煤柱采煤工作面

煤柱采煤工作面（共3篇）

煤柱采煤工作面 篇1

0 引言

综合机械化开采工作面, 煤壁片帮的治理难度比较大, 煤壁片帮还会导致架前空顶范围变大, 进而导致漏煤冒顶, 从而影响工作面的推进速度和正常循环作业, 无法实现正常开采。而煤墙两端的三角煤柱区域, 位于上、下巷道与切眼交叉处, 应力集中, 从而进一步加剧煤壁的片帮, 成为管理煤壁最薄弱的地段。因此, 对于综采工作面三角煤柱片帮破碎的研究探讨, 就具有极其重要的意义。

1 片帮机理及防片帮技术

1.1 工作面煤壁片帮机理

煤壁在自重和顶板的压力作用下, 主要表现为拉裂片帮和剪切片帮, 见图2。

(1) 拉裂破坏:主要原因是由于在顶板压力作用下, 煤壁内产生了横向拉应力, 而横向拉应力不能通过煤体的变形释放或者缓解, 因此当其大于煤体的抗拉强度时, 煤壁拉裂破坏, 见图1 (a) , 图1 (b) 。

(2) 剪切破坏:在煤体自重及顶板压力作用下, 在煤壁内也会产生横向的拉应力, 但是软煤层的横向及蠕动变形会释放或缓解由于压缩而产生的横向拉应力, 最终由于煤壁内的剪应力大于抗剪强度而发生剪切滑动破坏, 见图1 (c) 。

1.2 片帮防治技术

防治煤壁片帮技术主要从两方面入手来防治煤壁片帮, 一是改变煤体的物理特性, 二是改变顶板对煤壁的受力状况。

(1) 使用放顶煤开采技术。因为放顶煤的开采时, 存在一层厚、而强度低的顶煤, 开采后, 支承压力向煤壁深处转移, 从而降低煤壁的受力, 进一步缓解煤壁片帮, 见图2。

(2) 提高支架工作阻力。综采工作面, 合理的支架工作阻力, 不仅可以有效地支护顶板, 而且可以降低顶板对煤壁的作用力, 从而缓解煤壁片帮。

(3) 煤层注水改善煤体力学特性。煤层注水改善煤体的力学性质, 主要就是提高煤壁煤体的粘聚力和抗剪切强度, 降低煤体的抗压强度, 从而来缓解煤壁的片帮。

(4) 工作面推进速度和合理的采高确定。工作面推进速度的加快, 减少煤体的风化暴露时间, 可以减缓煤壁的片帮;工作面采高越大, 煤壁越容易片帮, 因此合理的采高确定也利于防治煤壁片帮。

2 工程实例

2.1 工程概况

义煤集团耿村煤矿12220工作面, 主采煤层为二3煤, 煤层硬度系数1.6, 平均煤厚10.6m。煤层倾角8—12°, 采用放顶煤开采。

顶板情况:直接顶为泥岩, 砂质泥岩互叠层。平均厚34.6m, 硬度5—6。

底板情况:直接底为炭质泥岩、泥岩互层, 厚0.6—1 m。老底上部为砂质泥岩、粉砂岩, 厚10.2—16.6m。

2.2 工作面三角煤柱片帮破碎方案提出及选择

耿村煤矿12220回采工作面三角煤柱处受顶板动压及地质构造影响, 极易出现片帮现象。为防止出现片帮冒顶现象, 杜绝顶板事故, 根据上述片帮机理和防治片帮的常见手段, 提出如下方案, 可在不同的情况下进行三角煤柱的管理。

(1) 三角煤柱区域顶板封闭管理。当三角煤区域的顶板较完整时, 控制三角煤区域顶板的方法就是采用全封闭的方法。采煤机割透机头 (尾) 后, 煤帮侧及时打贴帮柱支设临时支护, 必要是挑板木梁, 待拉过机头 (尾) 后, 及时移架、整体顶梁, 伸出伸缩梁, 这种方法能及时封闭三角煤区域顶板。

(2) 增加端头支架工作阻力降低煤墙受力。加强端头支架的管理, 及时观察端头支架的压力情况, 需要补液时, 及时补液, 确保端头支架具备较高的工作阻力, 从而降低顶板对煤壁的受力, 缓解三角煤柱片帮破碎;另外在端头支架推移中, 保持擦顶移架, 尽量减少移架过程中顶板对煤壁的压力。

