趙固二礦大傾角綜采研究探討

李鑫磊++張鵬飛

[摘 要]本文提出了趙固二礦大傾角煤層開采的特點(diǎn)，針對大傾角綜采工作面煤層賦存條件、頂板礦壓規(guī)律及支架工況的特點(diǎn)，分析研究該工作面的片幫、冒頂?shù)脑?，采取錨索加固、頂板注膠加固等技術(shù)，進(jìn)行綜合預(yù)防和治理，有效的控制了該工作面的片幫和冒頂現(xiàn)象，從而提高礦井技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果、回采工作面支護(hù)可靠性、減少工作面支護(hù)工序，降低大傾角工作面的勞動強(qiáng)度，保證工人安全高效生產(chǎn)。

[關(guān)鍵詞]大傾角 綜采工作面 片幫 冒頂

中圖分類號：TD823 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）03-0331-01

0 引言

大傾角煤層在我國煤炭儲量中占有較多的比例，各個礦業(yè)集團(tuán)所開采的煤層中不同程度上均有大傾角煤層和急傾斜煤層，如徐州礦業(yè)集團(tuán)、淮南礦業(yè)集團(tuán)、所以，如何針對降低該工作面片幫和冒頂事故的發(fā)生，特別是對趙固二礦今后發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 工作面概況

趙固二礦工作面二采區(qū)85#層右四片，走向長1020m，傾向長150m，煤層厚度在1.6～3.2m，平均厚度2.4m，煤層傾角35°～54°，平均傾角45°，煤層老頂為5.6m粉砂巖，直接頂為5.45m粉細(xì)砂巖互層，偽頂為0.3m～0.8m黑色炭質(zhì)頁巖，底板為1.8m粉細(xì)砂巖互層。工藝流程：端頭斜切入刀→割煤→移架→推移刮板運(yùn)輸機(jī)。工作面采用走向長壁后退式綜合機(jī)械化一次采全高采煤法，工作面主要設(shè)備如表1.1：

2 工作面片幫冒頂?shù)脑蚍治?/p>

2.1 地質(zhì)因素影響

1）趙固二礦工作面頂板節(jié)理、裂隙較發(fā)育，煤層頂板屬典型復(fù)合頂板，改變了煤層及頂板的工程地質(zhì)條件，根據(jù)井下觀測，煤層直接頂整體強(qiáng)度、剛度降低，在工作面超前支承壓力作用下破壞成塊裂體，當(dāng)工作面支架前端出現(xiàn)較大無支護(hù)空間時，頂?shù)装鍘r石顯破碎結(jié)構(gòu)，大大降低了巖體自身的承載能力，導(dǎo)致了破碎的頂板大片冒落。

2）趙固二礦工作面過背向斜地質(zhì)構(gòu)造時，在構(gòu)造應(yīng)力作用及煤層大傾角下，煤層及頂?shù)装逵捎谑艿降刭|(zhì)構(gòu)造的影響，產(chǎn)生剪切擠壓，最終煤層與頂板形成重力方向的張應(yīng)力和平行煤層層面滑動的剪節(jié)理，巖性發(fā)生變化，造成頂板大面積破碎，導(dǎo)致煤（巖）體破碎易發(fā)生片幫及頂板冒落。

3）趙固二礦工作面傾角大，為防止工作面設(shè)備下滑，工作面需調(diào)成仰斜開采，工作面上端15部支架最大仰采角度達(dá)到25°，機(jī)組割煤后，新裸露煤體受自身重力作用，很容易發(fā)生片幫。

2.2 支架因素影響

1） 由于仰采角度增大，造成頂板易松軟破碎，給液壓支架前移帶來困難，機(jī)組割煤后空頂時間長，使支架上方處于空頂狀態(tài)，支架頂梁前端對頂板無支護(hù)，頂板重力作用極易造成片幫冒頂，進(jìn)一步導(dǎo)致冒頂范圍的擴(kuò)大。

2）當(dāng)移架速度跟不上采煤機(jī)速度時，造成新暴露出來的頂板空頂面積增大、空頂時間延長，由于頂板破碎，采煤機(jī)割煤后新暴露的空間不能及時支護(hù)，造成漏頂而誘發(fā)冒頂片幫，在工作面處于周期來壓期間更為明顯。

