复杂地质条件工作面（共12篇）
复杂地质条件工作面 篇1
1 工程概况
1.1 工程地质条件
2505综采工作面位于车集煤矿南翼25采区, 工作面水平标高-435~-494 m, 回采煤层为二2煤层;煤层厚度0.6~3.4 m, 平均厚2.6 m;煤层倾角7°~22°, 平均13°。工作面地质条件比较复杂, 煤层总体上呈缓坡状形态。工作面范围内共有19条断层影响正常回采, 最大落差为5.3 m, 最小0.9m。在断层附近每次产状将有所变化, 倾角将逐渐增大。
1.2 生产技术条件
2505工作面煤层赋存条件较稳定, 平均煤厚2.6 m, 属中厚煤层;采用一次采全高走向长壁后退式综合机械化采煤, 采用全部垮落法控制采空区顶板。工作面机械设备情况见表1。
2工作面改造必要性分析
受断层及薄煤区影响 (图1) , 工作面大面积破岩, 其中2#—24#、74#—80#架全岩, 80#—96#架破底0.8~1.5 m, 66#—73#架破顶0.8~2.4 m, 25#—69#架破底1.2~2.3 m。由于工作面岩石较硬, 采煤机无法进行破岩, 采用松动爆破辅助破岩, 在回采过程中存在以下问题。
(1) 回采工艺复杂, 不利于安全管理。除了正常的“采煤、装煤、运煤、支护、处理采空区”回采工艺, 增加了打眼、装药、爆破工序, 且由于爆破作业量大, 分次爆破, 对工作面顶板控制、设备维护造成一定的影响。
(2) 爆破作业量大, 工人劳动强度高。“二九一六”工作制, 中班打眼、爆破、出矸, 夜班出矸、割煤、打眼, 每天约打设爆破钻孔220个, 工人劳动强度高。
(3) 爆破矸石易进入煤流, 影响煤质。在爆破作业完毕后, 虽进行集中分矸, 但仍会有少量矸石进入煤流;同时采用湿式打眼工艺产生的水流也会影响煤质。
(4) 回采作业工程量大, 创造效益较低。工作面每天回采进尺为0.6~0.9 m, 平均0.7 m, 产出煤炭约183 t/d, 生产效率低, 投入人工、材料费用较多, 工作面回采无法创造效益。
由图1可以看出, 工作面前面约253 m范围内受到多条断层、薄煤区影响, 按照目前的进度, 此种不利局面将持续约360 d, 严重影响矿井安全生产与采掘接替, 故必须对工作面进行改造。
3 工作面改造设计
3.1 改造设计原则
工作面改造必须以安全、高效、高采出率为前提, 并遵循以下原则[1,2,3,4,5,6]。
(1) 工作面改造后, 减少或杜绝爆破作业, 简化工作面回采工艺, 降低工人劳动强度, 提升生产效率。
(2) 使工作面丟煤量降到最低的同时, 减少改造巷道的掘进量, 保证效益最大化。
3.2 改造方案选择
根据地质条件, 结合矿方实际生产组织情况, 设计2种组织方案:方案Ⅰ, 改造切眼联巷垂直于改造里切眼与改造外切眼, 切眼与联巷长度分别为165, 144.4 m;方案Ⅱ, 改造切眼联巷分别与改造里切眼、改造外切眼斜交, 切眼与联巷长度分别为105.1, 163.8 m。工作面停采时切眼煤壁素描如图2所示, 具体改造设计方案如图3所示。
(1) 改造方案技术对比分析。方案Ⅰ与方案Ⅱ技术特征基本相同, 主要对比点为回采期间支架与输送机的对接问题。相同点为支护技术相同, 需里外切眼对接, 不同之处在于方案Ⅰ一次完成设备安装, 方案Ⅱ先安装里切眼, 逐步对接支架与输送机。方案Ⅱ在回采过程中需要安装支架约36架、输送机中部槽约40节, 回采工序相对复杂;方案Ⅰ较方案Ⅱ回采工艺简单, 但对接支架属于日常作业, 难度不大, 故方案Ⅰ无明显优势。
(2) 改造方案经济对比。方案Ⅰ与方案Ⅱ主要经济对比点为掘进费用、煤炭回收效益, 其中切眼掘进费用较联巷掘进费用需增加2 000元/m扩刷费用, 方案Ⅱ较方案Ⅰ多回收煤炭约1.58万t。具体对比分析见表2。通过经济对比可以看出, 方案Ⅱ在掘进费用与煤炭回收效益方面均具有明显的经济优势。
(3) 改造方案确定。根据以上分析, 结合该矿生产技术条件, 选择方案Ⅱ为最终改造方案。
3.3 巷道支护参数
根据巷道围岩地质条件、服务年限等因素, 最终确定巷道支护参数[7,8,9]。
(1) 巷道顶板支护参数 (图4) 。巷道顶板采用锚网索支护, 选用Ø22 mm×2 000 mm高强锚杆, 间排距均为800 mm;锚索规格为Ø18.9 mm×7 200mm, 间排距1 400 mm×1 600 mm;配套其他支护材料为网孔规格为50 mm×50 mm的平焊网、眼距800mm的6眼4.2 m的M钢带、规格为400 mm×400mm和200 mm×200 mm的锚索托盘。
(2) 巷道帮部支护参数 (图4) 。巷道左帮采用锚网索支护, 支护材料选择与顶板支护相同;巷道右帮采用Ø32 mm×1 600 mm木锚杆, 配合使用木托盘, 铺设双抗网;帮锚杆间排距均为800 mm。
切眼巷道扩刷支护与巷道帮部支护方式相同。
3.4 切眼支架布置
里切眼安装支架36台, 外切眼安装支架40台, 切眼联巷放置支架39台 (图5) 。
沿切眼联巷155.88 m, 沿倾向增长60.91 m, 折合每3.8 m增加1架, 每3.8 m摆放1架, 支架顶梁对应的位置顶板锚索托盘 (梁) 去掉, 锚杆对应的位置垫木料, 防止支架升紧后, 损坏锚杆造成无法拆除, 之后升紧支架。中部槽对应支架位置摆放, 超前内中部槽立放, 超前外平放。电缆槽放在支架底座上。改造切眼上段1#架下沿距掘进期间偏中线0.85 m (g6点向下0.85 m) , 与巷道中线齐。
4 结语
针对工作面受断层与薄煤区影响、切眼破岩量大的情况, 分析了工作面改造的必要性, 提出综采工作面改造设计方案并进行技术经济对比分析, 得出最优改造方案, 大大减少了破岩工作量, 避免了大面积破岩、松动爆破给工作面安全生产带来的影响, 降低了回采成本, 提升了矿井经济效益。同时此次工作面改造的经验为类似条件下工作面回采组织提供了实践参考, 对工作面改造具有借鉴作用。
参考文献
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复杂地质条件工作面 篇2
[摘 要]本文主要从分析煤矿掘进地区的地质条件、选择采煤方法的基本原则、复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术的关键等方面进行了详细的阐述。
[关键词]复杂地质 煤矿 掘进
中图分类号：TP65 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）22-0280-01
一、前言
我国矿产资源丰富，煤是我国主要的能源物质，从古至今煤矿的开采都十分重视。复杂性地质是我国的特点，复杂地质条件下煤矿采煤掘进支护技术应用越来越广泛。
二、分析煤矿掘进地区的地质条件
下面以一个典型的深部矿井、高应力的软岩矿区为例来分析煤矿掘进地区的地质条件。此煤矿掘进区是有上百年历史的煤矿老矿区，但是断层多、矿井地压过大、煤层内地质赋存情况不稳定，并且该区又有十分复杂的水文地质条件。因此此矿区在煤矿开采过程中存在的困难主要有以下几点：
1.在矿井开采深度的不断推进的情况下，此矿区的煤层地质结构必然会遭到破坏，各个煤层的顶板岩性会有比较明显的变化，起拱围岩的应力明显有升高趋势。
2.开采中容易出现“前掘后修”的问题。此地区矿井的顶底板和煤层非常松软，特别容易破碎，所以在进行巷道掘进过程中，难以成形，并且变形情况较为严重。另外，巷道顶底板以及两帮出现了大程度的收缩，变形的速度会比较快，如果掘进中底板发生松软，又易引起卧机。
3.因为该矿区地质条件构造复杂，所以巷道的断层和有大坡度的巷道也很多。
4.此矿区的矿井中，薄煤层的煤矿储量在总储量中所占比例较大，所以在薄煤层开采作业过程中，主要以半煤岩巷或煤巷作为重点对象采用巷道回采掘进支护。另外，在进行掘进半煤岩巷时，对掘进技术和掘进支护设备的要求很高，因而确保半煤岩巷矿区安全是进行煤矿正常开采的关键因素。
5.因为我国长期采用传统的掘进支护技术，不能完全与世界先进的机械化掘进技术相结合，所以在管理上一时达不到标准水平，在技术应用上也存在较大的难度。
6.此矿区的现有煤矿掘进设备落后导致该矿区掘进能力弱，在半煤岩巷中的岩石层中硬度系数超过6的岩石的情况下，矿井的截割速度会受到严重影响，速度迅速慢下来，对设备本身的截齿以及截割头等零件产生磨损的可能性增加，掘进设备会遭到损害。
三、选择采煤方法的基本原则
在具体的矿山地质条件下，要正确地设计和选择采煤方法，必须充分考虑影响采煤方法选择的因素，并根据具体的矿山地质条件、煤层赋存特征、设备供应条件（机械化水平）、技术管理水平以及地质条件类似的邻近矿井成功的生产经验，按照生产安全、经济合理和回采率高的基本原则，来选择采煤方法。？在具体选择采煤方法时，要全面研究回采工艺和采煤系统，并注意在既定地质条件下，采煤系统与回采工艺的适应性。
四、复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术的关键
1.在综掘机以及普掘机的选定方面上。巷道的长度通常作为综掘机和普掘机的一个临界点，综掘机和普掘机掘进的能力水平多决定巷道可能挖掘的长度。具有技术明确的规定，如果工作面巷道的施工长度小于 300m 情况下采用挖掘设备是普掘机，当大于300m 的施工长度是就采用综掘机，这样分配是根据不同设备本身的优缺点再结合合理有效的施工工艺综合考虑的。
2.在截齿选用上也要多加注重，至于截齿选取注重的问题是齿的耐磨强度，因为强度高的截齿能加快煤矿掘进时截割和工作的速度，还能对截齿本身有一定的保护减少其磨损程度。如果岩石的硬度过大，超出了综掘机切割的能力此时就需要考虑使用爆破的方式去处理，不能强行的应用机器设备来切割岩石因为这样会使设备遭受严重的损坏。