(3) 打木锚杆防止煤壁片帮。当三角煤较软容易随采随落时, 在三角煤柱两侧 (切眼煤壁、上巷下侧、下巷上侧) 打木锚杆。煤壁侧在工作面顶板上方沿推进方向打木锚杆, 巷道内垂直上、下帮打设木锚杆。根据煤层情况打两排或三排木锚杆, 间排距0.7×0.7m, 挂塑料网。外用木托盘固定, 用锤将锚杆楔打紧。然后拉机头 (尾) 、移架。

(4) 注立固安固化三角煤。通过改变煤体力学性质来防治片帮, 工作面煤壁注水, 是为了增加煤体粘聚力和抗剪强度;注立固安是当三角煤柱及破碎时, 把散体煤进行物理粘结并固化, 从而保证三角煤柱的完整性。

当上述防治方式不能有效控制三角煤处顶板, 局部出现冒顶、片帮等情况时, 及时进行注浆 (立固安) 对顶板进行固化, 实现提前加固, 超前预控。

3 主要结论

本文通过分析综采工作面煤壁片帮机理, 阐述当前治理片帮的措施, 以耿村煤矿12220综放工作面为工程背景, 提出了不同情况下防治三角煤柱片帮破碎的治理方法: (1) 当三角煤柱不是很破碎时, 通过打贴帮柱对三角煤柱进行封闭式管理; (2) 增加端头支架工作阻力来降低三角煤柱的受力, 从而缓解片帮破碎; (3) 在三角煤柱区域打木锚杆防治三角煤柱片帮破碎; (4) 当三角煤柱过于破碎时, 通过注立固安来改变煤体力学性质, 防治三角煤柱片帮破碎。

摘要：通过分析片帮机理, 阐述当前治理工作面煤墙片帮的方法, 以义煤集团耿村煤矿12220综放工作面为工程背景, 提出不同情况下的三角煤柱防片帮破碎的治理办法, 对其它类似地质条件的采煤工作面具有积极的借鉴意义。

关键词：综采工作面,片帮机理,三角煤柱,片帮防治

参考文献

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煤柱采煤工作面 篇2

1 工作面概况

山西兰花科技创业股份有限公司伯方煤矿二盘区3#煤层, 平均厚度为5.25m, 有0.1~0.24m的黑色泥岩和炭质泥岩伪顶;直接顶为厚层灰黑色的粉砂岩, 性脆, 井田中部变为南北向的粗砂岩;顶板以上0~9.37m (一般为1~3m) 有厚层中粗砂岩, 一般厚10m以上, 泥质胶结, 为3#煤层的老顶或直接顶, 裂隙发育中等, 不易冒落, 开采时易管理, 属Ⅱ~Ⅲ类顶板。其柱状图如图1。瓦斯相对涌出量1.7m3/t, 绝对涌出量2.3m3/min, 属于低瓦斯矿井, 煤属于不易自燃煤层, 地温、地压稳定。

2 无煤柱开采的可行性分析

无煤柱开采技术是通过沿空留巷或者沿空掘巷的方式实现的, 如果直接采用沿空留巷技术实现无煤柱开采必然是非常困难的。煤巷锚网索联合技术的出现使得对煤巷围岩的支护强度大大增强, 从而使得沿空留巷技术条件下实现无煤柱开采也成为了现实。

目前伯方煤矿正在开采的为3#煤层, 如图1所示, 该煤层下以黑灰色泥岩、粉砂岩为主, 夹有一层较薄的菱铁矿层, 底部是K7砂岩层, 顶部即为3号煤层, 煤层的厚度较大, 非常稳定, 是目前伯方煤矿的主要煤层。除此之外, 目前该煤层本身就是采用的综采放顶煤技术, 在早期也采用了煤巷锚网索联合技术, 而摒弃了传统的架棚巷道技术, 因此在支护强度方面也能够达到无煤柱开采的要求, 沿空留巷效果也能够得到保障。因此, 从技术条件上来看, 是可行的。

