0.5，工作面支架标示对应钻眼，指导煤机司机控制底板，保证与回撤通道贯通时工作面底板与回撤通道砼底板齐平。根据现场观测，贯通后底板控制较好，12 0#架12 5#架高于回撤通道3 0 0 mm左右，113#架119#架、12 6#架13 0#架高于回撤通道2 0 0 mm左右，其余地段高于回撤通道0 2 0 0 mm。顶板控制。工作面距主回撤通道10 0 m时，开始逐步降采高至6.5 m。距主回撤通道6 0 m时采高保持在6.5 m，在距主回撤通道3 0 6 0 m范围内根据矿压显现情况逐步降低采高至6.0 m，在距主回撤通道3 0 15 m范围内逐步降低采高采高至5.5m，从距主回撤通道15 4 m开始保持5.5 m采高，从距主回撤通道4 0 m降采高至5 m。以上降采高的过程中每刀降低采高量不得超过10 0 mm，降一刀,平推一刀。如果降采高低于5 m,容易压死柔性网连接环图1末采挂网工艺Fig.1Final mining hanging net process支架，因此2 2 3 10 工作面最终采高保持在5 m。根据现场观测，贯通前3 m回撤通道顶板下沉量大约在10 0 mm，贯通后通道两端3 0 m范围内顶板下沉仍旧是10 0 mm，中部顶板下沉15 0 4 0 0 mm1。4.3贯通过程写实2月15 日早班，工作面安装卡箍、绞盘、滑轮、钢丝绳等，同时将挂网用的梯子、长条木板、压网钢带、联网绑丝、清煤用的工具、4 0 t绞车及钢丝绳、钢丝绳卡子、滑轮、吊链、连接环等挂网材料全部下到工作面，码放在2 2 3 10 工作面运顺控制台处，DN10X20000mm液管分别安装在6#架、19#架、3 6#架、5 2#架、6 8#架、8 3#架、10 0#架、116#架、13 2#架、14 8#架，另备用2 根液管。2月16 日早班，综合一队将打锚索所有施工用的机具、工具、材料全部准备到位，10 台锚索机分别安设在6#架、19#架、3 6#架、5 2#架、6 8#架、83#架、10 0#架、116#架、13 2#架、14 8#架并且配备10 台张拉泵，另备用4 台锚索机及4 台张拉泵，包括2 2 mm5150mm锚索5 5 套、3 0 0 mm300mmX12mm锚索托盘5 0 个、3 0 0 mmX150mmX12mm锚索托盘10 个、3 0 0 mmX300mmX12mm中间锚索托盘1个、锚索锁具15 0 个、CK26X500mm树脂药卷3 0 0 根。2月2 0 日早班，2 2 3 10 回顺撤超前支架、拆除挡煤板、将柔性网从地面运至2 2 3 10 工作面回顺挂网位置前10 m处，4:2 0 距停采线15 m位置停机，停电闭锁三机、煤机，联系打锚索人员开始进入工作面施工锚索，停机时工作面无压，顶板完整无片帮。至16：2 0 施工完毕，共计用时4 h。综合一队划分为十个组,隔四架施工一颗锚索：第一组负责1#架至11#架（支架右侧位置预计施工1#架、3#架、4#架、6#架、10#架）；第二组负责12#架至2 7#架（支架右侧位置预计施工14#架、增刊118#架、2 2#架、2 6#架）；第三组负责2 8#架至43#架（支架右侧位置预计施工3 0#架、3 4#架、38#架、4 2#架）；第四组负责4 4#架至5 9#架（支架右侧位置预计施工4 6#架、5 0#架、5 4#架、5 8#架）；第五组负责6 0#架至7 5#架（支架右侧位置预计施工6 2#架、6 6#架、7 0#架、7 4#架）；第六组负责7 6#架至9 1#架（支架右侧位置预计施工7 8#架、8 2#架、8 6#架、9 0#架）；第七组负责9 2#架至107#架（支架右侧位置预计施工9 4#架、9 8#架、102#架、10 6#架）；第八组负责10 8#架至12 3#架（支架右侧位置预计施工110#架、114#架、118#架、12 2#架）；十组负责12 4#架至15 7#架（支架右侧位置施工12 6#架、13 0#架、13 4#架、13 8#架、142#架、14 6#架、15 0#架、15 3#架、15 4#架、回顺）。施工标准为：锚索位置在两支架架缝正中，视架缝大小上3 0 0 mm300mm12mm托盘或300mmX150 mmX12mm托盘，距前梁3 0 0 mm位置（注意必须是以收回伸缩梁为基准），托盘焊接的25环朝向支架方向，环口顺着工作面方向，严禁歪斜，用于穿过从机头机尾绞车伸出的钢丝绳，锚索外露长度为3 0 0 mm，每个锚固端上3 个CK26X500mm树脂药卷，每个锚索上1个g22锚索锁具，液动张拉泵必须张紧（在张紧的过程中环口有可能歪斜，发现歪斜立即停止张紧，重新调整），初涨力要求达到2 0 t。抗拔力不得小于3 1.8 t，破断力不得小于5 6 t，否则必须补打。7 7#支架7 8#支架缝处施工托盘（3 0 0 mmX300mmX12mm）十2 根锚索（g22mmX5150mm）,该托盘焊接的大环,环口正对煤壁，用于固定从机头和机尾绞车伸出的钢丝绳 10-12 2月2 0 日早班，12:4 0 开始进网，14：5 0 过煤机完毕。