摘要:開(kāi)采復(fù)合煤層的頂板管理在技術(shù)上和管理上的難度都是較大的,主要是頂板的維護(hù)和管理,我礦在開(kāi)采6#煤的過(guò)程中,由于煤層厚度達(dá)12m,,屬于較厚煤層,且煤層屬不整合層狀發(fā)育,在正常開(kāi)采過(guò)程中,受采動(dòng)老頂活動(dòng)影響較大,在周期來(lái)壓期間,工作面溜子機(jī)頭和機(jī)尾處、工作面上下安全出口及兩道出現(xiàn)不同程度的頂板下沉,幫部壓垮等現(xiàn)象,極容易出現(xiàn)工作面漏、冒頂?shù)奈:?,尤其在?dāng)工作面遇到斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造帶時(shí),頂板管理和維護(hù)及其困難,對(duì)安全生產(chǎn)極為不利。本次論文結(jié)合我礦復(fù)合型厚煤層的綜放工作面的頂板管理經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。
關(guān)鍵詞:綜放工作面? 復(fù)合煤層? 頂板管理技術(shù)
1煤層及頂板概況
1.1煤層情況描述
我礦6#煤層為復(fù)合煤層,主要分布于我礦井田的東部,煤層厚約11.28m~13.85m,平均12.68m,該煤層屬不穩(wěn)定煤層,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,一般含夾石0~6層,夾石巖性多為炭質(zhì)泥巖及泥巖,各夾石厚度一般都在0.4m左右,累計(jì)夾石厚度為2m多。主要分布在礦井東翼采區(qū),采煤方法以綜采放頂煤為主。
1.2煤層的頂板情況
煤層頂板以老頂為主,直接頂次之,無(wú)偽頂分布。直接頂為泥巖、砂質(zhì)泥巖及粉、細(xì)砂巖,單層厚度0.90-5.60m,地層巖性主要為泥巖、砂質(zhì)泥巖及粉、細(xì)砂巖,局部具含礫粗砂巖。老頂為中、粗砂巖且局部含礫巖,單層厚度1.5-13.3m平均厚度約6m左右,該地形多為塊狀構(gòu)造,鈣質(zhì)及泥質(zhì)膠結(jié),膠結(jié)較為松散其微細(xì)層理,節(jié)理、裂隙發(fā)育不完整,頂板總體性差。
2綜放工作面局部片幫冒頂原因分析
2.1 綜放工作面片幫冒頂原因
(1)礦壓因素。我礦6#煤層工作面周期來(lái)壓步距根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)觀測(cè)一般為20-30m之間,頂板活動(dòng)比較頻繁。根據(jù)以上地質(zhì)資料可知煤層頂板主要為砂巖,而且成塊狀構(gòu)造,同時(shí)頂板各巖層之間為鈣質(zhì)和泥質(zhì)膠結(jié),在厚煤層放頂煤開(kāi)采之后,老頂隨工作面開(kāi)采極易下沉,形成礦壓,破壞工作面兩出口的巷道支護(hù)及工作面煤壁的支撐性,危害較大。
(2)地質(zhì)因素。
根據(jù)以上對(duì)我礦煤層結(jié)構(gòu)、頂板巖層情況分析,可以看出我礦6#煤層較厚,而且煤層中間有1-6層泥質(zhì)夾矸,屬于厚煤層不整合接觸,煤層整體性極為脆弱,在放頂煤開(kāi)采過(guò)程中,在受原巖應(yīng)力自身釋放和老頂下沉受壓的綜合作用,煤體受到很大破壞。我礦在開(kāi)采工程中,工作面煤壁多處經(jīng)??梢钥吹狡瑤同F(xiàn)象,同時(shí)工作面上下出口及超前支護(hù)段巷道頂板下沉較為嚴(yán)重。尤其在工作面遇到斷層以及褶曲帶時(shí),一般在斷層帶和褶曲背向處煤層幾乎成碎、粒狀,煤幫基本起不到承壓作用,原有支護(hù)也受到極大破壞,極易造成工作面出現(xiàn)漏頂和冒頂。
(3)綜放工作面管理及操作不當(dāng)。同時(shí)我們還發(fā)現(xiàn),工作面支架的有效管理對(duì)于頂板壓力的控制也極為關(guān)鍵,尤其支架選型以及日常操作、檢修工作是重中之重,比如在移架時(shí)沒(méi)有接實(shí)頂板,造成初撐力不足,工作面沒(méi)有及時(shí)移架形成空頂?shù)炔僮鞫紩?huì)影響到頂板的有效控制;同時(shí)日常檢修中對(duì)乳化液供液系統(tǒng)檢修的不到位,使支架出現(xiàn)立柱、片閥竄液等,降低支架的額定支撐強(qiáng)度。