2.3 礦壓活動因素影響

煤層傾角對趙固二礦工作面礦壓顯現(xiàn)的影響較大。隨著煤層傾角的增大，頂板下沉量將逐漸減小，上覆巖層的重力由于傾角的增大，必使層面的垂直壓力減小，降低支架的穩(wěn)定性，使沿層面的切向滑力增大，導(dǎo)致巖層或煤層層面之間產(chǎn)生相對滑移。根據(jù)礦壓監(jiān)測，趙固二礦工作面直接頂、85#煤及其底板在超前支承壓力下超前破壞，85#煤層頂板受上覆巖層傳遞的壓力及彎曲變形作用發(fā)生超前斷裂，當(dāng)工作面發(fā)生架前冒頂時，支架上方老頂巖梁進(jìn)一步大幅下沉，巖梁支撐點(diǎn)向煤壁方向前移，煤壁在頂板壓力作用下產(chǎn)生片幫，隨片幫與冒頂范圍的加大，老頂巖梁垮落。

3 工作面片幫冒頂防治措施

針對趙固二礦工作面頂板及煤層片幫冒頂事故，合理設(shè)計該工作面的支護(hù)體系和防范措施，具體可采取以下措施預(yù)防片幫冒頂事故的發(fā)生：

3.1 工作面片幫防治措施

1）提高支架的初撐力和工作阻力，使支架的支撐能力得到充分發(fā)揮，以減小煤壁處煤壁的支承壓力，從而防止或減弱煤壁片幫。提高液壓系統(tǒng)和支架檢修的質(zhì)量，保證乳化液泵站的壓力不小于30Mpa，以減少管路壓力損失，保證泵站壓力不低于30MPa。在升柱過程中，在支架撐起接實(shí)后還應(yīng)保持壓力3秒鐘，以保證初撐力接近泵壓，這樣才能使支架達(dá)到初撐力有效的支護(hù)頂板，避免壓力前移至煤壁。

2）工作面保持最小控頂距，移架后馬上將支架前探梁伸出，護(hù)幫板打開護(hù)住架前幫壁，從而防止或減弱煤壁片幫。

3）用液壓支柱輔助支架支撐，保證“擦頂帶壓”移架，調(diào)整好支架的狀態(tài)，使支架頂梁平整接頂。

3.2 工作面冒頂防治措施

1）采煤機(jī)每次割煤20米，停下進(jìn)行移架作業(yè)，待移架到采煤機(jī)滾筒時采煤機(jī)再進(jìn)行作業(yè)。

2）移架后在煤壁側(cè)進(jìn)行打錨索加固頂板，根據(jù)頂板情況我們選擇8米長錨索對頂板進(jìn)行超前加固。

3）與頂板成45°夾角向頂板打孔，并使用瑞米發(fā)泡充填材料對頂板進(jìn)行超前充填，待注液24h后在進(jìn)行回采，一次充填可使3米范圍內(nèi)回采時頂板完整不破碎，避免發(fā)生冒頂。

4）冒頂區(qū)域使用∮40mm、長2.0米的圓鋼或工字鋼進(jìn)行撞楔，具體方法：將圓鋼或工字鋼穿過前探梁前的兩個圓孔，然后使用大錘將其砸入煤壁內(nèi)，上面用道木半圓木剎好進(jìn)行護(hù)頂。

4 結(jié)論

通過采取以上有效措施，綜采工作面通過采取錨索加固、頂板注膠加固等技術(shù)措施，使工作面煤巖體完整性得到了提高，避免了工作面片幫冒頂事故，保證了綜采工作面大傾角開采的安全進(jìn)行，達(dá)到了安全、高效的目標(biāo)，為提高礦井的整體經(jīng)濟(jì)效益奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳思桃.煤礦支護(hù)技術(shù)與機(jī)械化及頂板事故防治技術(shù)手冊[M].北京：煤炭工業(yè)出版社.2009.

[2] 林世豪.魏慶平.大傾角煤層冒頂機(jī)理分析及防范措施研究[J].龍巖學(xué)院學(xué)報.2010（10）.

[3] 杜計平.汪理全.煤炭特殊開采方法[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.