综放孤岛工作面开采技术实践

赵建敏

综放孤岛工作面开采技术实践

赵建敏

针对东山煤矿煤层赋存和开采条件,介绍了 15号煤层 51519综放孤岛工作面回采工艺及防治措施,实现了该工作面安全生产,取得了良好的经济效益,为孤岛工作面综放开采积累了丰富的经验。

孤岛工作面,综放开采,现场实践

太原东山煤矿有限责任公司位于沁水煤田西北角,隔太原盆地与太原西山煤田相望。矿井设计生产能力 150万 t/年,现主要开采 15号煤层,以往 15号煤层工作面采用跳采布置,造成 51519工作面周围全部为采空区,形成了 51519综采放顶煤孤岛工作面。孤岛工作面回采,由于工作面周围均已采空,围岩压力大,巷道变形破坏十分严重,对工作面安全回采影响极大。目前,关于孤岛工作面回采还存在着许多技术难题[1-3]。鉴于此,本文针对东山煤矿煤层赋存和开采状况,以 15号煤层 51519综放孤岛工作面为例,通过现场实践介绍综放孤岛工作面矿压显现特征及回采中存在的问题和采取的相应措施,得出一些有益的结论。

1 工作面基本概况

51519工作面位置及四周工作面的回采情况：工作面北为 515回风下山,南为 F16断层,东为 51517工作面采空区(分层开采总采高 6m),西为 51521工作面采空区(分层开采总采高 6m)。

51519工作面煤层平均厚度为 7.2m。煤层结构自北向南由简单趋于复杂,北部煤厚 7.45m,煤层结构为 1.05 m煤,0.10m夹矸,6.30m煤,在 0.10m夹矸中富含黄铁矿结核,南部煤厚6.32m。煤层具弱爆炸性,容易自燃,该区属于低瓦斯区。

工作面伪顶为深灰色砂质泥岩(节理面充填,钙质薄膜),厚度 0.55m;直接顶板为深灰色灰岩(质纯,坚硬,有次生黄铁矿),厚度 0.72m;老顶为砂质泥岩(深灰色,钙质较多,性脆,裂隙发育),厚度 4.72m;煤层直接底为灰黑色、致密泥岩,厚度 0.33m;老底为中粒砂岩(浅灰色,长石石英砂岩分选较好,中下部含铁质鲕状结构),厚度 12.44m。煤层及顶、底板岩层层位关系见图 1。

2 巷道布置方式及支护参数

51519工作面与 51517和 51521工作面平行布置,设计走向长度以 F16断层防水煤柱为界,材料巷长度 626m,运输巷长度681m,工作面倾向长度144.5m。巷道均沿 15号煤层底层布置。巷道支护方式采用锚杆、锚索网、钢带联合支护。支护参数如下：

材料巷道净断面 4.0m×2.6m矩形断面,顶锚索采用 φ17.8×7 000钢绞线锚索,间距 0.9 m,排距 1.0 m,在每排锚索间加打3根锚杆,锚杆间距 1.6m,选用 φ20×2 400螺纹钢树脂锚杆;巷道工作面侧锚杆采用 φ20×1 800玻璃钢树脂锚杆(采空区侧锚杆选用 φ20×1 800螺纹钢树脂锚杆),距顶 0.6m,中间间距 0.8m,排距 1.0m,采空区侧每隔 3m加打 2根 4m长的锚索,间距 1.5m;帮钢带为 2.6m成品钢带。

运输巷道净断面 5.0m×2.6m矩形断面,顶锚索采用 φ17.8×7 000钢绞线锚索,间距 0.92 m,排距 1.0m,在每排锚索间加打3根锚杆,锚杆间距 1.6m,选用 φ20×2 400螺纹钢树脂锚杆;巷道工作面侧帮锚杆选用 φ20×1 800玻璃钢树脂锚杆(采空区侧锚杆选用 φ20×1 800螺纹钢树脂锚杆),距顶 0.6m,中间间距0.8m,排距 1.0m,采空区侧每隔 3m加打 2根 4m长的锚索,间距 1.5m;帮钢带为 2.6m成品钢带。

锚索初锚力(预紧力)不小于 100 kN,锚固力不小于 300 kN;顶锚杆初锚力(预紧力)不小于 50 kN,锚固力不小于 100 kN;帮锚杆螺纹钢树脂锚杆初锚力(预紧力)不小于 50 kN,锚固力不小于100 kN;玻璃钢树脂锚杆锚固力不小于 30 kN,锚固力不小于 50 kN。