3.应用临时支护设备和技术，综掘机在掘进过程其实是利用综掘机本身的液压系统，要考虑设备的稳定性就是要注重该系统的本身的稳定性，还有系统停开机之的闭锁装置的应用。多数的研究中，大多都采用综掘机机身的液压锁进行临时支护。这种支护技术可以真正的确保掘进工作安全和可靠的进行。
4.开门转为技术的应用。在进行煤矿的掘进工程中，难免会遇到技术性的难题。所以创新掘进机的设备很关键，就要好好地研究掘进机的自行方式的开门施工的工艺，这样就可以大大的降低工作的阻力，采取爆破的形式处理方式就明显的减少。就如进行煤矿掘进过程时，当要安装掘进机进行施工时，掘进机后面通常都有一个重量在40t左右的运输量，他们之间的相距高度大概在100m左右。在进行施工的过程中就不应该利用穿凿放大传统的原理，应先合理地爆破空间，进而能够方便掘进机的安全施工。
5.在使用综掘机进行施工时，需正确处理好的机器系统的问题以及施工的管理问题，合理的拟好一套先进的施工管理的体系，目的都是使施工朝着高效率安全有序的方向的进行。就像利用弯皮进行输送的过程中，可以运用大角度的长距离进行掘进，还可以利用小角度的拐弯掘进技术。利用这些技术能提高皮带运行的工效。皮带机机身的尾部有一个自动卸料装置，它既能减少由于多种客观因素对产生皮带一定程度的磨损进而提高安全性。
五、复杂地质条件下煤矿采煤掘进的难点
某煤矿区拥有上百年的开采历史，是年代较老的煤矿开采区，该区域的地形地质条件十分复杂，当地的断层结构较多，矿井的地压较大，对煤矿的顺利开采带来严重的不利影响。另外，矿区煤矿层的地质条件极不稳定，周围的水文和地质条件十分复杂，对煤矿开采带来严重的不利影响，因而采用合理的支护技术显得十分必要。具体来说，该区地质条件对采煤掘进带来的不利影响主要表现在以下多个方面：
1.岩性变化明显。为了增加煤矿的开采量，往往需要往更深的地方开采煤矿，这样一来，每个煤层的地质结构会被破坏，其中在顶板的岩性变化更大，拱状围岩受到的外力显著提高，影响煤矿掘进的安全进行。
2.煤层容易松动。通过对该矿区的仔细调查分析可以得知，矿井顶部和底板的煤层都比较疏松，容易出现支离破碎现象。在煤矿掘进的时候，煤层容易出现变形现象。另外，顶板和底板都会出现较大程度上的收缩，导致支护工作难以有效开展下去，找不到恰当的支护方式，对采煤掘进的安全带来严重的问题。
3.巷道断层较多。在该煤矿当中，地形地质条件比较复杂，大坡度巷道、巷道周边的断层等复杂地质较多。同时整个矿井内的薄煤层比较多，存量占有很大的比重，而薄煤层开采作业当中，巷道掘进支护常常以半煤巷为主要对象，而半煤巷掘进与支护要求较高，对采煤设备、支护方式都有着严格的要求。而能否提高设备装配水平，采用恰当的支护方式是做好半煤巷采掘的关键内容，但是要求较高，给采煤工作带来不利影响。
4.传统技术滞后。目前在煤矿采煤掘进中，大多数矿井采用的是传统支护技术，而发达国家在这方面已经取得突破，先进机械化支护模式已经得到了运用。因此今后应该改变这种情况，逐渐采用先进的支护技术，促进采煤掘进的安全顺利进行。
5.设备装配落后。该矿区所使用的采煤设备比较落后，不仅制约了该区采煤掘进能力的提升，还影响支护工作的顺利开展和支护技术的有效运用。例如，当半煤岩巷区出现硬度系数大于五的岩石或者岩石层，采煤掘进设备往往会受到损坏，降低作业速度，设备磨损也比较严重，给整个采煤作业带来严重的不利影响。
六、结束语
针对煤矿开采，必须考虑复杂的地质条件，在挖掘前需要进行预防和分析。煤矿采煤掘进支护技术的推广和运用是必要的。
参考文献
复杂地质条件工作面 篇3
【关键词】复杂地质条件；安全高效开采；地质保障技术
煤炭在我国现阶段使用的能源中占有很大的份额，由于煤矿长时间开采使得我国一些大型煤矿的浅部资源日益减少，这就需要增加对煤矿的开采深度，而煤矿深层的地质条件非常复杂，甚至无法建立巷道。在有些矿井所在的矿区地质条件很复杂，存在着发育较为强烈的地质灾害、复杂的地形地貌、岩性岩相变化大、水文地质条件不良以及人类工程活动强烈等复杂地质条件，这些复杂地质条件严重威胁了矿物开采过程中开采人员的安全，所以需要对矿井周围的地质条件予以勘察。而且随着机械开采程度的进一步普及，将使得巷道和开采区的建设变得更加困难，只有不断的完善地质保障技术才能在复杂地质条件下对矿井进行安全高效的开采。
1.研究地质保障技术对复杂地质条件下矿井安全高效开采的意义
煤炭作为我国的主体能源，对于我国的经济发展有着很大的影响作用，而浅层煤矿储量正在减少，若要继续开采将会面临许多复杂地质条件。据调查数据显示目前已有数百个矿井的开采深度超过了600米，如果按照这样的开采速度矿井开采深度将在20年内达到1500米，意味着要对矿井进行难度较大的深度开采。不过我国深层煤矿储量却非常丰富，但是没有进行系统性的勘察，而且深层开采没有很好的地质优势。据我国第三次全国煤炭储量统计，我国的大型的煤矿在地底2000米以上的达到五万多亿吨，已确定煤矿储量为一万多亿吨，预测煤矿储量达到四万多亿吨，不过这些煤矿都位于地底深层。我国的常规煤矿开采深度一般在600米以内，对于地底2000米的深部煤矿没有系统的勘探工作，甚至没有好的勘探思路，在开采技术上还不够成熟。另外科研人员也很少涉及地底深处的地质环境勘探，所以贸然对深处矿藏进行开采势必带来安全上的威胁。而随着我国浅层煤炭资源的告罄，开采深度将会越来越深，地质条件也变得更加复杂，只有进行大规模、全方位、系统性的地质勘测工作才能保障复杂地质条件下矿井安全高效开采。[2]
2.影响矿井高效开采的地质因素
能够危害矿井安全并且高效挖掘的地质因素有很多种，这些因素主要有矿井煤层的分布，矿区地质环境、高瓦斯地质区、地底温度和压力以及水文地质，在这些影响因素中对于不同的矿井都有着不同的比重，但是矿区地质构造环境对于任何矿井的安全高效开采都有很大程度的影响。
2.1地质构造
煤矿地质构造环境极其复杂，这些复杂的地质环境包括断层和陷落柱。断层对于矿井安全高效开采存在着极大的威胁，如果在煤矿开采过程中前方出现地质断层轻则造成上千万元的财产损失，严重时将危害开采人员的生命安全。断层的出现将使得开采工作停滞，并要寻找新的矿区进行开采，断层的落差对于开采的人员有着较大的危险性，如果不能及时撤离将会造成严重的煤矿安全事故。[3]
2.2陷落柱
陷落柱主要影响是破坏了可开采煤层的构造并使得煤炭的储量大量减少，对于矿井的正常开采工作有着较大的影响。陷落柱主要存在于石灰岩地层环境中，是由于地下水长期流动而造成岩石溶蚀，这样就形成了空洞的洞穴。在上层物体的重力作用下，溶洞坍塌，在溶洞上面的煤层也随之陷落，从而造成煤层被破坏。陷落柱可造成煤层被大规模破坏，被破坏的煤层的煤矿储量将急剧减少，严重时造成矿井提前报废的后果。在开采过程中一般不会为了避免陷落柱而转弯开辟巷道，而是坚持原施工方案，通过顶板的方式来直接穿过陷落柱。而在原方案的实施中，不仅要对顶板进行管理还要对巷道进行通风运输，这将极大地影响了矿井的开采效率。陷落柱还会阻碍机械化采矿，在陷落柱较多的矿区采煤机器和液压支架将无法使用，严重时会跌落到陷落柱内。[4]
2.3水文地质条件
水文地质主要指的是自然界中地下水的变化和运动现象，在矿区进行开采过程中，会出现含水层与煤层非常接近，有的含水层在煤层之上，中间仅隔着砂砾层。如果开采不慎则会造成砂砾层断裂并使得上层的含水层跌落，造成矿井出现大规模的水淹，对于这些积水要通过长时间的抽取才能重新进行开采。在以前煤矿开采技术落后的情况下，为了防止已开采煤层发生自燃现象可以采用向其灌浆的措施，即出现了大量人为的含水层，现阶段为了重新开采下层煤矿必须要对这些灌浆水排空消除水害危害。因此在矿井挖掘之前要对所开采区域进行全方位的水文地质勘探，避免在有大规模的含水层进行开采，这将在很大程度上影响了矿井的安全高效开采。
3.复杂地质条件下矿井安全高效开采的地质保障技术
通过前面对影响矿井安全高效开采的地质因素的分析，目前已进行了相关研究来降低这些因素的影响，下面将介绍复杂地质条件下矿井安全高效开采的地质保障技术。
3.1高分辨率三维地震勘探技术
高分辨率三维地震勘探技术是集多学科为一体的综合性应用技术，也是目前对煤炭的主要勘探技术。三维地震勘探技术能将矿区内的断层直接反应出来，完全可以避免较大落差的断层，通过对断层的控制将能很好的完成安全高效的煤矿开采工作。通过勘探可以判断此矿区是否适合机械化开采作业，这项技术以其优秀的性能被广泛的运用于国内煤矿的探测中。
3.2地质雷达探测技术
地质雷达探测技术主要是利用高频电磁波对所属矿井的地质予以探测，通过电磁波的反射信号可以全面的分析地层的特征信息，地质雷达对于断层极为敏感，利用地质雷达探测技术将能够极大的加快施工速度，地质雷达探测比高分辨率三维地震勘探技术所探测的断层信息更为准确。
3.3钻探超前探测技术
在煤矿开采过程中会对施工的巷道打孔以排放瓦斯，通过瓦斯的排放情况进行分析便能够预测前方巷道的构造。这样就可以在前方结构较小的情况下预先采取措施，避免在小构造的环境中出现瓦斯超限的事故。
3.4无线电波坑透技术
无线电坑透技术主要功能是查明前方巷道的地质构造情况，通常大功率的坑透仪能够对巷道前方的工作面进行探测，以便对前方可能出现的情况采取相应的措施，这将有效的防止矿井中的瓦斯事故。
3.5覆岩破坏探测技术
在煤矿的开采过程中往往会导致其上方的岩石遭到破坏，岩石结构遭到破坏极有可能会出现坍塌的情况，另外岩石坍塌还可能导致含水层破裂对矿井造成了水灾的威胁。网络并行电法CT探测将能够利用预埋电极对所在施工面进行探测，避免岩层及含水层断裂而威胁开采的安全高效性。
3.6远距离超前探放老空区水