共计用时2 hl0min。主要影响为：机尾超前支架撤的较晚（提前4 d联系调度，但由于支架搬运车紧张，一直无法到位）；过煤机时折叠网的距离计算错误，导致煤机运网至机头时少3 m，重新起吊柔性网。2月2 0 日早班，13：5 0 一14：5 0，穿钢丝绳，11：5 0 一14：4 0，联网、起网。共计用时3 h50min，无影响。14：4 0，开始压第一茬网，由于锚索施工距离支架较近，割第一刀煤后，除2 0#架4 0#架，基本把网全部压住。2月2 0 日中班到2 月2 2 日夜班，割煤、撩网、放网。共计用时3 7 h。2月2 2 日夜班，4：2 0 进行联网作业，8：3 0 联网完成，用时4 h10min，开始清煤作业。下涛，等：补连塔煤矿2 2 3 10 综采面回采经验分析底鼓、帮鼓显现情况。3）底板控制。打砼底板后巷道高度为4.6 5.0m，通过现场实测，打设砼底板基本割底贯通。底板通过三种方法控制：由采煤技术员根据砼底板后主回撤通道剖面图（通道起伏点附近多布置测点）、现场实测数据及地测站对工作面底板高程和主回撤通道底板高程的测量结果进行对比指导煤机司机调整底板。每隔10 架安设探底煤牌板，并要求煤机司机10 架一探底。每隔10 架安设采高杆，并及时校验。根据主回撤通道与煤沿分界线位置关系，每隔2 架标示割卧底量和对应的高度，同时根据在刹式支架上安设的标尺，测量顶板下沉量，及时调整巷道高度。根据距砼底板2.15 m位置所做腰线每隔5 m或10 m打设的16 m深g95导向钻眼（变坡点及割底量较大区域进行加密，共计施工5 0个标识孔），要求16 m范围内仰俯、左右误差小于0.5，工作面支架标示对应钻眼，指导煤机司机控制3532月2 2 日早班，15：3 0 清煤完毕，主要影响：机尾处水大，排水困难影响清煤。届时2 2 3 10 工作面共计7 个班，5 9 h50min完成贯通工作。4.4末采贯通期间矿压观测22310工作面距离停采线19 6.2 13 7.2 m，未降采高前，综采工作面采高平均6.7 m，压力较规律，共来压3 次，第一次来压，从来压到压力甩过，持续12 刀，压力甩过持续13 刀，第二次来压，从来压到压力甩过，持续10 刀，压力甩过持续11刀，第三次来压，从来压到压力甩过，持续10 刀，压力甩过持续5 刀.周期来压步距与正常回采时相同，压力基本从机尾先来，2 3 刀后逐渐窜至整个工作面，由机头甩过，压力呈现“中间大，两头小、持续时间长”的特征。22310工作面距离停采线13 2 12 0.8 m，安排降采高至6.0 m，压力打乱，共计来压3 次，压力呈现分段交替规律，机头2 0#架7 0#架来压后，机尾8 0#架14 0#架来压，然后机头2 0#架7 0#架来压，中部采空区基本悬顶。2 2 3 10 工作面距离停采线9 9.0 4 1.3 m，安排逐渐降采高至5.5 m，共计来压4 次，压力不规律。5 结 论1）加强机尾三角区顶板管理，加强支护以及退锚合理控制悬顶面积，有效控制机尾压力显现。2）加强顺槽底鼓、帮鼓管理，帮顶加强支护十混凝土预制块十密集单体支护；同时配合正帮注马丽散、矿压观测、放炮挑顶、退锚索等有效控制顺槽354底板，保证与回撤通道贯通时工作面底板与回撤通道砼底板齐平。4）顶板控制。工作面距主回撤通道10 0 m时，开始逐步降采高至6.5 m。距主回撤通道6 0 m时采高保持在6.5 m，在距主回撤通道3 0 6 0 m范围内根据矿压显现情况逐步降低采高至6.0 m，在距主回撤通道3 0 15 m范围内逐步降低采高采高至5.5m，从距主回撤通道15 m开始保持5.5 m采高直至贯通。以上降采高的过程中每刀降低采高量不得超过10 0 mm，降一刀，平推一刀。参考文献1侯朝炯，马念杰.煤层巷道两帮煤体应力和极限平衡区的探讨J.煤炭学报，19 8 9,14（4)：2 1-2 9.HOU Chaojiong,MA Nianjie.Stress in in-seam roadway sidesand limit equilibrium zoneJJ.Journal of China Coal Society,1989,14(4):21-29.2 李树清，潘长良，王卫军.锚注联合支护煤巷两帮塑性区分析J.湖南科技大学学报（自然科学版），2 0 0 7，2 2（2）：5-8.LI Shuqing,PAN Changliang,WANG Weijun.Analysis ofplastic region of sidewalls in coal drifts reinforced by associa-tion of rock bolt and groutingJ.Journal of Hunan Universi-ty of Science&.Technology(Natural Science Edition),2007,22(2):5-8.3 于远祥，柯达，王京滨，等.