強(qiáng)膨脹泥巖少留底煤開(kāi)采技術(shù)研究

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強(qiáng)膨脹泥巖少留底煤開(kāi)采技術(shù)研究

楊小勇 唐忠義

（陜西長(zhǎng)武亭南煤業(yè)有限責(zé)任公司，陜西 長(zhǎng)武 713600）

摘要：綜放工作面強(qiáng)膨脹泥巖底板，通過(guò)調(diào)整工作面回采方向由俯采改為仰采，回采期間嚴(yán)格遵循“沿底不破”的原則，同時(shí)加強(qiáng)水源控制，實(shí)現(xiàn)了安全高效回采。

關(guān)鍵詞：綜放工作面；強(qiáng)膨脹泥巖；安全高效

引言

亭南煤業(yè)軟巖治理項(xiàng)目屬于國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃973項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)科學(xué)試驗(yàn)工程。所采煤層為侏羅紀(jì)延安組4#煤層，三盤(pán)區(qū)煤層厚度0～15m。煤層底板為鋁質(zhì)泥巖，鋁質(zhì)泥巖具有遇水膨脹的特性，對(duì)回采造成影響，亭南煤業(yè)先后在303、108、304工作面成功實(shí)現(xiàn)了少留底煤開(kāi)采，并積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。下面以304工作面為例進(jìn)行說(shuō)明如下。

一、工作面概況

1 .煤層賦存情況。3 0 4綜放工作面長(zhǎng)2 0 5 m，共安裝ZF10000/20/38型液壓支架。138組，推采長(zhǎng)度1485m，所采煤層埋深495～564m，煤層厚度5.0～15.6m，平均厚度9.4m，煤層傾角0～11度，平均4度。煤層結(jié)構(gòu)為：0.7（0.2）0.3（0.2）8.0。普氏硬度系數(shù)f=1.95～2.7。

2.頂?shù)装迩闆r。直接頂為泥巖，平均厚度1.3m，老頂為砂質(zhì)泥巖、細(xì)粒砂巖、平均厚度16.4m，直接底為鋁質(zhì)泥巖，平均厚度為2.0m，容易風(fēng)化、軟化及裂隙化，遇水極易發(fā)生膨脹，巖體泥化。底板鋁質(zhì)泥巖黏土礦物中伊/蒙混層質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.0%，高嶺石質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)71.0%，屬于中膨脹性軟巖，膨脹性較強(qiáng)，老底為砂質(zhì)泥巖，平均厚度9.4m。

3.巷道布置情況。工作面采用四巷布置方式，分別是運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽、輔助運(yùn)輸巷、高抽巷。運(yùn)輸順槽為矩形斷面，采用錨網(wǎng)索支護(hù)，巷道凈寬5.8m，凈高3.5m，S凈=20.3m2，掘進(jìn)期間保留底煤厚度2.0m，回風(fēng)順槽為矩形斷面采用錨網(wǎng)索支護(hù)，巷道凈寬5000mm，凈高3200mm，S凈=16.0m2，掘進(jìn)期間保留底煤厚度2m。

4.地質(zhì)構(gòu)造情況。該區(qū)域位于南玉子向斜東南翼，根據(jù)已有勘探資料，本區(qū)域未發(fā)現(xiàn)斷層，屬于簡(jiǎn)單構(gòu)造。

二、前期準(zhǔn)備工作

1.調(diào)整工作面回采方向。通過(guò)在三盤(pán)區(qū)東翼布置三盤(pán)區(qū)東翼回風(fēng)巷、膠帶巷和軌道運(yùn)輸巷，將工作面回采方向由原設(shè)計(jì)的由東向西改為由西向東，實(shí)現(xiàn)工作面由俯采變?yōu)檠霾伞?/p>

2.調(diào)整工作面兩順槽位置。將運(yùn)輸順槽由原來(lái)位置較低的一側(cè)改為較高的一側(cè)，避免轉(zhuǎn)載機(jī)拉水炭，甚至造成煤流系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。

3.設(shè)備選型。將回風(fēng)順槽過(guò)渡支架的型號(hào)由ZF10000/20/38型液壓支架調(diào)整為ZFG10000/27/45型過(guò)渡支架，另外在回風(fēng)端頭設(shè)計(jì)一組端頭支架，型號(hào)為ZT16400/29.5/65，將回風(fēng)超前支架由ZCZ12700/24/40型超前支架改為ZCZ12700/30/47型超前支架（以上優(yōu)化設(shè)計(jì)在304工作面綜機(jī)配套選型時(shí)同步完成）。在進(jìn)行支架高度調(diào)高的同時(shí)，兼顧了高度調(diào)低的可逆性，為后期繼續(xù)使用做準(zhǔn)備。