在煤矿开采过程中会采用探放水工程来建立巷道，而探放水工程会对施工造成较大的影响，并可能会导致老空区的煤层自燃，这将严重危害巷道工作面的安全施工。所以在巷道建立的时候通常采用探放和挖掘同时进行的方式，并根据老空区水的实际存在情况采取相对应的高效快捷的排水方式，即可以利用老空区水下方的巷道来开凿合适的放水孔，远距离超前探放老空区水将能够有效的避免煤层自燃并最大限度的减少对巷道施工的影响。
在复杂地质条件下对矿井进行安全高效的开采需要很好的地质保障技术，随着未来矿井深度的不断增加，对于地质保障技术的要求将变得更高。
【参考文献】
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复杂地质条件工作面 篇4
所谓综采, 就是“综合机械化采煤”的简称, 主要包括“破”、“装”、“运”、“支”、“处”这五个大体的工序, 并且对于这五个主要的工序来说, 全部都要实现机械化。另外, 并不是所有的地质条件都可以进行回采的, 只有煤层的地质条件相交来说较好, 地质构造少时才可以采用综采工艺。并且, 根据具体的煤层厚度以及煤层倾角的不同等, 所属的使用条件也不同。
1.1 综采条件
1) 如果煤层倾角<15°, 当煤层的厚度为1.3m~3.5m时, 开采使用的条件属于中厚煤层;当煤层厚度为3.5m~4.0m之间时, 条件属于厚煤层开采;当煤层厚度大于5m时, 此时采用的条件属于厚煤层一次采全高;
2) 如果煤层倾角<25°, 煤层厚度为3.0m以下时, 就属于经济型综采条件了。
对于不同的地域来说, 地质环境是不一样的, 但是, 总体上来说, 都有几个相同的特点:综采工作面的采深较大, 一般位于七层煤下方, 并且由于侵入了火成岩, 因此会有煤柱留下, 这样一来, 在进行下一层的回采时, 就会使得受到的应力集中。这是如果采用水力采煤的方式, 就需要将巷道设有一定的坡度, 方便溜煤。事实经验告诉我们, 只有当调斜开采的时候, 才能使得资源最大化的被挖掘开采出来, 这时的旋转中心应该设置在平巷的折向弯点处。
1.2 综采工作面的调斜技术
伪斜控制技术是综采工作面回采技术的重点, 如果伪斜的调整不得当, 刮板输送机 (用刮板链牵引, 在槽内运送散料的输送机。) 的固定就会不稳固, 出现上窜下滑的现象, 这会使得对于输送的管理变得很困难;并且, 这样很容易发生倒架、支架歪斜的现象, 顶板一旦失控, 就影响到煤矿的生产安全问题。因此, 伪斜超前距离是随着煤层倾斜角的大小变化而变化的, 二者之间的关系对于煤矿安全开采来说是很重要的。伪斜距离的正确应用以及合理调整, 既与顶底板的岩性有关系, 又与回采工序以及支架的性能有关。所以, 在进行伪斜回采的时候主要应该注意以下几个方面:
1) 严格的按照伪斜进行管理, 不可以让刮板输送机头部或者尾部有甩动, 避免发生歪架或者倒架的现象;
2) 对于采高要进行严格的控制, 不能出现支架登空的现象, 一定要使支架接顶严密, 同时还要有足够的支撑力;
3) 要加强对工程质量的监督管理。要保证刮板输送机能够平稳的运行, 并且支架要按照事先计算规定好的距离进行拉移, 务必保证支架位置能够成一直线;
4) 当煤层的倾角大的时候, 工作人员的应该尽量坚持让拉架以及输送机自下到上的进行。务必要按照顺序进行移架, 并且移开以后还要马上升牢升紧;
5) 一旦发现支架有歪斜, 就要及时的进行调整。但是当歪架的范围较大时, 此时应该把住一端逐渐对其进行调整, 并且, 在调整后, 还要对比伪斜控制标准, 保证使作业过程正规严格。
1.3 工作面的支护形式以及巷道设置
应该平行布置工作面的沿煤层走向的两巷壁, 并且, 切眼、两巷都要沿着煤层的顶板进行施工, 对于两巷的支护形式, 都要用到锚网梁和锚索, 二者联合搭配使用。
2 工作面进行回采时存在的问题
1) 工作面过断层时。如果在开始投产后出现了工作面过断层的现象, 那么, 因为受到了断层的影响, 就会增加全岩中对工作面支架的数量, 并且会对工作面的局部倾角有一定的影响。此外, 受到断层后的影响会使得工作面的两巷高度有所增加, 这会增大工作面的倾斜长度, 并且会使得工作面的上方带有小面回采;
2) 煤层采动以及煤柱的影响。由于对于综采工作面来说, 煤柱的应力较为集中, 因此, 对于这一段的煤壁会出现严重的片帮现象;并且, 受到了工作面上方的煤层采动的影响, 不能使压力趋于稳定的状态, 因此, 工作面的两帮以及顶底板的移近量较大。
3 控制正常生产的技术措施
3.1 加强对于过断层的处理办法
1) 要控制断层处的回采层位。为了减少因为断层落差而造成的局部工作面倾角增大的情况, 因此, 在出现工作面过断层时, 应该采取下盘破底和顶煤的措施, 上盘应该采取破顶的方法, 并且要对工作面的刮板输送机进行随平处理, 以保证支架有一个良好的状态, 使其运输系统保持正常;
2) 放炮来松动岩体。以霍州煤电集团汾河焦煤公司回坡底矿西区10-109综采工作面为例, 该工作面断层处揭露的泥岩和粉砂岩, 它的质地很坚硬, 如果采取硬割的方式, 会损坏采煤机, 因此, 对于那些处于断层影响范围内的岩石来说, 首先要进行松动爆破处理。这样一来, 不仅可以保护采煤机, 还可以加快采煤速度, 提高了整个工程的进度;
3) 安设柔性的防护网。对于工作面断层的落差来说, 一般是很大的, 并且, 影响范围很广, 倾角的幅度也很高, 容易出现滚落煤块打伤人的现象, 因此, 通常在人行道和工作面之间会设置一层柔性的防护网, 目的就是保护工作人员的生命安全。对于这层防护网来说, 一般都是采用尼龙绳编制的, 对于网的具体设置, 通常是下端固定于输送机的栏杆上, 而上端则是固定于支架的起吊环上, 而中间则还需要用吊钩连接并固定, 以使网一直处在一种紧绷的状态;
4) 菱形金属网的铺设。对于这种金属网的铺设, 目的就是预防漏顶事故, 一旦发生漏顶事故, 就会造成冒顶事故或者支架歪斜, 这些情况都会影响到对于断层支架的铺网工作的进行。要注意的是, 在铺设金属网时, 要将旧网至于上方, 新网至于下方, 并且在网和网之间, 需要用到铁丝进行连接, 使之成为菱形形状;另外, 还要在顶梁与金属网之间放置一根半圆木, 这是为了保证在降支架的时候金属网不会下坠, 避免出现撕网的现象。
3.2 加强对于出口小面的管理
1) 要保证小面的工程质量。小面是位于工作面的上端的, 因为会受到移架的影响, 所以距离小面顶板的通常不容易控制。基于此, 对于小面单体的主旨来说, 必须要保证压力足够, 一般初撑力不应该小于12MPa;
2) 人员要足够。对于综采工作面的回采工作来说, 进度是非常快的。因此, 如果不能保证工作面上方的小面的供给, 就会制约到工程的推进速度。所以, 对于小面的制作工作, 应该配备足够的技术人员, 务必要保证其进度。
3.3 加强对于工作面的片帮控制
对于综采工作面来说, 如果不能对其片帮现象进行及时的处理和控制, 就会引发冒顶事故。目前来说, 以山西焦煤霍州煤电集团汾河焦煤公司回坡底煤矿为例, 最常使用的方法:
1) 对于煤层厚度为1.3m~3.5m时, 控制片帮主要采取加强工作面顶板管理, 移架后, 及时将支架进行升架补液保证支架接顶严实, 并且, 及时将支架护帮板打开以便于更好的保护煤壁。对于片帮严重地段, 采取超前带压移架;
2) 对于煤层厚度超过3.5m以上时, 控制片帮采取注浆措施较好, 在煤体上打眼, 然后注入马丽散, 作用就是对其加固。打眼时, 要沿着工作面倾斜的方向, 每隔4架注一次孔, 并且, 注浆的孔要在顶板以下1.5m的位置, 并且要按照10°左右的角度沿着煤层的垂直煤壁进行布置。注浆的标准是使得单孔的压力能够达到设计好的注浆压力, 并且要能够稳定1min以上, 当周围壁窜出浆液后, 可以停止注浆了。要注意的是, 打眼的深度应该在8m左右, 并且每当推进6m后都要开始进行下一循环的操作。
3.4 控制工作面的刮板输送机的上窜下滑
在发生过断层时, 工作面的倾角可能会达到40°或是更大, 在这种情况下, 对于工作面的输送进行控制就显得尤为重要了, 一定要避免出现上窜或是下滑现象的发生。并且, 在生产期间, 需要员工根据工作面上变化的角度随时的调整输送装置, 通过调整机头机尾等来达到输送带与工作面之间更好的配合关系。在控制工作溜子上窜下滑还可以采用经验调斜计算公式S=L×tg2/5α (S—斜距、L—工作面长度、α—工作面倾角) 得出的斜距进行工作面调斜。
3.5 加强两巷的加固以及修护工作
两巷发生严重变形时, 会引发严重的事故, 因此, 必须要事先对两巷变形量进行实地考察, 并在可能会出现变形的地方进行卧底修护或者是直接进行刷帮挑顶的工作, 就是要保证两巷能有足够的断面来满足通风、行人以及运输等等一些列的需求。
4 结论
进行复杂的地质条件的综采工作面进行回采工作时, 对于设备以及人员技术水平的要求是非常高的, 由于其危险系数也很高, 因此必须引起相关人员的重视。首先, 就是要对影响回采工作的地质因素进行认真的分析, 一定要及时发现隐患, 并要采取切实可行的措施进行补救, 要能够将综采工作面的生产优势充分的发挥出来。企业想要实现高效的生产, 就必须要突破传统的开采方式以及开采工艺, 要利用现代的技术以及设备进行科学的勘测, 为安全开采煤矿提供安全的保障和可靠的数据。随着开采技术的发展和进步, 机械化的采、掘技术已经成为了主流, 并逐渐显现出其独特的优势, 提高了工程的进度, 也给企业带来了巨大的效益。
参考文献
[1]曲华峰, 石金鹏.矿山地质环境治理问题研究[J].科技创新导报, 2011 (1) .
[2]贾玉馥.港口工程地质勘察方法评述[J].中国水运 (下半月刊) , 2011 (1) .
