采煤工作面过大落差断层错层开采过老巷的实践和研究

枣矿集团蒋庄煤矿 山东 滕州 277519

一、概述

蒋庄煤矿某综采工作面直接顶为砂岩,平均厚度为26.32m,伪顶为泥岩,厚度为0～3.1m,直接底为砂质泥岩,平均厚度为5.58m,基本底为砂岩,平均厚度为19.40m。掘进期间,在工作面改运巷道揭露一大落差断层(F3H=6.0m∠60°)。同时,掘进期间施工改运探巷,巷道长37m,探巷沿煤层顶板掘进,遇断层后停止。工作面推进过程中需要过大落差断层并通过该老巷。

二、大落差断层工作面错层开采过老巷技术方案

1.层位控制:将改运探巷迎头全部进行装顶,工作面过老巷时迎头沿老巷内底板层位推进,随着工作面的推进在逐步揭露的过程中,控制倾向距离15m内由底板层位过渡到煤层顶板层位。由于和大落差断层交汇,断层层位控制必须与老巷层位一致,要求:过大落差断层时破断层上盘侧顶板泥岩伪顶逮断层下盘侧顶煤,顺平顶板,生产中严禁工作面与改运顶板超过0.5m以上错茬。

2.采高控制:合理控制工作面采高,控制断层处采高3.2～3.4m之间,严禁超高回采。

3.老巷内改运迎头顶板装顶支护方式:

(1)为保证工作面过F3断层期间减少破矸量,合理控制工作面内层位,确定在改运迎头顶板进行装顶。

(2)准备工作:装顶区域内底板杂物全部清净,将装顶物料及所需工具准备齐全,在装顶区域两端5m处,拉设警戒线、挂警戒牌(正在施工,严禁入内),当人员进行装顶作业时,严禁其它人员在装顶区域逗留或作业。

(3)施工顺序:使用单体液压支柱配合方木由里向外进行装顶。

(4)装顶区域:从改运迎头开始,往外约15m范围。

(5)装顶方法:迎头装第一个木垛前,必须将迎头折帮浮货清理、整平,确保底板在同一水平面,然后直接在迎头巷道底板铺设两块倾向3.6m×0.14m×0.16m方木,随即在上方铺设三块走向3.4m×0.14m×0.16m方木,装“#”字型木垛,直至接实顶板。往外继续装顶时,先用六块4.0m×0.14m×0.16m方木支设两个H型装顶平台,分别靠在巷道两帮,然后在平台上搭设两块4.0m×0.14m×0.16m方木(沿巷道倾向),做好“#”字型基本框架,框架应水平设置。方木与方木之间用8#铁丝捆绑并用耙钉钉牢。装顶时使用人工搭设的装顶平台配合脚手架进行作业。确认框架安全稳固后,在基本框架上使用三块4.0m×0.14m×0.16m方木(沿倾向)、四块3.6m×0.14m×0.16m方木(沿走向)配合四棵规格为4.5m悬浮单体液压支柱装“#”字型木垛,直至接实顶板。用道板或小料将各处局部凹窝和肩窝接实,均匀升起单体液压支柱,使木垛接实顶板,并补齐肩窝处单体液压支柱,使用不少于3分油绳(φ9.3mm)和绳卡将木垛固定生根到顶板锚杆或者钢筋网上。柱距为1.0m,排距为0.8m、0.8m。

(6)装顶技术要求:每一木垛要方正,同一肩窝上沿走向及倾向上的方木要分别在同一铅垂线上,木垛要接实顶。单体支柱必须逐棵拴设安全绳,安全绳拴在单体支柱2/3高度以上的部位,两边排单体安全绳固定在帮部金属网上,中间排单体安全绳固定在木垛方木上,单体支柱必须穿铁鞋(铁鞋直径不小于350mm),确保初撑力达到11.5MPa以上,活柱要留有200mm以上的余量。相邻木垛之间的落差不大于0.5m,相邻木垛间隙不大于0.5m,支柱直线偏差不超过50mm。

三、经济、社会效益及推广应用情况

1.错层开采的方案能够很好的将大落差断层和老巷顶板层位管理进行整合,达到层位一致。做到最大限度的合理、科学控制要求。

2.错层开采能够有效的提高生产效率,将过大落差断层期间的破矸石量控制到最低,有效的提高了生产效率,提升工作效率。

3.通过错层开采,将大落差断层破矸控制进行精确制导,控制工作面无白砂岩硬矸,全部进行破泥岩。确保工作面内无爆破作业,能够最大限度的提升现场安全指数,降低安全隐患风险。

4.通过错层开采,将老巷内顶板过渡区间划分割到断层面以外,确保顶板有效合理支护,降低了过大落差断层期间,断层面顶板破碎漏矸漏顶的风险。同时,该方案的实施是工作面过大落差断层及老巷交汇区域时第一次采用,取得了很好的实践效果,为以后遇到同样地质构造和层位管理方面起到了巨大的借鉴意义,补充了技术上的空白,实现了技术管控上的革新。通过此次探索和实践,实现了高效、安全、快速生产的目的。能够更好的应对当前采场条件差,接续期间产量不足的难题。为以后的技术应用提供了非常好的理论和实践基础,具有里程碑式的意义。