基于弹性理论的煤帮极限平衡区宽度确定方法探讨 J.煤炭学报，2 0 19，4 4（11）：3 3 4 0-3 3 4 8.YU Yuanxiang,KE Da,WANG Jingbin,et al.Discussion ondetermination method of the limit equilibrium zone widthbased on the deformation analysis of coal wallLJJ.Journal ofChina Coal Society,2019,44(11):3340-3348.4 钱鸣高，石平五，许家林.矿山压力与岩层控制M.徐州：中国矿业大学出版社，2 0 0 3.5宋立兵.国内首个4 5 0 m超长综采工作面安全开采技术研究J.煤炭工程，2 0 14，4 6（3)：4 5-4 7,5 1.SONG Libing.Research on safe mining technology of the first450 m super long fully mechanized mining face in ChinaJ.中国矿业Coal Engineering,2014,46(3):45-47,51.6走赵晨光.加长工作面矿压显现规律研究与应用.能源技术与管理，2 0 2 0，4 5（4）：5 4-5 6.ZHAO Chenguang.Research and application of ground pres-sure behavior law in extended working faceJJ.Energy Tech-nology and Management,2020,45(4):54-56.7王生彪.浅埋煤层4 0 0 m超长综采工作面矿压规律研究 J.煤炭科学技术，2 0 18，4 6（S1)：7 5-8 0.WANG Shengbiao.Study on ground pressure law of 400 msuper long fully mechanized mining face in shallow coalseamJJ.Coal Science and Technology,2018,46(S1):75-80.8 袁永.薄煤层智能开采技术研究现状与进展 J.煤炭科学技术,2 0 2 0,4 8(5):1-17.YUAN Yong.Research status and progress of intelligent min-ing technology in thin coal seamJJ.Coal Science and Tech-nology,2020,48(5):1-17.9孟庆炜.浅埋深较薄煤层矿压显现规律及支架选型研究 D.西安：西安科技大学，2 0 19.10周坤友，张宏伟，李云鹏，等.近距离采空区下工作面矿压显现分区特征研究J.煤炭科学技术，2 0 18，4 6（3）：5 4-6 0，15 4ZHOU Kunyou,ZHANG Hongwei,LI Yunpeng,et al.Studyon the zoning characteristics of strata behaviors during theprimary mining of mining face under contiguous goafEJJ.CoalScience and Technology,2018,46(3):54-60,154.11许猛堂，徐佑林，金志远.房式采空区下近距离煤层开采支架工作阻力研究 J.煤炭科学技术，2 0 2 0，4 8（8）：6 3-6 9.XU Mengtang,XU Youlin,JIN Zhiyuan.Research on supportresistance of contiguous coal seam mining under room-and-pil-lar gobJJ.Coal Science and Technology,2020,48(8):63-69.12赵洪宝，程辉，吉东亮，等.近距离煤层回采巷道非对称性破坏机理与演化规律研究 J.中国矿业大学学报，2 0 2 1,5 0（6）：1029-1040,1050.ZHAO Hongbao,CHENG Hui,JI Dongliang,et al.Study ofthe mechanism and evolution law of unsymmetrical failure ofthe mining roadway in close distance coal seamJJ.Journal ofChina University of Mining&Technology,2021,50（6):1029-1040,1050.第3 2 卷