复杂地质条件工作面 篇5
张志新 周小林
(贵州徐矿矿业有限公司)摘 要 主要探讨了复杂条件下多断层簿煤层综采设备在贵州徐矿花秋矿业有限责任公司的成功应用，并对其配套设备进行了技术改造，使综采工艺适应断层变化。
关键词 三机配套 簿煤层综采工艺 海德拉滚筒 断层
一、工作面概括
贵州徐矿花秋矿业有限责任公司1302工作面+550水平东一采区，走向长度1250m，倾向长度166m，煤层平均厚度0.98m，煤层倾角10~25度，平均16度，揭露落差1.5m以上断层分别为轨顺23条，运顺29条，切眼8条，工作面三机配套为：MG-2×125/571-WD型电牵引采煤机，SGZ-730/400型刮板运输机，ZY3300/09/21型液压支架。
二、簿煤层综采工艺适应性技术 解决液压支架适应性技术
（1）支架为支撑掩护式，采用了整体顶梁，二柱支撑满足了大伸缩的要求，工作面支架带有伸缩梁，对顶板破碎带能起到有效支护。
（2）为减少支架尾梁连接处摩擦力和漏矸，支架下井前对支架进行了加焊厚度50mm的钢板覆盖在连接处，保证了支架的稳定性。
（3）选用直径35mm，承载工作面压力35mpa，对支架管路进行重新改造，合理布置液压管路系统，安装在立柱与尾梁之间，加大了人、机空间。
（4）对支架推拉杆进行了技术改造，安装了抬高千斤顶，可以有效防止支架钻底，便于工作面俯采与仰采
（5）用厚5mm的钢板，对支架底座箱进行覆盖，对推移千斤顶进行了保护，减少了支架浮矸遗炭的清理工作，解决采煤机装煤效果问题 结合薄煤层开采的技术特点，对采煤机以下几个方面进行了改造：
（1）调整了煤机滚筒的一轴、二轴，提高了煤机滚筒的旋转速度，提高了装煤效果。（2）采用了海德拉滚筒和刀型截齿，提高了装煤效果好；提高煤炭块煤率；喷雾降尘效果好、抑制发生摩擦火花的风险，延长截齿寿命；减少了截割阻力，降低功率消耗；齿座、截齿、喷嘴、耐磨块由德国进口，刀形截齿滚筒只消耗截齿，不消耗齿套、齿座，降低了成本，提高了性价比；强力矩形齿座焊接在端盘、叶片内，与叶片边缘齐平，并有耐磨板、耐磨块保护，强度高于镐形滚筒，可切割夹矸以及过断层；截齿和喷嘴可快速更换，减少维修时间；刀形截齿切割深度大于镐形截齿，割煤效果好，可提高牵引速度；对采煤机摇臂及整机起到保护作用；海德拉刀形截齿滚筒还可以在一套滚筒上通过改变截齿的安装排列，成为强力破岩滚筒和割煤滚筒，增加了使用功能。
（3）安装了可调整的煤机档煤板，适应了煤层倾角变化，调整采高。解决运输机适应性多坡度变化问题
对刮板输送机主要在以下几个方面进行了改造：（1）采用了SGZ-730/400薄煤层刮板输送机中双链传动结构，使工作面出现矸石漏顶现象的大负荷输煤条件得以改善；
（2）降低机头、机尾过度槽高度，改善了采煤机对机头、机尾煤壁的截割条件；（3）加强了铲板、电缆槽架、牵引排销等处的联接结构，适应了地质变化，刮板运输机多倾角现象。解决液压支架与刮板运输机下滑技术方法（1）若支架重量G沿倾角的分力大于支架与底板间的摩擦力F,就产生侧向移动，下滑力F可以按以下公式计算：
F=G（sinα-fcosα)式中：α为煤层倾角；
f为金属沿岩面的摩擦系数，可取0.27。
当煤层倾角大于临界值α支架就要下滑。
（2）为解决这个问题，采用调斜工作面，具体公式： t=Ltg2/5α
式中：t为下巷超前上巷距离； L为工作面的倾向长度；
α为煤层倾角。
工作面下巷超前上巷，使其伪斜开采，使工作面支架和刮板运输机的下滑力与上推力平衡，减少支架和运输机的下滑幅度。
（3）在工作面的下方第一个支架用2根单体打支撑柱，工作面运输机说第三、第六节溜槽用单体打压柱，利用支架间侧护板保证支架不下移。5 调采比例的确定
（1）合理地确定工作面的调采比例,对于保持工作面的工程质量, 顺利达到调采目的是一个不可忽视的重要因素,依据调采公式选取调采比例: B = LK /D = 166×0.5 /15 = 6 其中 L为工作面长;166m，D为相距两次拉茬点的距离，取15m;K 为顶板完整系数, 由于工作面断层较多, 顶板变化越多系数越小，k为0.5,.因此,工作面调采初期比例为1：6, 即工作面上端头每推进1 m,下端头推进6 m。
（2）合理控制溜子的超前量，调整支架与溜子的角度，保证采煤机工作面割直、割平。（3）合理控制采高，保证三直两平，加强顶板控制，防止冒顶。
（4）推溜时，确保顶溜千斤顶的行程达到标准要求；工作面若出现局部不直现象时，应及时移架或移溜。6工作面过断层方法。
（1）调整工作面与断层间夹角；采煤机割煤过后及时移架，管理好顶板；工作面支架进行超前支护；控制好工作面周期来压；若端部出现局部冒顶时，要及时挑顶护顶；带压擦顶移架；煤壁打设木锚杆，以防片帮；必要时，在支架上安设工字钢作前探梁。
（2）调整两侧的坡度，调整运输机上下变化坡度适应构造变化，适当破底，确保轴向两侧坡度平缓；随时调整支架，防止支架歪斜。
（3）顶板为灰岩，普氏系数为8.5，煤机不能硬过，采用风钻打眼，放炮进行破岩，利用煤机进行装矸。
三、结论
(1)通过采取以上技术改造,杜绝了工作面输送机和液压支架的上窜下滑,工程质量动态验收达到优良标准.（2）保证了工作面各工序最佳匹配，提高了工作面开机率，实现了安全有序生产，极大减少了生产事故。
复杂地质条件工作面 篇6
【关键词】地质条件；薄煤层；综采工艺；应用
随着我国煤炭需求量及开采量的增长，原有矿区的厚煤层煤炭资源储量也日益贫乏，企业开始将视线投向以往不愿开采，或认为无经济效益的薄煤层开采上。为了提高薄煤层的开采量，煤矿企业纷纷开展起了薄煤层的综采工艺研究。由于薄煤层空间受限，综采工艺研究的重点确定为开采设备的选择及回采工艺，笔者从事薄煤层开采已有多年，在实际工作中，在结合自身实际的情况下，对复杂地质条件下的薄煤层综采技术进行了大胆地改革与创新，并取得了一定的成效，为矿区其它矿井的薄煤层综采提供了参考依据。
1.薄煤层开采中存在的问题[1]
目前，我国的薄煤层开采以长壁采煤法最为常见，由于薄煤层的开采厚度<1.3m，与中厚层与厚煤层相比，薄煤层的综采仍面临以下问题：（1）薄煤层综采工作面采高低，设备移动困难。当薄煤层开采工作面的最小采高<1.0m时，开采人员要想出入工作面就存有一定的困难，更不用论及在狭小工作面内进行作业的难度了，另外，薄煤层的开采空间与尺寸会使采煤机械与液压支架受到限制，设计难度较大。由于施工环境的限制，液压支架立柱不得不进行双伸缩或三伸缩，无疑增加了生产成本。（2）掘进速率低，工作面接替紧张。随着采煤工艺的发展，工作面的推进速度要比以往大为增加，薄煤层的回采通道为半煤岩巷道，但实际中的掘进方式与厚煤层相比无明显变化，仍沿用打眼、放炮、人工装卸，导致掘进速率低下，工作面接替工作紧张。（3）煤层厚度、断层等地质构造对薄煤层开采工作面的布置造成极大的困难。4.薄煤层采煤工作面的机械化投入比例高，所获经济效益不如厚煤层开采。薄煤层综采工作的设备投资不会低于中厚煤层的综采。可见，积极探索薄煤层的综采工艺是实现高效煤炭开采的有效途径。
2.复杂地质条件薄煤层综采工艺
2.1开采设备的选择
挑选合适的开采设备是实现薄煤层综采机械化的关键，要想选择符合开采工作面环境及开采技术条件的设备，就必须遵循以下原则：设备体积小，以适应薄煤层的空间限制，降低破顶、破底情况的发生，提升回采效率；采煤机应具有较大功率；支架拥有足够的支撑力，以应对矿山压力；要符合矿山的设备条件。
采煤选用MG200/456-WD型薄煤层双滚筒电牵引采煤机，功率456kW，牵引力350kN， 该机用于煤层厚度为1.2m-2.0m的薄煤层综采工作面，具备完善的保护及故障诊断、记忆功能，为加大装机功率，截割部采用双电机布置方式，可采较硬煤质。
据我矿区往年的矿压资料得出，薄煤层顶板来压步距为8-13m，来压强度为0.25-0.43MPa，据此，支护设计采用ZY2000/07/14型掩护式液压支架，支架适应的支护强度为0.509MPa，经计算，我矿区薄层煤的综采工作面的每架支架合理工作阻力应>1254.89kN，而选用的ZY2000/07/14型掩护式液压支架的额定工作阻力为2000kN，满足开采要求。所用的支架强度要明显大于矿山的来压强度，适应支护要求。
考虑到我矿区的薄层煤综采工作面不规则，如按照传统的运输方式将输送机头安装在下巷，在工作面推采过程中会频繁掐损机头，将给开采带来极大的困难与安全隐患。我们根据这一情况，将工作面输送机布置为上拉运煤，提高了输送机缩短或延长的灵活性；在工作面推采过程中，我们也遇到过工作面中部存在一条落差大约4.5m的正断层，经过多方研究论证后，我们将工作面输送机在断层以下10米处掐开，安装两个40T机尾相搭接，将工作面分成上下两段，上段进行沿空留巷，下段进行扇形采煤，扇形回采旋转60°左右，从而降低了在断层处打眼放炮所带来的安全隐患，降低了开采人员的劳动强度，提高了开采效率和煤炭回收率。
2.2回采工艺
我国薄煤层多数采用高档普采法，生产效率及经济效益均较低下，采煤方法一直困扰着薄煤层的开采和利用。某些矿井虽然投入了综合采煤设备，但“三机”装备的配套性不高，导致工作面的生产能力无法提高。薄煤层的煤层厚度多小于1.3m，且煤层硬度系数多为3-4，采煤人员进入工作面或在内作业、设备的移动均较困难，而回采通道多为半煤岩巷，综合开掘设备无法投入，煤层的厚度、角度、褶曲、断层等地质构造也对采煤的方法影响极大。我们考虑到本矿区工作面可能受穹隆地质结构与倾斜方向断层的影响，工作面根据断层倾斜方向采取条带布置，考虑到实际的开拓水平与工作面的排水现状，决定采取倾斜长壁仰斜开采技术，最后确定倾斜长壁仰斜法为采煤法，采用大采高回采工艺，一次采全高，采高控制在1.0-1.4米内，一般情况下为1.1米[2]。
落煤使用MG200/456-WD型薄煤层双滚筒电牵引采煤机， 自工作面的端部斜切进刀，往返一次割两刀；由采煤机自动装煤，配以适当的人工来清理浮煤；工作面运煤采用SGZ730/320型可弯曲刮板输送机与SGW-150C型刮板输送机；使用三台SGW-40T型刮板输送机+一台SPT-800型带式输送机在溜子道运煤；工作面采用ZY2000/07/14型掩护式液压支架给予及时支护，上、下两个安全出口采用单体液压支柱+金属铰接顶梁配合支护。破底处理，当工作面的煤层厚度较小时，开采的推进过程中需进行相应的破底，由于底板本身较为坚硬，可采用人工爆破进行破底；装煤方式：由于采煤机的装煤效果差，回采流程中可增加煤机由机头向机尾返空刀装煤工序与推溜工序同步进行的作业方式，加以人工清理机道中残留少许浮煤，可有效防止溜子推不到位而上漂的现象。
3.结论
通过不断学习先进的采煤工艺与自主创新，我司成功推行了综采厚度为1.1m的薄煤层开采技术，并探索出了一条适合我矿薄层煤开采工艺，自此，我司矿区工作面的安全系数实现了质的飞跃，尤其在地质结构复杂、顶板破碎的特殊开采环境下，顶板事故的发生率显著减少，极大地保障了工作面开采人员与设备的安全，工作面的支护防护、割煤、放顶、运煤等实现了机械化，除浮煤需进行人工清理外，其他工作由机械化代替人工操作。与高档普采相比，人员的劳动强度大为降低；产量得到提升；新式采煤机与刮板输送机的使用还增强了设备的适用性。总而言之，在采矿设备制造技术不断提升的背景下，我矿区积极引进各类新型的大功率、高效能的工作面设备，根据矿区煤层赋存实际，在因地制宜原则的指导下挑选合适的采煤机械，采用上述综采工艺，实现了对薄煤层的高产、高效开采，使经济效益得到了显著的提升。
【参考文献】
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[2]苏俊彦，李光荣，李明，唐强，兰川.极薄煤层综采技术的研究与应用[J].工矿自动化，2011（09）：36-37.