3 巷道的布置与生产工艺

3.1 巷道的布置

伯方煤矿3#煤层剩余可采储量布置只有二盘区, 目前正在生产。根据无煤柱开采的技术要求, 以及矿井实际条件, 初步确定盘区区段的宽度为195m, 然后沿着水平大巷的两侧进行布置, 区段的长度根据煤层赋存条件以及盘区的几何尺寸进行确定。

工作面的运输巷距离上一个区段运输巷130m, 平行排列, 工作面配副巷距离上一区段运输巷30m, 同样是平行排列, 上一区段的榆树乡在回采过程中, 采取措施进行沿空留巷, 即, 工作面的回风巷。回风巷的切眼垂直于运输巷, 与上一区段的沿空留巷贯通。想到断面的运输槽高度为2.7m, 宽度为4.5m, 配副巷高度为2.6m, 宽度为3.4m。上一区段的沿空留巷后高度为1.8m, 宽度为2.2m。工作面可以采用W型通风方案, 沿空留巷充当瓦斯排放和回风巷。通风方案的布置如图2所示:

3.2 生产工艺

在工作面采用综采放顶煤的开采工艺, 按走向采用长壁后退式方法进行开采, 支护支架选用ZY9400/28/62液压支架, 支护高度为2800~6200mm, 采煤机方面, 选用地科技股份有限公司上海分公司生产的MG1100/2740-GWD型交流电牵引采煤机。为了配合综采放顶煤的工艺要求, 在刮板运输机方面, 选用的是山西煤机厂生产的SGZ-1000/1400型工作面刮板输送机。顶煤采用的是全部垮落法进行管理, 煤层一次采全高。机组的工作方式, 采用的是斜切式进刀, 同时采用单向割煤工艺, 机组每次往返进刀一次, 按照顺序自上而下进行工作面放顶煤, 放煤步距选择为600mm。

在上一区段回采完毕, 采空区冒落严实, 围岩活动相对稳定后, 再沿采空区和煤体边缘掘进巷道, 根据开采的实际情况, 可以选择完全不留煤柱, 沿采空区掘进, 也可以保留3~5m宽的小煤柱。

4 综采放顶煤无煤柱开采之中的几个关键问题

4.1 区段运输巷沿空留巷技术问题

在目前的技术条件下, 沿空留巷的效果直接决定了无煤柱开采的成败。采用煤巷锚网索联合支护技术, 确实能够有效的提高巷道支护强度, 这为沿空留巷提供了一个坚实的基础。但是, 在运用煤巷锚网索联合支护技术之后, 在回采期间围岩应力会产生较大的变化, 这要根据现场的实际开采条件, 结合沿空留巷的应力分布以及唯一特点, 对“悬臂梁结构”进行加强支护。同时, 还需要加强安全管理, 安排专业的队伍打密集点柱、木垛, 同时还要负责卧底出货。

4.2 无煤柱开采技术的使用

在过断层作业中, 施工的顺利与否关键在于对工作面走向, 方向和角度等问题的控制, 尤其是下山开采角度, 倾斜方向的角度的控制, 而且走向方向度要在断层的各个要素的情况下进行判断, 不能随意的对其下判断。一般而言, 在工作中, 要以下顺槽作为标准依据, 然后按照巷道18度作为下山的坡度, 这样工作的流程首先是从下出口开始, 由排头架到工作面的步步推进, 然后在讲支架开始托煤顶开始开采, 并且再开始过渡到断层下, 这个工作步骤的重点在于, 工作面下拖煤顶开采开始时候起, 就必须要对工作面进行严格的保证, 这样走向下山大概18度, 假如不能将下山的调度控制在18度以上, 施工时工作面会撞到断层下班顶板, 所以这样会影响到工作面, 使得开采工作失败。

在二盘区西侧为下行开采, 在完成前一个工作面的开采之后, 运输巷形成了沿空留巷, 留下的巷道能够作为有序工作面的回风巷。而在回风巷的作用发挥完毕之后, 在两个相邻的想到之间不再需要留设阶段性的煤柱。此时, 就可以实现对采取工作面的无煤柱开采, 通过这种方法, 伯方煤矿3#煤层二盘区可以多回收煤炭7.9万吨, 从而较大的提高了回采率。