綜合以上分析,綜放工作面頂板出現(xiàn)漏頂、冒頂?shù)戎饕艿刭|(zhì)和支護(hù)設(shè)備的影響,本文主要從這兩方面出發(fā),結(jié)合我礦的實(shí)際做法,進(jìn)行介紹。
3 綜采放頂煤工作面的頂板管理技術(shù)
3.1優(yōu)化采煤工藝,科學(xué)設(shè)計(jì)支護(hù)設(shè)計(jì)
1、按照相關(guān)經(jīng)驗(yàn)放頂煤采放比一般控制在1:2,這樣有利于工作面的頂板維護(hù)和控制,我礦由于屬于厚煤層,煤層厚度平均12米,按照此設(shè)計(jì)我礦將采高一般設(shè)計(jì)為3.5m,放煤在考慮回收率的前提下,一般在7-8m。通過(guò)采放的技術(shù)控制,減弱了煤壁的支撐受壓,在保證支架初撐力的基礎(chǔ)上,工作面頂板得到了有效控制。
2、當(dāng)頂板及煤體破碎時(shí),減少采煤機(jī)的一次進(jìn)刀量,我礦經(jīng)過(guò)具體實(shí)際一般控制在設(shè)計(jì)截深的80%左右,煤機(jī)截割速度可以提高30%,這樣通過(guò)提高牽引速度,實(shí)行淺截快跑,支架實(shí)現(xiàn)提前護(hù)頂?shù)淖饔谩?br />
3、工作面上下出口以及超前支護(hù),我礦也進(jìn)行了設(shè)計(jì)。一般超前支護(hù)改為三排單體聯(lián)合支護(hù),排距不超過(guò)0.9米;在兩順槽幫部增加一排錨索護(hù)幫,我礦根據(jù)圍巖破壞范圍錨索長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為11.3米,采用直徑17.8mm的鋼絞線,錨索托盤選用厚度20厚鋼板,規(guī)格為300*300mm;同時(shí)在原有頂板支護(hù)的錨索范圍上,兩排之間再增加一排,這樣在工作面周期來(lái)壓時(shí),可以有效的控制兩巷的頂板下沉及幫部垮落。在具體操作時(shí),通過(guò)及時(shí)的礦壓觀測(cè),根據(jù)不同的情況對(duì)超前支護(hù)進(jìn)行加密支護(hù),對(duì)于兩出口的頂板管理十分有效。
4、通過(guò)局部注射馬麗散也是目前比較實(shí)用的技術(shù),根據(jù)煤層受壓破碎的程度,還可以有目的對(duì)工作面煤體進(jìn)行整體加固,以保證對(duì)復(fù)合不整合煤層的整體加固,增大加強(qiáng)對(duì)煤壁的支撐作用,已達(dá)到和支架的聯(lián)合支護(hù)作用,防治發(fā)生頂板發(fā)生超前漏冒,已達(dá)到不影響生產(chǎn)安全。
3.2強(qiáng)化設(shè)備管理,做好設(shè)備檢修
1、 提高支架的初撐力和工作阻力
(1)首先盡可能提高泵站的供液能力或選擇高壓泵站的供液系統(tǒng),盡量減少液壓系統(tǒng)的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象和工作面液壓系統(tǒng)的竄液?jiǎn)栴}。
(2)正確操作支架,在移架升柱后,不要立即把升柱手把打回零位,以提高初撐力。
(3)充分利用支架的初撐力,及時(shí)有效地支護(hù)頂板。
2、工作面機(jī)電事故的影響對(duì)于頂板控制極為不利,尤其能夠形成工作面長(zhǎng)時(shí)間空頂,當(dāng)老頂活動(dòng)劇烈時(shí),如果設(shè)備不及時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn),可以加大對(duì)煤壁的支撐破壞,同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)工作面支架壓死、推不動(dòng)的情況,更有甚者還能造成支架立柱的損壞。統(tǒng)計(jì)我礦以往機(jī)電事故對(duì)工作面影響,一般影響8小時(shí)以上,工作面的立柱就開(kāi)始?jí)嚎s,支架壓力表出現(xiàn)急劇增大,直至頂開(kāi)安全閥卸載。所以在復(fù)合型厚煤層綜放工作面的回采過(guò)程中,必須注重工作面機(jī)電設(shè)備的檢修,我礦的做法是每天早班必須保證不低于6小時(shí)的檢修工作量,同時(shí)做好檢修記錄,機(jī)電部門進(jìn)行跟蹤落實(shí),采取重罰重獎(jiǎng)的措施,力保設(shè)備的完好,提高開(kāi)機(jī)率,以及液壓系統(tǒng)的可靠、有效控制頂板壓力對(duì)工作面的影響。