复杂地质条件工作面 篇7
关键词：综采工作面,旋转回采,复杂地质
1 工作面概况
淮北矿业集团临涣煤电公司Ⅱ726里综采工作面位于西翼的二下采区, 煤层平均倾角12°, 随回采倾角逐渐变缓, 到机巷拐点附近时, 倾角约8°左右;工作面倾斜长度为153m。煤厚0.7～3.3m, 平均厚度2.12m, 直接顶为粉砂岩, 平均厚度9.37m, 直接底为泥岩, 平均厚度为3.42m, 采用单一走向长壁采煤法, 顶板随拉架自然垮落。工作面主要设备布置见表1。
工作面断层构造较多, 对旋转回采影响较大的主要是两条断层, 分别为:Ⅱ2F15断层:产状700 ∠650, H=3.6m;510 ∠500, H=1.5m断层。
2.1 工作面旋转回采遇到的问题
⑴机巷转载机的过渡:由于转载机的弯曲度很小, 应视为整体设备, 整体过机巷拐点较困难, 必须预先考虑好解决办法。
⑵工作面在旋转采煤时, 主要是甩上段, 要提前考虑到运输机下滑。
⑶确定甩采位置, 测算出旋转采煤时, 风、机巷的进度比。
⑷旋转采煤时, 极易造成支架挤架、咬架现象, 要制定防止挤、咬架和调整支架的措施。
2.2 旋转回采遇到的问题解决措施
⑴当刮板机的长度变短为10m时, 将刮板机拆除, 缩短机巷一部皮带机尾, 把里段机巷的转载机移到外段机巷内, 然后把拆除的刮板机安装在转载机的机尾, 当刮板机长度逐渐变短直至不能出煤时, 将刮板机拆除, 使转载机向后移动, 和工作面运输机搭接出煤, 进入正常出煤阶段。
此时遇到的难点是转载机如何移到二部皮带机巷, 因转载机的长度为50m, 而转载机又基本不能弯曲, 巷道的宽度为3.6m, 加上上帮扩的帮, 巷道的净宽仅4m。由于当时考虑不充分, 当转载机移过机巷拐点将近一半时, 转载机机头抵住了外段机巷的上帮, 机尾抵住了里段机巷的上帮, 机身卡在了机巷拐点的下帮, 导致转载机不能顺利的移到一部皮带机巷, 我们当时采用了两种方法进行了处理, 一是把转载机的机尾紧链装置卸松, 使绷紧的链条松下来;二是在破碎机后方卸松转载机两帮的缝合螺栓, 相当于将转载机分成了两段, 使转载机可以弯曲, 这样就把转载机移到了预定的位置。
⑵综采工作面正常推进时, 工作面运输机上窜下滑容易控制, 一旦甩采时就容易出现运输机上窜下滑问题。该面主要是甩上段, 主要是解决工作面运输机下滑问题, 我们主要采取了二种办法:一是在甩上段之前, 我们采取先甩机头, 使工作面车先上窜到最短点 (转载机拔到紧贴机巷上帮时, 工作面运输机与转载机合理搭接出煤, 此时工作面运输机机头最短) , 再开始甩采工作面机尾;二是甩采期间采取单向移工作面运输机, 即全部从甩点向机尾移工作面运输机。
⑶确定合适的甩采位置, 就可以确定机、风巷的进度比。在以往的甩面及旋转回采中得出经验, 此面应距机巷拐点6m开始进行甩采。有两种方法可以确定机风巷的甩采比例, 一是:由于机巷旋转29° (接近30°) , 我们按30°的直角三角形原理, 可以得知:当工作面机头不动, 风巷的甩采进度只要接近工作面斜长的一半即可将工作面甩正。该工作面斜长为153m, 风巷至少要多推进70m, 工作面才能甩至垂直机巷 (因正常回采时机巷要超前风巷5m左右回采, 所以风巷只要甩采65m左右就可以了) 。考虑到甩采期间会出现挤架、咬架现象, 甩采时必须适当地采通硐, 以便调整支架位置和方向。所以我们采用了旋转回采, 工作面必须在距机巷拐点6m时开始甩采。
这样, 甩采期间机、风巷的进度比就可以算出为6:66=1:11。二是采取作图法, 从图上直接量出机风巷的推进距离, 计算出进度比为 1:11, 与上面分析相同。
⑷甩采时支架容易发生挤、咬现象, 我们分三个阶段对支架进行调整, 来预防支架挤、咬现象。
初调阶段:采煤机割通刀, 不得在工作面中部返刀, 采取从机头向机尾单向移车, 控制工作面运输机下滑, 严禁从中间向两端移车或从机尾向机头移车;
在旋转回采过程中, 为防止茬口处工作面支架位置不正, 推移杆倾斜角度大导致推移困难, 或出现挤架、咬架现象, 可在甩面推移工作面运输机时略使中部^超前。
调采阶段:在甩面过程中要根据情况及时调整支架的状态, 使之和工作面车垂直, 每次割完煤, 都要从机尾开始, 由上向下逐架调整支架的尾部, 使支架的尾部上摆一定的角度, 这样在下次移架时支架就会改变运行轨迹。
调整阶段:当工作面甩采到预定的甩采线时, 应多进通刀, 全面调整支架的状态、间隙、高度和工作面运输机的直度, 把工作面支架调整到良好状态, 进入正常回采阶段。
3 旋转回采成功的经验
本次旋转回采达到了理想的效果, 支架没有出现挤架或咬架现象, 工作面运输机一直保持在平、直的良好状态, 没有发生顶板冒顶等事故。
4 技术经济意义
⑴综采工作面采取甩采技术, 即省去综采工作面的改造、搬家、收作、安装等一系列的繁琐程序, 又节省了大量的人力物力及各种费用的支出, 具有巨大的经济效益。
复杂地质条件工作面 篇8
关键词：综放工作面,大倾角开采,经济效益
龙煤鹤岗南山煤矿近年来开采深度逐年增加, 同时伴有煤层倾角大以及地质条件负责等问题, 严重制约生产。南山煤矿综采一队在开采北五外区15-2层四分段下块时面临了这一问题, 经采取有效措施, 克服了这一困难, 实现了南山煤矿常规设备综放面在地质条件复杂、大倾角环境下安全开采的历史性突破。充分发挥了综合机械化放顶煤工作面生产能力, 保证了南山煤矿高产、高效矿井的持续、健康、稳定发展, 为南山煤矿综放面进一步发展奠定了坚实的基础。
1 工作面概况
1.1 综采一队北五外区15-2层下块是走向长臂工作面, 采用综合机械化放顶煤采煤工艺, 采区构造比较复杂, 煤层分叉, 裂隙及小断层发育。
1.2 工作面设备
采煤机MG-150/375-W 1工作面150×2+75 6 (m/min)
前部运输机SGZ-630/180 1工作面90×2 0.92 (m/s) 400 (T/h)
后部运输机SGZ-730/320 1工作面160+200 0.92 (m/s) 700 (T/h)
2 煤层倾角及地质条件对生产的影响
2.1 煤层倾角过大会导致工作面顶板压力下移, 支架失稳、出现歪架以及倒架等现象。
2.2 工作面倾角大, 机械设备稳定性较差。
2.3 工作面倾角大, 导致工作面斜长增加, 加大支护工作量。
2.4 在大倾角工作面的工人, 发生事故的几率将增加。
2.5 顶板维护困难, 容易发生抽顶漏顶现象。
3 安全管理措施
3.1 人员防护、安全管理措施:
工作面坡度达到25度以上时, 在工作面每隔20组支架设一道挡飞块防护网, 防止产生飞块伤人。采煤机割煤、工作面移架期间, 任何人员不得在下部架前人行道内行走和作业。当工作面倾斜加长时, 及时增设并联顶梁滑移支架支护工作面上端头。在没有上并联顶梁滑移支架之前, 可临时采用单体液压支柱和成对工字钢梁支护端头, 工字钢梁长度4m, 每根工字钢梁下打4根单体支护, 每对钢梁之间中心距0.8m, 沿走向分前后两组, 沿走向交替迈步前行, 一次迈步距离0.6m, 前后两排重迭部分不小于0.6m, 变形的钢梁及时更换。
3.2 过断层安全管理措施:
工作面断层处如果片帮, 超前移架后及时伸出前伸缩梁护住硬帮顶板并伸出护帮板护住硬帮。若片帮较宽不能完全护顶时, 在支架前梁上方撅圆木或工字钢梁护顶, 梁下使用单体打靠帮柱, 单体绑牢防倒绳。或使用单体打戴帽点柱顶子, 柱帽长度大于1.5m, 作业时坚持敲帮问顶制度, 设专人观察顶板状态, 发现危险及时撤到安全地点, 严禁空顶下作业。
断层处如冒顶时, 作业人员应在护顶下施工。处理抽顶时, 首先清理好退路, 设专人观察硬帮和顶板状态。断层处支架采高不准超过2.0m, 断层处严禁支架滞后。
如断层处局部破岩石, 采取放振动炮方法处理时。
3.3 大倾角、复杂条件时安全措施。
采机割煤时必须保持硬帮煤壁成一条直线, 工作面采高保持2.2~2.4m, 严禁超高回采。坚持滞后采煤机10~15m移架, 超过15m要停机移架。当顶煤破碎地段要超前移架, 可在采煤机前滚筒割煤后3~5m, 提前移架, 直至一架一割一支护。必须严格控制硬帮片帮和冒顶, 严禁重复升降支架造成顶板大面积冒落。
移架时作业人员站在架箱内安全地点, 面向煤壁, 采取本架操纵方式, 严禁将身体探入刮板输送机挡煤板内脚蹬支架底座前端或站在推移联杆上操纵支架。
移架时该组支架上下各5组支架架前严禁有人作业, 移架时可略微降柱 (一般降50~100mm) , 不准降柱过多, 防止支架间造成咬架现象, 然后立即带负荷擦顶板移架, 严禁多次升降支架活动顶板, 造成硬帮片帮冒顶。
移架时如发现阻力过大, 应查明原因及时采取措施处理, 不准强行操作支架。当需要单体配合辅助调架、移架时, 采用远方操作方式 (将高压管一头接到支架操纵阀上, 将单体略微给压支撑支架, 然后将支架操纵阀打到“0”位, 打开并固定单体注液枪, 最后人员离开单体, 利用支架上的操纵阀操作单体) , 人员必须离开单体距离5m以上并站在支架内, 避免单体支滑伤人。
工作面硬帮严禁留有空顶悬顶。每组支架安装一块护帮板, 当硬帮出现片帮现象时, 伸出支架前伸缩梁和护帮板仍接触不到硬帮煤壁时, 可在硬帮打好戴帽点柱顶子护住顶板, 然后在每组支架前梁上窜两根圆木, 将支架升紧升靠顶板。硬帮作业人员严格执行敲帮问顶工作制度, 严禁空顶下作业, 只准在顶板支护完好的地点作业, 并设专人观察顶板及硬帮状态, 发现危险及时撤到安全地点。
上下端头及上下排头支架连接处必须铺设顶网, 金属网必须铺设到上下排头第二组支架顶梁上, 金属网沿倾斜搭接0.2m, 沿走向对接。联网前严格执行敲帮问顶制度, 人员要站在斜上方用长把工具将顶板及硬帮松动离层的煤岩块撬掉。当硬帮片帮时, 在硬帮打好临时戴帽点柱顶子护住顶板, 作业人员在护顶下铺网、联网, 网与网之间必须双丝双扣, 逢眼必联, 不准出现扯网兜网现象。铺网、联网时严禁操作支架, 联完网后需伸出支架前伸缩梁和护帮板时, 架前严禁有人, 必须由移架工操纵支架。