三、回采期間遇到的主要問(wèn)題

1.工作面局部揭露底板泥巖。工作面10#～60#架段揭露底板泥巖，20#～40#架段出現(xiàn)支架鉆底，支架初撐力無(wú)法達(dá)到24MPa,前部刮板輸送機(jī)推移步距無(wú)法一次達(dá)到設(shè)計(jì)步距0.8m，造成循環(huán)產(chǎn)量降低，后部運(yùn)輸機(jī)處底板出現(xiàn)底鼓，造成其傾斜，降低了裝煤效果。

2.運(yùn)輸順槽揭露泥巖。運(yùn)輸順槽超前工作面200m出現(xiàn)底鼓，頂?shù)装遄畲笠平窟_(dá)到900mm。因底板底鼓落底后揭露泥巖，泥巖在轉(zhuǎn)載機(jī)破碎機(jī)電機(jī)冷卻水及防塵水的影響下，出現(xiàn)軟化膨脹，導(dǎo)致轉(zhuǎn)載機(jī)拉移困難，超前架組、端頭架傾斜，初撐力無(wú)法達(dá)到規(guī)定要求。

3.回風(fēng)順槽揭露泥巖?；仫L(fēng)順槽頂?shù)装逡平窟_(dá)到500mm，超前架組無(wú)法前移。

四、采取的主要措施

1.嚴(yán)格頂?shù)酌禾綔y(cè)制度。工作面每推進(jìn)10m探測(cè)一次頂?shù)酌汉穸?；采煤機(jī)司機(jī)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)交接班，及時(shí)掌握底煤厚度；在底板揭露泥巖后，對(duì)支架底座下陷的支架在底座底下墊Ф210mm，長(zhǎng)度5m的圓木，以提高底板比壓，同時(shí)加快工作面推采速度。

2.嚴(yán)格控制運(yùn)輸順槽超前落底長(zhǎng)度。根據(jù)工作面兩班生產(chǎn)，每天推采6～8刀這一情況，轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭以外落底工作超前不得超過(guò)30m，轉(zhuǎn)載機(jī)橋部以下落底跟隨皮帶自移機(jī)尾后部進(jìn)行。對(duì)于運(yùn)輸順槽頂板采取鋼板托盤(pán)配合Ф17.8×8500mm錨索進(jìn)行支護(hù)，對(duì)頂板下沉嚴(yán)重地段打設(shè)Ф22×6000mm注漿錨索，其余地段打設(shè)普通錨索。工字鋼沿垂直于巷道方向布置，間距1.8m。

3.加強(qiáng)設(shè)備冷卻水管理。將轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、前后部刮板輸送機(jī)電機(jī)冷卻水采用Ф32mm膠管引至運(yùn)輸順槽后部采空區(qū)。

4.回風(fēng)順槽人工落底。采取超前工作面50m人工落底，以滿(mǎn)足超前架組前移需要。

五、結(jié)論

1.回采工作面采取仰采，避免俯采，面后排水是實(shí)現(xiàn)薄底煤或無(wú)底煤開(kāi)采的主要手段。

2.強(qiáng)膨脹泥巖底板工作面布置回采巷道時(shí)，必須保留1～2m底煤厚度，對(duì)底板進(jìn)行封閉以避免或較小底板底鼓量，當(dāng)出現(xiàn)底鼓時(shí)可以落底處理。

3.回采期間對(duì)各設(shè)備電機(jī)冷卻水進(jìn)行集中收集，避免底板遇水膨脹。

4.在工作面底板揭露泥巖時(shí)加快工作面推采速度是一項(xiàng)重要措施，當(dāng)出現(xiàn)支架或轉(zhuǎn)載機(jī)鉆底時(shí)，采取墊圓木等措施可起到提高底板比壓的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]譚英杰，泥巖膨脹機(jī)理的彈塑性力學(xué)分析。見(jiàn)哈爾濱工程大學(xué)博士論文.2015.10

[2]蔡克海，劉會(huì)斌，胡少博，彬長(zhǎng)礦區(qū)軟底巷道變形特征及治理方案。見(jiàn)全國(guó)煤礦復(fù)雜煤層開(kāi)采技術(shù)，2012.1

文章編號(hào)：1671-864X（2015）05-0051-01

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TD353

作者簡(jiǎn)介：楊小勇（1975.4--）畢業(yè)院校：大同煤炭工業(yè)學(xué)校，現(xiàn)供職于：陜西長(zhǎng)武亭南煤業(yè)有限責(zé)任公司。