張昌盛
(山西安煤礦業(yè)設(shè)計工程有限公司,山西 太原 030006)
金泰源煤礦110110綜采工作面在切眼掘進期間揭露落差8 m的正斷層,斷層傾角62°,通過掘進迎頭兩幫斷層面位置、工作面兩順槽地質(zhì)情況,初步判斷該斷層為走向斷層。為了降低斷層對回采的影響,從試采期間的層位調(diào)整、全巖段放震動炮助采、設(shè)備的保護三個方面采取了綜合措施。
110110綜采工作面位于主平硐運輸大巷南部,該面南部為未采區(qū)域;西部依次為采區(qū)回風巷、采區(qū)運輸巷、采區(qū)軌道巷;上部為采空區(qū)。工作面切眼長230 m,工作面走向長為340 m,該面煤層平均厚度為2.8 m,相對穩(wěn)定,全面發(fā)育一層夾矸,該面整體角度不大,平均在5°左右。
110110綜采工作面安裝結(jié)束后,82#~103#架受走向斷層影響幾乎為全巖,巖性為砂巖,該段影響范圍為33m,傾角25°,為了降低刮板輸送機的運行阻力,合理控制液壓支架防倒防滑,決定工作面試采期間在斷層影響范圍內(nèi)采取挑頂、抬輸送機的措施,將工作面內(nèi)局部傾角25°降低至15°。工作面層位調(diào)整預(yù)想剖面圖如圖1。
圖1 工作面層位調(diào)整預(yù)想剖面圖
2.2.1 起初震動炮助采方案
110110綜采工作面全巖段采用放震動炮助采方案。根據(jù)采煤機滾筒截深為0.6 m,起初確定炮眼深度為1.5 m,每茬炮夠兩刀進尺深度1.2 m,炮眼利用率為80%。炸藥類型為三級煤礦許用乳化炸藥Φ32×320mm,每卷重300 g。施工炮眼采用氣腿式鑿巖機配合Φ26×1.8m六方鉆桿、Φ42鉆頭。炮眼布置為三排眼,即頂、中、底眼,炮眼間排距為1.5×1m,對應(yīng)雷管號段為Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ。裝藥方式采用正向裝藥,其炮眼封滿泥。炮眼布置圖如圖2。
2.2.2 優(yōu)化后震動炮助采方案
優(yōu)化后震動炮助采方案將炸藥改用為三級煤礦許用乳化炸藥Φ27×300 mm,每卷重200 g。氣腿式鑿巖機配合Φ26×1.8 m六方鉆桿、Φ32鉆頭。炮眼布置方式、裝藥方式不變。
(1)全巖段每架支架護幫板上固定一塊強力皮帶,強力皮帶長1.7 m,寬1.0 m,皮帶沿走向方向使用M24螺栓配合夾板固定在護幫板上,每架間保證100 mm壓茬。放炮期間將護幫板打開保證強力皮帶對設(shè)備進行保護。放炮后,收回護幫板,將皮帶捆到支架前梁上,防止影響煤機通過。
(2)放炮前將采煤機停在機尾處,防止大塊矸石崩落后卡在采煤機下部無法通過,增加輸送機運行阻力,直接損傷刮板及鏈條。
圖2 炮眼布置圖(單位:mm)
(1)斷層處采用移超前支架支護頂板,及時調(diào)整支架,嚴格控制支架的高低差和架間距不超過規(guī)定,支架初撐力不得小于24 MPa。
(2)頂板完好處,移完超前支架端面距超過340mm時,及時伸出伸縮梁,打開護幫板支護頂板;若斷層處頂板破碎,移完超前支架伸出伸縮梁后端面距仍然超過340mm時,采用做超前檔加強支護,使用不小于2.4 m工字鋼或半圓木配合2.8m單體液壓支柱做超前檔支護頂板。必須從頂板相對完好端開始逐架施工。當頂板冒落高度超過300 mm時,必須從頂板完好端開始逐架進行接頂,接頂時必須有專人觀察頂板,清理好退路,發(fā)現(xiàn)異常情況立即退到安全地點,待頂板支護可靠后再施工。
(3)放炮期間必須將乳化泵停掉,防止崩落矸石砸中操作閥把后支架動作造成漏頂、冒頂事故。
(1)通過工作面層位的調(diào)整,使工作面內(nèi)斷層影響范圍內(nèi)的傾角由25°降低至15°,有效地降低輸送機運行阻力,提高了支架防倒防滑能力,避免增設(shè)支架防倒防滑設(shè)施及面內(nèi)防滾矸設(shè)施。
(2)110110工作面全巖范圍按20架計算,每班共計需要施工60個炮眼,通過更換小口徑炸藥,每個炮眼施工時間可以平均縮短10 min,為工作面采煤機割煤贏得寶貴時間。
(3)裝藥后封滿泥可以有效地改變放炮效果,降低大塊矸石的崩出,內(nèi)部巖體呈碎塊狀,降低采煤機截齒的消耗量。
(4)使用強力皮帶保護支架,直接減少了支架管路及立柱的損傷,降低了架前積矸量,保證了支架的支護狀況。
(1)起初技術(shù)不成熟時期平均用24人工/班,消耗凱南美特U95采煤機截齒18把/班,消耗炸藥量38.4 kg/班,出煤量680.4 t/班。
(2)通過更換炸藥口徑,使用強力皮帶,平均節(jié)省6人工/班,凱南美特U95采煤機截齒平均節(jié)省14把/班,消耗炸藥量平均節(jié)省14.4 kg/班,出煤量平均增加226.8 t/班。
(3)按噸煤利潤200元、人工180元/工、采煤機截齒230元/把計算,則每班增加經(jīng)濟效益為:200元 /t×226.8 t+6工 ×180元 /工 +14把 ×230元/把=49660元/班。
(4)回采工效為:(680.4 t+226.8 t)×2.5班÷(18工/班×3班)=42 t/工
110110綜采工作面通過上述過斷層技術(shù)方案的研究與實踐,工作面順利地推至停采線位置,平均日產(chǎn)2268 t,平均每班增加經(jīng)濟效益49660元,回采工效達42 t/工,減少了冒頂和機電事故的發(fā)生。