工作面一旦发生冒顶现象时, 采取在相邻两组支架前梁下吊两根工字钢梁方式护顶, 并在钢梁上使用圆木将顶板封严。钢梁下使用单体打靠帮柱, 单体绑牢防倒绳, 严禁使用失效单体支护, 发现失效单体及时更换。
端头并联顶梁滑移支架必须升牢升靠顶板, 临时加打的单体必须绑牢防倒绳, 发现失效的单体及时更换。
4 结论
复杂地质条件工作面 篇9
东坡煤矿地质构造异常复杂,断层、成组成群揭露且遍布各采区。2003年综采队共过落差大于3.0m以上的断层4条,其中4.0m断层一条、2.0～4m三条,长轴最大80m,短轴最大30m。影响工作面推采一年多。并且2004年上半年掘进一队共过断层9条,其中1m以上的断层5条,过冲刷构造1个,使掘进工作面过薄煤100米,综采共过2m以上断层3条。为减少搬家,缓解采掘衔接紧张局面,提高煤炭采出率,经过对深孔松动爆破技术进行攻关,在实践中不断总结深孔松动爆破的各项技术参数,为综采工作面顺利通过地质变化带,完成矿井各项生产指标发挥了重要的作用。
2 深孔松动爆破技术
松动爆破分为深孔和浅孔2种。深孔松动爆破一般用于煤巷或半煤岩巷掘进工作面,以及采掘工作面遇到断层、陷落柱等复杂地质构造条件下,钻孔直径一般为40～60mm,深度8～15m。松动爆破是指充分利用爆破能量,使爆破对象成为裂隙发育体,不产生抛掷的一种爆破技术。
3 深孔松动爆破技术参数的确定
3.1 最小抵抗线的确定
炸药在岩体中爆炸,根据爆炸对岩体的破碎效果分为压碎圈、松动圈、震动圈,在松动圈内,爆破产生的冲击波和爆生气体将岩体碎裂成裂隙体。
3.1.1 松动圈半径的计算公式如下:
式中Rp:松动圈半径;P:应力波初始径向应力峰值,p=p0D12;α:应力波衰减值,;D1:炸药爆速,m/s;p0:炸药密度,kg/m3;rc,rb:药包和炮眼半径,mm;St:岩体抗拉强度,MPa;v:泊松比;n:压力增大系数,8～11。
3.1.2 最小抵抗线的确定。
炸药在一定深度内自由面爆破,当最小抵抗线大于松动圈半径时,形成压缩爆破(内部爆破);当最小抵抗线小于松动圈半径时,形成松动爆破;当最小抵抗线等于松动圈半径时,形成松动爆破。因此,在实践中确定最小抵抗线为松动圈半径。
将试验数据D1=3600m/s,p0=1000kg/m3,rc=25mmrb=28.5mm,St=4.5MPa,v=0.36,n=10代入上式Rp=1323mm,因此确定炮眼间距为1～3m。
3.2 炮眼深度
炮眼深度应考虑钻眼效率和良好的爆破效果,考虑施工设备和施工技术水平、劳动组织等因素,还要便于施工组织和管理,由于正常生产时每个圆班综采推进距离为9刀,每刀截深0.6m,即推进距离为5.4m,考虑到减少生产班的影响因素,确定在检修班钻眼爆破,确定炮眼深度为5m,在考虑机掘过构造时,可适当将炮眼深度调大,确定为8～16m。
3.3 炮眼装药量计算
松动爆破必须控制药量,以达到既能松动好岩体,又不致于崩散岩体的效果,装药量与待爆破的体积、岩体的可爆性、炸药的类型、炮眼填塞情况等因素有关。
每孔装药量Q的计算公式如下:
式中Q:每个炮眼实际装药量,kg;e:主要换算系数,即爆力系数,取1.0～1.3;q:标准条件下爆破每单位体积所需炸药量,一般取0.2～0.35kg/m3;g:爆眼堵塞系数;L:炮眼深度,m;w:最小抵抗线,m;nc:炮眼深度对炸药消耗量的影响系数。
将e=1.0,q=0.35,g=1.2,L=5.0,w=1.5,nc=1.3代入式(2)计算得每孔装药量Q=4.36kg,实践中根据岩体岩性及实际爆破效果调整实际每孔装药量为4～5kg,机掘巷道采用深孔松动爆破时,据眼深调整每孔装药量为5～16kg。
4 现场应用效果
东坡矿采用的深孔松动爆破炮眼布置沿岩石中部布置如图1所示。其它爆破参数为:钻眼使用3kW隔爆岩石电钻,Φ42mm三翼钻头,成眼直径57mm,炮眼间距3.0m药卷直径32mm,药卷长度20cm,每卷质量200g,每孔装药20卷共4kg,装药结构如图2所示。使用2号抗水铵梯炸药,正向集中装药,雷管为瞬发电雷管,导爆索延时引爆,炮眼内其余部分用黏土封实,将雷管和导爆索绑在一起,雷管外封泥长度不得小于0.3m,总的封泥长度不得小于1.0m,爆破顺序为由尾到头依次进行,每次拉1个眼。
在不同条件下经过多次的试验,东坡矿已总结出一系列的深孔爆破技术参数,具体情况见技术1
5 存在的问题和措施
5.1 存在问题
在综采工作面如直接采用深孔松动爆破技术,容易出现爆力过强而损坏顶板,导致顶板事故的发生;分段装药时封泥严实程度对于爆破效果非常关键;由于各地点的具体条件不同,深孔爆破参数的选择也需要根据具体效果来修正,因此在使用深孔爆破前应先采用验浅孔爆破技术来确定顶板条件及岩体情况;此外在爆破过程中岩体抛掷不可避免,要做好爆破附近设备的保护工作。
深孔爆破技术还存在着炮泥封不实,综采采用深孔松动爆破时对支架液管、阀板造成损坏,尽管采用了用废旧皮带包严支柱活杆、支架立柱前和前梁千斤挂废旧皮带等措施,但效果不是很理想。
5.2 改善爆破效果方法及措施
改善爆破效果方法是提高爆破的有效能量利用率,具体措施是①合理利用或创造人工自由面;②采用毫秒微差挤压爆破;③分段装药爆破;④采用不耦合装药;⑤保证堵塞长度和堵塞质量。
6 结语
深孔松动爆破技术在过地质构造中的应用,取消了以往综采遇地质构造必须重开切眼搬家,有效地缓解了东坡矿采掘衔接紧张的局面,提高了煤炭采出率,做到了精采、细采,掘进队应用此技术不但保证了月进400m的速度,而且极大地保护了机组设备,创造了明显的经济效益。
参考文献
[1]、吴美林；松动爆破的浅析：煤矿安全；1983年02期。
复杂地质条件工作面 篇10
1.1 煤层情况
该工作面煤层厚度2.8~4.5m, 平均煤厚3.1m, 为复杂结构煤层, 在煤层中下部距离底板0.6~1.1m处, 有一层厚约0.1m的粉砂岩夹矸, 为无烟煤。
1.2 顶底板状况
本面北部煤直接顶板为中砂岩灰色, 以石英为主, 长石次之, 下部含泥灰团块, 分选好, 钙质胶结, 厚度21m, 南部直接顶灰黑色粉砂岩, 泥质胶结易破碎, 厚0~7m, 局部有细砂岩, 灰黑色;底板为灰黑色粉砂岩, 泥质胶结夹细砂岩薄层, 薄层状, 水平层理, 厚度5m。
1.3 地质构造情况
本面在掘进过程中共揭露出17条断层, 其中上巷6条, 下巷3条, 中间巷7条, 其中过F12断层有冒顶, 切眼1条, 由于落差较大有10米全岩巷道, 破顶总长30米, 造成切眼大于30°坡的巷道有37米长。
1.4 水文地质
2214下巷共施工4个底板疏水降压钻孔, 将煤层底板下伏青灰岩及其下巨厚火成岩裂隙承压水施放减压, 放水量在50~120m3/h, 该地区的底板承压水水位由最初的~250m下降至约~300m, 降低了底板承压水的压力, 使2212面底板水突水机率大大降低;根据物探报告底板最大水量70~80 m3/h, 一般水量10~20m3/h;综合顶底板情况, 本工作面最大涌水量90~120 m3/h, 一般涌水量10~25m3/h。
1.5 瓦斯、煤尘自燃等特征
煤的自然倾向等级为III类, 不易自然, 煤尘不爆炸, 本面属于高瓦斯区, 煤层绝对瓦斯涌出量8.20m3/min。
2 设备选型
2.1 工作面采场支护强度计算:
按采煤工作面质量标准规定, 合理支护强度的计算, 2212工作面支架需要承受的荷载为8倍采高的岩石重量。
顶板压力Q=8×采高×岩石容重×工作面长×支架最大控顶距
工作面共需要有80台液压支架
2.2 ZY6000/21/42型液压支架特征 (见表1)
可见F>Q, 所选支架的工作阻力能满足支护要求。
根据2212工作面的采深、地压, 此种支架的工作阻力、初撑力、对底板最大比压, 均满足2212工作面条件 (见表2) 。
3 采煤工艺
采用MG300/700-WD1煤机割煤, 截割深度0.6米, 两采一准, 两端头斜切进刀。
4 本工作面实际测定矿压参数: (见表3)
5大倾角高架工作面顶板管理
5.1液压支架在顶板管理中出现下滑、尾粱倒架、咬架、挤架原因分析:5.1.1液压支架下滑。2212工作面, 受断层影响, 局部倾角达到37°, 煤层松软, 顶板非常破碎, 常发生冒顶事故, 造成顶空, 支架不接顶, 没有足够的初撑力, 受煤层及自重倾向下滑力的作用, 液压支架尾发生下摆, 产生向下的滑动, 造成顶梁倾倒及尾粱下滑。5.1.2液压支架挤架。当支架出现下滑时, 顶梁侧护板在下滑力的作用下将会收缩。如果相邻支架稳定状态较差, 将会出现几组支架同时下滑的现象, 顶梁滑动, 侧护板在较大下滑力的作用下收缩量累计增加, 造成支架间距减少, 而形成挤架。5.1.3当局部发生挤架后, 其上部支架间距将自然增大, 在移架过程中, 由于支架处于活动状态, 稳定性较差, 在下滑力和支架自重分力的作用下, 顶梁易偏向架间距超宽的方向向下倾倒, 由此支架会产生上下错位, 当错位高度超过支架顶梁厚度时, 咬架、倒架将接踵而至。