4.3 工作面过空硐的技术

在工作面的回采过程之中, 运输巷、副巷以及上部的沿空留巷都必须要在工作面煤壁上进行加强支护20m, 同时在配副巷离煤壁20m处设置3套单体支护加强设备。在回采的过程之中, 由于存在配副巷, 这就需要同时进行托顶煤回采, 而在掘进的过程中, 也需要进行沿顶掘进, 在这个过程中需要在配副巷的两个支架上再采用杂木棚背实, 防止配副巷上下两帮片帮造成的支架前出现前梁空顶。

4.4 瓦斯防治技术

在长期的开采实践中, 我们发现综采工作面的瓦斯安全治理问题直接关系到安全生产以及无煤柱采矿技术的实现。在高瓦斯工作面 (瓦斯涌出量超过5m3/min) , 工作面隅角处非常容易出现超限的问题。在实际的操作中, 采用沿空留巷的无煤柱开采之后, 工作面的瓦斯能够有一部分通过配副巷进入到总回风巷, 但是对于另外的一部分, 要采用一定的设备使其能够在采空区得到扩散。同时, 还需要加强瓦斯监测, 杜绝高瓦斯工作面的瓦斯超限造成的各种安全隐患。

5 结语

无煤柱开采技术能够有效的减少煤资源的浪费, 通过沿空留巷, 能够实现综采放顶煤开采过程中, 在区段之间不再设置阶段性煤柱, 大大的提升了资源的利用效率。从伯方煤矿的实际应用来看, 该技术从技术层面上来看可行。从实际运用效果来看, 能够提高资源利用效率, 具有较高的可行性。

但是, 在开采的过程中, 还需要注意一些细节性的问题。比如, 在工作面副巷进行布置的同时, 还需要将上一个共勉采取的沿空留巷采空区留下来, 为下一个工作面回采的时候与沿空留巷和贯通, 并且将其作为下一个回采面的回风巷, 促进瓦斯的排放, 从而有效的解决瓦斯的排放问题, 提高安全生产能力。从实践来看, 这种方法具有较好的效果, 值得推广。

摘要：本文根据山西晋城无烟煤的地址条件特点, 以山西晋城兰花科创伯方煤矿无烟煤的综采放顶煤无煤柱开采作为研究对象, 探讨了该技术的实际应用方法及应用的效果。希望本文的研究对于我们更好的利用综采放顶煤无煤柱采煤技术, 能够起到一定的参考和借鉴作用。

关键词：煤炭资源,综采放顶煤,无煤柱开采,采煤技术

参考文献

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[3]郭光辉, 李新明, 郑林杰.综采放顶煤工作面冲击地压预防技术[J].中州煤炭.2011 (01) .

[4]张保东, 张开智, 刘辉, 郭松.高瓦斯矿井宽面掘进一次成双巷无煤柱开采实践[J].煤矿安全.2012 (06) .

煤柱采煤工作面 篇3

随着时代的发展, 煤炭资源枯竭, 剩余资源开发已成为重要方向。边角钢, 残差块在上坡的支柱, 阶段煤柱, 采区和适度宽松的有防水煤columnValue, 建设保护煤柱的方法, 在煤炭产量将难采煤, 残留煤柱开采方法已成为重要课题。在本文中, 残留煤柱开采方法的正规开采方法, 讨论新的宏3103煤矿工作面的应用[1]。

一个孤立的煤矿工作面3103新宏采区北翼310工作面, 3101工作面采空区3105工作面采空区, 东至西, 沿工作面矿山开采的上限。

为了3101工作面开采陷落柱由于错过了, 沿着井下采掘工作面的方向147°范围内勘探车道建设, 采矿直到上限, 另一个勘探车道沿立柱倒塌保护煤柱建设、的左侧面形成。面对在建矿山, 隧道39°角。因为我国矿储量少, 以增加扩大资源回收, 进一步沉闷coalreserves释放, 延长矿井的使用寿命, 决定开采矿石。

2 选择采矿方法

采用倾斜长壁开采回采过程中, 全法管理顶板, 煤爆破, 使用双-25-10单体液压支柱与HDJA-1000铰接顶梁支撑屋顶, 金属网的支持, 密集切顶。

根据矿石开采技术和实践, 我们选择回收资源的开采方式。

3 穿采巷道的相关布置

3.1 有关穿采巷道方位的相关设计问题

要根据于刮板输送机技术设计参数, 保证巷道方向伪倾角不大于24°, 根据以下公式计算:

公式中:琢'为伪倾角, 琢'=24°;为真倾角, 现场量得39°。

根据以上的计算公式得出, 穿采巷道方位与真倾角之间的方位间交角应该为56°, 以此方位施工穿采巷道是非常符合施工要求的。

穿采巷道在施工过程当中, 存在着淋肩的现象, 淋肩坡度达到33.8°;这样的话, 为保证溜子的使用平缓度, 并保证人员行走方面的安全性, 巷道下帮底煤, 一般为暂不清出, 等在回撤溜子的时候, 随着溜子的回撤做到及时清理工作。

关于穿采巷道掘进的宽度应该为3.0m, 并且掘进高度为煤厚的高度, 在支护方式应该为圆料配合单体支护;详见表1巷道特征表:

为确保回采工作的安全性, 在穿采巷道以上帮用竹笆进行腰帮, 并且要在两棚之间加打一颗点柱来进行支撑工作, 起到了加强支护的重要作用。从回采工作期间来反映, 用竹笆腰帮是非常现场实际的重要措施。

3.2 穿采巷道工作煤柱留设

相关的煤柱宽度的设计应该按渐进破坏的相关的理论来验算工作。

渐进破坏理论是:煤柱的破坏是通过煤柱周边向着内部进渐发展的重要过程, 当破坏发展到过煤柱核心的时候, 煤柱才完全的失去承载的能力, 渐进破坏理论的相关设计关键在于:区宽度:X0的计算[2]。由Willson公式得:

式中:h为采高, h=2.5m;H为采深, H=60m。

为保持煤柱的稳定, 应有一个稳定的核区存在, 则煤柱的宽度应满足:

根据穿采特点及我矿实际, 穿采巷道间煤柱为3.0m。

为了对煤炭资源的回收, 我们又对煤柱进行部分回收, 每6m施工一座硐室。

3.3 注意问题

3.3.1 通过采矿硐室支护材料的撤退命令, 当施工完毕通过挖掘, 收回采矿室等等。

3.3.2 雅鼎到相邻工作面3103工作面矿压观测煤矿, 屋顶第一权重步距为35米, 相应的采矿巷道, 每6米支持堆栈, 符合永久煤柱的距离。

3.3.3 在挖掘隧道通风, 隧道通风雅鼎的管理需要, 设置障碍的Sametime, 回撤支柱, 喷洒阻燃剂和采空区黄泥。

3.3.4 加快开采速度, 煤炭开采自燃期间完成, 穿开采完毕, 尽快砖石永久关闭。

3.3.5 在巷道低洼点安装排水设备, 水沙石料生产储备释放的preventDefault。

4 工作面瓦斯管理

4.1 瓦斯管理

残采工作面严格按瓦斯重点区进行管理, 工作面配备专职瓦斯检查员, 每班三次由专职瓦检员检查瓦斯情况, 重点对放炮前后瓦斯情况进行检查, 严格执行“一炮三检”制度。

4.2 安全监测

断路器安装在工作面的气体, 样品被安装在距离10米的工作面, 工作面回风瓦斯浓度达到0.5%时, 佳能自动切断电源和回风巷所有工作面。

4.3 看眼睛

工作面推进过程中, 要严格贯彻实施“边缘检测边缘挖”制度, 每个班打前, 先打三只眼睛。询问的目光, 专职瓦斯检查员和安全监管人员必须在现场监督, 及时检查瓦斯, 二氧化碳浓度, 发现异常, 应立即停止工作, 必须严格控制距离, 及时的映射, 从隧道工作面老空或老车道的距离应不小于5米, 禁止使用旧空桶直接隧穿通过或爆破。

5 效果和效益分析

5.1 通过使用正规开采方法, 开采在规定时间内完成, 没有发生任何意外和事故。

5.2 离开工作面开采煤炭输出7628.4吨, 在实际开采4783吨, 恢复率62.7%, 实现销售收入2, 870, 000元, 期望的目的来取得的成就, 创建一个增强经济和社会利益, 提供的类似开采条件的技术基础。

参考文献

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[3]张建全, 廖国华, 黄在文, 冯恩杰, 刘青洲.综放开采条件下覆岩离层动态发育规律[J].北京科技大学学报, 2001 (6) .