3 工作面主要设备及回采工艺

51519工作面采用走向长壁综采放顶煤采煤法,全部垮落法管理顶板。采用 MG-160/380-W双滚筒采煤机割煤,ZF4400/17/28H型低位放顶煤液压支架和 ZFG 4800/20/30型过渡支架控制顶板。前部刮板输送机型号为：SGZ-630/264型;后部刮板输送机型号为：SGZ-730/400型。采用 SZZ-764/132型转载机,DSJ150/2×75型皮带机运煤。机采高度 2.6m,放顶煤高度 4.85m,采放比1∶1.86,采煤机截割深度 0.6m,放顶煤步距 0.6m,一采一放。

回采工艺：割煤→移架→推前溜→放顶煤→拉后溜。进刀方式为斜切进刀,采煤机双向割煤,割煤顺序为：机头→机尾→机尾→机头循环往复进行。每完成 1次割煤、移架、推前溜、放顶煤、拉后溜为 1个循环,循环进尺 0.6m。

4 综放孤岛工作面开采安全技术措施

现场实践表明,51519工作面超前支承压力影响范围一般为60m～80m左右,其中距工作面煤壁前 14m～20m范围内,受采动影响最为剧烈,巷道变形严重。回采初期材料巷道顶底板移近量达 248mm,两帮移近量达 569 mm;运输巷顶底板移近量达285mm,两帮移近量达 643mm。回采末期材料巷道顶底板移近量达 579mm,两帮移近量达 843 mm;运输巷顶底板移近量达685mm,两帮移近量达 1 069mm。针对以上情况,51519孤岛工作面综放开采时采取以下相应措施：1)超前加强支护。采用单体液压支柱加金属顶梁(或工字钢棚)进行超前支护,超前支护长度不小于 60m,排距为 0.8m;前 20m每排一梁三柱,后 40m每排一梁两柱。2)矿压显现严重时,发生严重底鼓、顶板下沉、支柱钻底、片帮严重现象,我们及时采取措施进行扩帮、拉底、挑顶、所有单体柱都穿铁鞋等措施,并且将超前支护排距由 0.8 m改为0.6m,并且增加每排单体液压支柱数量,对两帮 30 m范围内加打煤帮柱,通过以上措施,基本保证了巷道断面要求,保证了工作面正常回采。3)降低工作面采高,适当控制顶煤放煤量,增加采空区充填度,缓解老顶的剧烈活动,减轻支架压力,减少煤帮片帮。4)工作面过断层时,及时改变工作面方向,加大工作面与断层的斜交角度,使其破碎带和应力集中区的范围尽量缩小。5)利用观测的矿压规律,在周期来压时,加快工作面推进速度,适当进行支柱卸压,减少应力集中释放,保证了安全生产。6)加强一通三防工作,采用采空区喷洒阻化剂、灌注粉煤灰、灌注高分子防灭火胶体,顺槽垛设粉煤灰隔离墙等措施。

5 结语

现场实践表明,通过采用以上工艺和措施后解决了 51519综放孤岛工作面回采中出现的各种问题,月产量基本稳定在 10万t左右,实现了工作面安全生产,取得了采出煤量 69.9万 t的良好经济效益,也创造了良好的社会效益,为孤岛工作面综放开采积累了丰富的经验。

[1]高 巍,周心权,王 伟.孤岛工作面两巷动压区的综合治理[J].中国西部科技,2006(11)：16-17.

[2]陈海波,李 伟,孟宪锐.残采孤岛工作面轻放开采研究[J].矿冶工程,2009,29(2)：19-21.

[3]杨富锋,张建新,孙永田.孤岛综放工作面上下顺槽维护技术研究与应用[J].煤炭技术,2008,27(6)：60-62.

The practice of the isolated working face fully-mechanized top coal caving face

ZHAO Jian-m in

Based on the ocurrence of coal seam andm ine condition of Dongshan coalm ine,theminingmethod and the preventionmeasure were introduced in 51519 isolated fully-mechanized top coal caving face of No.15 cool seam.The working face safety in production was realized,the greateconom ic efficiency was obtained,the rich experience of the isolated fully-mechanized top coal caving face was accumu lated.

isolated working face,fully-mechanized top coal caving face,on-site practice

TU761

B

1009-6825(2011)03-0088-02

2010-09-29

赵建敏(1972-),男,工程师,注册安全工程师,太原东山煤矿有限责任公司,山西 太原 030043