5.2 防止液压支架下滑、挤架、咬架的措施:5.2.1根据煤体松软情况, 割煤移架, 严格执行跟机移架操作, 同时割煤后应及时推出伸缩梁, 做好及时支护, 护好暴露的顶板及煤壁。5.2.2移架操作必须严格执行带压擦顶移架, 严禁支架大起大落, 降架高度不得超过100mm, 移架前必须清理好架前和架间浮煤, , 以减少移架阻力, 。移架时, 活动侧护板收缩量以能顺利移架为原则, 不得将活动侧护板一次收完, 防止架间流碴。5.2.3液压支架移到位后, 活动侧护板必须立即推出, 同时确保距支架中心1.50m±0.05m, 均匀布置。5.2.4伪斜开采是防止支架上窜下滑的有效措施, 根据2212工作面实践, 下端头超前工作面, 和工作面成93°较为合适, 既能抵消支架在推移过程中的下滑累计误差, 又能保证支架与溜子槽处于垂直状态。5.2.5由于受断层影响, 顶板呈锯齿状, 造成支架高低不平, 容易错架, 要降低采高, 2212面使用的是ZY6000/21/42型支架, 最低高度为2.1米, 最大高度为4.2米, 采高控制在2.5-3.0之间为宜, 对于片帮处, 要及时的对裸露的顶板进行锚顶加固, 防止掉顶, 对于掉碴处注浆加固。5.2.6高架工作面在大倾角煤层, 发生片帮冒顶事故后, 要停止一切工作, 应采取的方法是, 使用阻燃化学注浆液, 对煤体及顶板注浆加固;在冒顶区以上顶板完整的地方, 向上打单体柱戗柱稳定支架;然后在冒顶区上方开始用半圆木棚顶触帮, 棚顶前, 先使用风管在冒顶区吹风, 稀释顶板瓦斯, 待浓度降到1%以下时, 人员站在安全位置, 用长柄工具, 找掉活碴危石, 然后派有经验的老工人观顶, 在冒顶区上头的第一架前, 紧靠煤帮挖柱窝, 打煤帮柱, 柱上放长木, 一端在柱头, 一端在架上, 向下相隔2架, 打同样的帮柱和长木, 柱与柱间的长木上, 用至少两根轻轨或铁管连接, 一人上到支架上, 紧贴冒顶区上帮, 使用半圆木摆“#”字架接顶触帮, 从上向下, 以此打柱摆架接顶, 为防止移架时木架散架, 使用注浆液在木架上进行喷浆加固, 形成一体;如果煤壁前碎顶没有完全掉落, 看不清什么情况, 不要再动架, 以免掉更多的碴, 应用注浆的铁管打到碎碴中, 进行注浆, 使碎碴形成一个整体, 移架时不掉碴。在2212工作面生产中, 有过惨痛的教训, 不采取以上措施前, 冒顶后, 在移架中, 工作面倾角大, 上覆岩层向下滚落越掉越多, 支架不接顶, 造成挤架、倒架现象的发生, 直至瘫痪、停产, 给生产造成严重后果, 最后, 用去了大量的注浆液, 对顶板和煤壁进行了加固, 才能调架。一般需要一星期以上时间调架, 才能移动支架, 恢复生产。2212面, 生产期间共用去瑞其Π等化学注浆液414吨注浆加固, 浪费了大量人力物力。5.2.7使用单体柱向上进行调架, 非常危险, 也非常难调, 调架时, 在加固顶板的前提下, 采取收缩或推出活动侧护板与单体柱配合措施, 调整支架顶梁、尾粱、底座状态。一般情况应自上而下, 处理过程严格执行“边处理边调架”的原则。调整后应对所调支架加打单体柱 (戗柱) , 以增强支架稳定性。
摘要：陶二矿2212工作面工作面, 倾角20°～37°, 局部受断层影响可达到37°, 平均22°, 走向长550m, 倾斜长60-120m, 面积57330m2, 煤厚3.0m, 容重1.75t/m3, 可采储量290475吨, 外面58米长, 推采92米后, 和里面对接。本面2009年12月份投产, 2011年元月份结束, 共采煤287606吨, 平均月产量20500吨, 在回采过程中, 歪斜倒架及支架下滑事故在过断层期间时常发生, 组织正规循环难度较大, 造成单产、工效较低。
复杂地质条件工作面 篇11
【关键词】放顶煤 复杂地质条件
【中图分类号】 F407.21【文献标识码】B【文章编号】1672-5158（2013）07-0322-01
一、引言
放顶煤是一种历史悠久、传统的采煤方法，通常称为“高落式”采煤法。综合机械化放顶煤采煤法是现代社会相对流行、技术全面的一种采煤方法，在复杂地质环境中与复杂的开采地质条件下发挥着重要的作用。复杂的开采地质条件是指构造发育程度较高、煤层厚度和倾角变化较大、储量相对较少，工作面几何形状不规则的开采条件。复杂地质条件下在地表或煤层等上覆岩层中存在水体更加大了煤矿开采的技术难度，如何实现含水层下完成安全采煤是现代社会亟需解决、完善的开采技术，针对含水层下煤矿安全开采或有效避开含水层以及采取相应的技术手段避免发生突水或水资源丧失的研究具有非常重要的实践意义。
二 、复杂地质环境下工作面顶板水的开采策略与防治技术
复杂地质环境下在处理水体下采煤问题时，首先要考虑开采可能引起的覆岩中的裂缝是否通过相互连通以及相互连通的裂缝是否波及到水体。煤层开采后上覆岩体按照破坏程度划分为冒落带、裂隙带、弯曲带等三带，在实践生产过程中工程师尤为关注的是由冒落带与裂隙带组成的导水裂隙带高度。导水裂隙带是综合反映上覆岩体破坏范围与破坏后导水性能的重要指标。研究复杂地质环境下工作面顶板水的开采策略，对于含水层中可能发生突水危险的区域，最好的解决方式就是避而不采，但在实践工程中，由于回采工作面的布置与接替的关系以及实际工程切实需要往往难以避免突水危险区域。在含水层下开采之前一定要进行现场调查，取样分析，采用先进、合理的物探技术对工作面进行了物探，探明工作面上覆岩层的富水区域，结合相邻工作面出水情况预测工作面最大和正常涌水量。在完成工程地质及水文地质详细调查与物理力学参数测试完成之后对含水层下开采覆岩破坏规律进行科学分析，对开采导水裂隙带高度发育规律进行详细研究，对可能发生危险的区域进行定量预测后制定开采方案。通常会面临三种方案的选择，一是避开含水层危险区域，二是强行开采，三是通过采取疏水降压措施完成开采。若为满足工程需要一定要采取强行开采的方案，则开采前必须进行详细的地质调查，开采前钻孔合理放水，缩短工作面出水时间，有效地减小工作面淋水量。工作面严格按操作规程操作，放顶煤要严格控制高度，工作面下平巷掘进时采取上坡掘进方案，让水能形成自流通过下平巷放水钻孔验证，执行采用高阻力支架与顶板预裂爆破等相关预防措施来降低覆岩关键层复合破断的可能性，工作面保证压力均衡，要均速推进，不准时采时停"达到防止突水灾害的效果。工程含水层泄水孔疏水降压的实践表明，含水层泄压效果受含水层内赋存规模状况的影响较大，在含水层水压较大、侧向补给性能较好的条件下，疏水降压初期时含水层水位有一定程度的下降，但很快就会恢复到初始的状态，很难达到疏水降压的目的。回采工作面如果出现较大淋水时，应采取工作面托顶煤开采或者调面伪倾斜开采，留设护条带煤柱，加快开采速度，减小出水对工作面的威胁。总结复杂地质环境下工作面顶板水的开采策略与防治技术，首先补充勘探工程，对危险区域进行详细水文地质调查，完成相关物理力学参数的测定；其次建立含水层下回采工作面施工监测系统，实时动态监测水位及应力状态。开采过程中采取疏干开采，针对冒裂带含水层地段，工作面上、下顺槽进行井下打孔疏干，使工作面开采时的涌水量减小，改善生产环境；同时封堵水力联系通道，健全排水系统，留设安全煤岩柱。最后改革采煤方法和工艺，改造地面涝洼积水，采煤方法与顶板管理方法是影响覆岩破坏程度的重要原因，在实践工程中依据实际工程形式采用科学、合理的方法。
三 、总结与建议
在构造发育程度较高、煤层厚度和倾角变化较大、储量相对较少的复杂地质环境下进行煤矿的开采工作是多领域、多学科、多重技术的有效融合。伴随我国煤矿开采量的不断增大，开采深度的逐步加深，地质环境条件复杂的形势下对开采技术与相关措施的要求也逐步提高。理论上要深入注重含水层开采中采煤过程中要注重上覆岩体破坏规律、地下水动态变化规律、含水层富水特征以及防水煤岩柱性能的研究；实践工程中在开采前进行详细的地质调查与水文地质调查，科学、合理的设计开采方案，开采过程中严格依据相关规范进行施工，采取实时的，动态的水质监测、水位监测、应力状态、水量监测等，保证开采工作的安全进行。
参考文献
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[5] 许家林，朱卫兵，王晓振.松散承压含水层下采煤突水机理与防治研究[J]. 采矿与安全工程学报，2011，（03）：333-339
[6] 苏宝成. 华丰煤矿顶板突水机理及防治技术研究[D].山东科技大学，2005
复杂地质条件工作面 篇12
豫东某煤矿2614工作面外段位于北翼26采区, 对应地面标高为+32.50 m, 井下标高为-789.0~-802.1 m, 该工作面西为2612工作面 (未掘进) , 东为2802工作面 (未掘进) , 南至28胶带下山绕道车场煤柱, 北为2614工作面里段采空区。2614胶带巷为进风巷, 2614轨道巷为回风巷, 2614切眼改造胶带巷为2614改造外切眼与2614胶带巷的联络巷, 2614改造外切眼为2614采面切眼, 共有支架64架, 长度98.1 m。
工作面走向长221.6, 倾斜长149.3 m。工作面煤层厚度0~3.5 m, 平均厚2.7 m。工作面煤层倾角为2°~6°, 平均3°。工作面地温26~27℃, 瓦斯含量为2.18~10.98 m3/t, 最大绝对瓦斯涌出量为5.01 m3/min, 煤尘无爆炸危险性, 属Ⅲ类不易自燃煤层。直接顶为粉砂岩及泥岩, 厚度为7.7 m;基本顶为细砂岩及砂质泥岩, 厚度为18.7 m。直接底为砂质泥岩, 厚度为1.82 m;基本底为粉、细砂岩, 厚度为18.48 m。
工作面地质条件中等, 整个工作面煤层基本呈宽缓背斜构造形态, 工作面倾角2°~6°, 平均3°。工作面回采范围内揭露F2614-13断层, 断层倾向279°, 倾角60°, 落差2.5~4.0 m, 断层上盘煤层底板局部被火成岩侵蚀, 对工作面回采有一定影响。
工作面主要充水水源为二2煤顶、底板砂岩裂隙水、底板太灰水。工作面正常涌水量为20~40m3/h, 最大涌水量100 m3/h。2614工作面巷道布置如图1所示。
2 调斜回采方案
2.1 概况
2614工作面外切眼机尾超前机头36.6 m, 为保证工作面能够正常回采, 需进行大幅度的调斜工作, 回采初期只割机头, 机尾固定不动, 直至切眼垂直于切眼改造胶带巷, 至此胶带巷推进36.6 m (图2) 。
2.2 调斜方法
工作面调斜主要有实中心调斜和虚中心调斜2种。其中, 实中心调斜工艺比较简单, 对设备损坏小, 但由于旋转端至调斜中心的移架步距逐步减小, 顶板反复支撑次数逐渐增多, 调斜中心处顶板控制困难[1];虚中心调斜将旋转中心设置在工作面范围之外, 旋转过程中采面两端均有一定推进, 可在一定程度上缓解顶板和煤壁难以维护的困难, 但工程控制难度较大[2]。根据2614工作面的实际, 该面调斜角度不大 (21°) , 调斜范围和长度较小, 顶板维护问题不突出, 同时由于该矿近年来第1次实施调斜工程, 员工经验不足, 设备适应调斜能力有待检验, 确定采用以前部输送机机尾为旋转中心实中心的调斜方式。
2.3 调斜参数确定
(1) 长短刀比例。每循环的割煤刀数, 其中, W为输送机合理弯曲长度, 取15 m;d1、d2分别为输送机机头、机尾 (包括过渡槽) 长度, 取6 m;G为采煤机机身长度, 取10 m;f为每循环割通刀数, 一般f=1~3, 取1。将数据代入公式计算得, n=5.4。取n=5, 即每个循环机头进6刀, 割1个通排, 5个短刀, 长短刀交替进行。
(2) 调斜循环转角和循环数。按照调斜设计, 每调斜循环的转角:α'=arctan (B·L) =0.35°, 其中, α'为每个片刀调斜循环的转角;B为采煤机截深, 0.6 m。调斜21°的拐点共需循环数n=α/α'=60。调斜安排在10 d内完成, 计划每天完成1个调斜循环, 共10个循环[3]。
3 调斜工艺
(1) 按照输送机最小弯曲15 m控制短刀错茬, 进刀方式如下[4]:①自20#架斜切进刀 (图3) , 重刀割煤至机头后, 采煤机向机尾清煤至30#架, 机头至30#架正常推溜拉架。②采煤机在30#架处向机头割煤, 并沿刮板机弯曲段进入煤体, 采煤机割短刀至割透机头, 然后向机尾方向清理浮煤至40#架。机头至30#架正常推溜、拉架, 30#—40#架刮板输送机为弯曲段, 推拉杆可不必推满行程。③采煤机在40#架处向机头割煤, 并沿刮板机弯曲段进入煤体, 采煤机割短刀至割透机头, 然后向机尾方向清理浮煤至50#架。机头至40#架正常推溜、拉架, 40#—50#架刮板输送机为弯曲段, 推拉杆可不必推满行程。④重复②、③步骤直至割煤至60#架, 保证割2个短刀之间错茬为10架支架, 采煤机割至接茬位置时, 支架推拉杆可适当保留行程, 顺缓刮板机弯曲段, 避免损坏设备。工作面只允许在接茬处存在一道弯。⑤调斜期间短刀按照10架支架进行递增, 直至从机头至机尾过渡槽割一个通排, 则完成了一次长短刀循环, 每个循环共计需推进机头6个。随着工作面调斜, 工作面斜长变小之后, 短刀可适当减少距离 (视具体情况进行调整) 。⑥每个循环割完后, 将全部支架和输送机进行调正, 而后进入下一个循环, 经过10个循环后, 机头调整到位。
(2) 调斜期间坚持自机尾向机头的顺序推溜, 自机头向机尾的顺序拉架。若顶板破碎不易维护, 可拉超前架维护顶板。
(3) 在工作面调斜回采期间必须加强工作面工程质量管理, 特别是搞好顶板控制, 顶、底板要割平, 严禁留顶、底煤, 工作面浮煤清理干净。如需留顶底煤, 另行制订安全技术措施。
(4) 调整机头期间, 出现工作面输送机机头与胶带巷40T输送机尾搭接短时, 可以适当向上拨40T刮板输送机尾, 防止输送机拉回头煤。如果工作面刮板输送机上窜, 机头搭接过短, 应及时对接中部槽。
(5) 调整机头期间, 割完每个通排, 顺直输送机尾过渡槽后, 必须恢复输送机尾的戗柱 (使用合适长度的单体液压支柱2根, 柱头打在齿轨上, 柱脚抵在支架顶梁下, 柱脚与顶梁之间垫好木料防滑, 柱头戗向机头方向, 与支架顶梁成约75°夹角, 单体柱拴牢防倒绳) , 戗柱三用阀用旧胶带包裹, 并用铁丝将旧胶带捆扎牢固。
4 调斜过程关键技术
4.1 中部槽的掐接
(1) 刮板输送机中部槽缩减过程中, 刮板输送机链条上要留出掐接段链条的短节 (底链加上链) , 并将该短节链条用锯齿环和其他链条连接, 并在锯齿环连接处适当位置做好标记。
(2) 缩减刮板输送机中部槽前, 将刮板输送机链条上标记位置停在机头向上第1个天窗槽位置。
(3) 将工作面刮板输送机、采煤机等设备停电闭锁, 并按矿方的流程进行停电、挂牌、汇报。
(4) 打开天窗槽, 同时掐开底链和上链的锯齿环, 断开机头段。
(5) 采用2根单体液压支柱配合推开机头, 柱脚支在槽子底座固定孔上, 推开距离满足中部槽拆除需要。
(6) 用不低于3 t的手拉葫芦将刮板输送机中部槽吊出。
(7) 穿好链条后, 用单体液压支柱配合手拉葫芦将刮板输送机机头合口。
(8) 上齐所有的销轴、配件。
4.2 支架的调整
调斜过程中, 支架会出现走斜, 同时为抑制刮板输送机向机尾移动, 每班必须用单体柱将支架尾向机头拨, 使推拉杆朝机尾方向摆[5]。
(1) 使用单体柱拨支架时, 单体柱柱头顶在待拨支架后连杆上, 柱脚顶在相邻支架后连杆与底座铰接处。
(2) 在单体支柱和支架间垫木料, 防止单体支柱打滑, 单体支柱拴好防倒绳 (调架期间尽可能使用高压胶管作为防倒绳) , 接通注液枪, 通过远程供液对单体支柱进行供液。
(3) 调架期间, 待拨支架降架后, 侧护板与相邻支架侧护板错差不超过2/3, 作为支点的支架必须升紧。
(4) 支架拨到位后, 操作支架手柄使支架升起, 保证接顶严密, 初撑力要求在24 MPa以上, 并伸出支架伸缩梁支护顶板。
4.3 端头支护的布置
4.3.1 工作面超前支护
(1) 切眼改造胶带巷及胶带巷超前支护。根据巷道高度和宽度选取DW25—DW35型单体支柱配合2.8~4.0 m长Π型梁架倾向棚, Π型梁打在顶板无钢带支护或钢棚中间位置, 棚距 (800±100) mm (钢棚段套棚时打在钢棚中间, 棚距可适当调整) , 顶板破碎时, 棚距为500~600 mm。超前支护范围内支设3排单体支柱, 巷道两侧各支设1排单体支柱, 距梁头距离为200~400 mm;中间一排靠近40T刮板输送机下帮侧, 距40T刮板输送机不小于200 mm, 与巷道下帮侧单体支柱形成双排柱, 双排柱间即为巷道内的行人通道, 人行宽度不小于0.8m, 高度不小于1.8 m。
(2) 轨道巷超前支护。根据巷道高度和宽度选取DW28—DW35型单体支柱配合2.8~3.6 m长Π型梁架倾向棚, Π型梁打在顶板无钢带支护或工字钢棚中间位置, 棚距 (800±100) mm (套棚时打在工字钢棚中间, 棚距可适当调整) , 顶板破碎时, 棚距为500~600 mm。超前支护范围内支设3排单体支柱, 巷道两侧各支设1排单体支柱, 距梁头距离为200~400 mm;中间一排靠近上帮侧, 与上帮侧单体支柱形成双排柱, 双排柱间即为巷道内的行人通道, 人行通道宽度不小于0.8 m, 高度不小于1.8 m。当巷道变形时, 中间柱可靠近回采侧支设。
4.3.2 工作面上下端头支护
工作面上下端头采用液压支架支护, 推进过程中随工作面倾角变化而发生巷道长度变化时, 增加铰接梁棚支护顶板, 采空区侧加打密集柱 (打在采空区切顶线处2排铰接梁中间起切顶及挡矸作用) 。
(1) 当机头 (机尾) 第1台液压支架距胶带巷下帮 (轨道巷上帮) 的距离不大于500 mm时, 如顶板完整、锚网支护完好, 则可不另加支护。如出现憋帮、聚帮时, 必须加打戴帽贴帮柱支护, 贴帮柱不少于3根, 间距不大于1 000 mm;当顶板破碎时, 在液压支架顶梁上背2~4根倾向木料, 并使用单体液压支柱在木料端头贴帮支设。
(2) 当机头 (机尾) 第1台液压支架距胶带巷下帮 (轨道巷上帮) 的距离大于500 mm、小于800 mm时, 采用单体液压支柱配合1.2 m长铰接梁顺巷道方向架单排铰接梁支护, 3根铰接梁为1组, “一梁一柱”, 铰接梁距巷帮不大于500 mm, 铰接梁之间全部铰接。
(3) 当机头 (机尾) 第1台液压支架距胶带巷下帮 (轨道巷上帮扇形区域) 的距离大于800 mm、小于2 100 mm时, 采用单体液压支柱配合1.2 m长铰接梁顺巷道方向架双排铰接梁支护, 3根铰接梁为1组。靠排头支架的铰接梁“一梁二柱”, 距排头支架不大于500 mm, 靠巷帮的铰接梁“一梁一柱”, 距巷帮不大于500 mm (轨道巷扇形空间不得超过700mm) , 铰接梁之间净间距不大于900 mm (轨道巷扇形空间净间距不大于1 100 mm) , 铰接梁之间全部采用铰接。
(4) 当机头 (机尾) 第1台液压支架距胶带巷下帮 (轨道巷上帮) 的距离大于2 100 mm时, 首先在距排头支架不大于500 mm处打设1排走向铰接梁 (一梁二柱) , 在距巷帮不大于500 mm (轨道巷扇形空间不得超过700 mm) 处打设一排走向铰接梁 (一梁一柱) , 形成双排铰接梁棚, 然后根据双排铰接梁之间的距离双排增加走向铰接梁棚, 确保铰接梁之间净间距不大于900 mm (轨道巷扇形空间净间距不大于1 100 mm) , 安全出口人行道宽度不低于800 mm。
(5) 铰接顶梁最外端距超前棚不大于500 mm。若铰接顶梁最外端距超前棚大于600 mm, 可增加1根铰接顶梁短节, 短节长度为600 mm;若铰接顶梁最外端距超前棚500~600 mm, 在超前棚与端头支护棚之间保留一棚倾向棚, “一梁二柱”, Π型梁一端托在支架顶梁上, 另一端担在单体支柱上, 靠巷帮的单体支柱距Π型梁端头50~100 mm, 靠支架侧的单体液压支柱与靠巷帮的单体支柱间距为900~1 000 mm。生产期间, 若铰接顶梁最外端距超前棚大于500 mm, 可在铰接梁最外端与超前棚间打戴帽点柱进行临时支护。
5 结语
实中心调斜开采技术, 不仅施工工艺比较简单, 对设备损坏小, 而且具有劳动组织合理和劳动强度降低的优点。该技术在2614工作面的成功应用, 保证了生产正常接替, 提高了煤炭资源采出率, 取得了良好的经济效益, 在开采因受地质构造影响而不规则布置的工作面时具有一定的推广价值和借鉴作用。
摘要：针对高应力地质条件下复杂不规则工作面回采难问题, 通过设计合理的调斜方案, 采取实中心调斜开采技术, 实现调斜过程中的顶板稳定和运输设备的合理搭接, 确保了2614工作面的正常回采, 取得了较好的技术经济效果。
关键词：调斜回采,循环数,刮板输送机,超前支护
参考文献
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[2]方恩才, 张天勇, 张继彬.综采工作面调斜与甩采技术的应用[J].淮南职业技术学院学报, 2001, 1 (4) :59-61.
[3]杜计平, 孟宪锐.采矿学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2009.
[4]徐新亮, 裘世军, 吕传柱, 等.大幅度调斜技术在综采工作面的应用[J].煤矿开采, 2008, 13 (6) :26-27.