3.3堅(jiān)持組織領(lǐng)導(dǎo),做實(shí)頂板隱患排查治理工作
1、一般從管理學(xué)的角度來(lái)看,組織是保證管理目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的保證。高效、科學(xué)的組織管理,對(duì)于機(jī)械化采煤的礦井更為重要。我礦做法是成立頂板管理小組,由生產(chǎn)礦長(zhǎng)負(fù)責(zé)日常的管理,其他分管領(lǐng)導(dǎo)配合。每月負(fù)責(zé)組織召開(kāi)一次頂板管理小組會(huì)議,貫徹落實(shí)上級(jí)指令、指示、精神對(duì)當(dāng)前頂板管理工作進(jìn)行總結(jié)、分析、隱患排查、制定出針對(duì)性措施并對(duì)今后工作進(jìn)行部署,解決頂板管理中技術(shù)難題,并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的落實(shí)情況進(jìn)行跟蹤監(jiān)督管理,切實(shí)保證制定的措施在現(xiàn)場(chǎng)得到有力落實(shí),從而保證頂板的管理有效、可控。
2、強(qiáng)化區(qū)隊(duì)及班組一級(jí)的現(xiàn)場(chǎng)落實(shí)頂板管理工作是關(guān)鍵。對(duì)于員工我們主要做的是從培訓(xùn)教育開(kāi)始,利用班前會(huì)將頂板控制的措施和方法進(jìn)行細(xì)致的技術(shù)交底,以職工最容易理解方式告知職工頂板災(zāi)害預(yù)兆,以及現(xiàn)場(chǎng)處理處置的基本技術(shù)要求及措施規(guī)定。最后我們通過(guò)相關(guān)的考核處罰等措施,保證頂板管理技術(shù)措施在現(xiàn)場(chǎng)落實(shí)的有效性,來(lái)達(dá)到控制頂板管理工作。
4? 過(guò)頂板破碎帶的頂板管理
由于工作面在回采過(guò)程中,在遇到構(gòu)造帶,頂板出現(xiàn)破碎,這時(shí)候頂板管理是極為困難,而且對(duì)安全生產(chǎn)影響很大,本文僅根據(jù)我礦目前使用的一些辦法進(jìn)行介紹:
1、超前支護(hù)
如果采用正常的移架方法維護(hù)不住破碎頂板或煤壁片幫比較嚴(yán)重時(shí),可采取超前采煤機(jī)進(jìn)行移架,使支架頂粱頂住煤壁,不讓頂板暴壁出來(lái)而得以提前支護(hù),這是最直接有效的措施。
2、帶壓擦頂移架
移架時(shí)讓支柱仍保持一定的工作阻力,使頂梁貼著頂板擦頂前移,一定程度上可以減輕移架時(shí)頂板巖層的活動(dòng),減少由于移架而造成的頂板破壞。
3、挑傾向棚
割過(guò)煤后,新暴露的頂板在短時(shí)間不會(huì)冒落,當(dāng)工作面有部分支架狀況不完好,不能起到支撐護(hù)頂作用時(shí),我礦采取的是在相鄰兩架支設(shè)傾向棚的辦法,如圖所示,先移頂板較完整處的支架,移架時(shí)在前梁上,沿平行工作面方向放置1一2根3-4m長(zhǎng)的木粱,以便挑住附近不完整的頂板,然后再移附近頂板破碎處的支架,如圖所示1。
4、架走向傾向棚
當(dāng)工作面頂板隨采隨落,冒落的面積又較大時(shí),用挑傾向棚的方法來(lái)不及支護(hù),而且頂板條件也不允許把前梁降下來(lái)放傾向梁,在這種情況下,可以在相鄰支架問(wèn)超前架設(shè)一梁二柱或一梁三柱的走向棚,在走向棚下面再架設(shè)1一2架臨時(shí)傾向抬棚,如圖所示2。傾向棚粱應(yīng)同時(shí)托住三架走向棚梁,這樣就可將走向棚及傾向抬棚的支柱撤出,相鄰支架在傾向棚和走向棚的保護(hù)下前移。
5、敷設(shè)金屬網(wǎng)
在支架頂粱上鋪金屬網(wǎng),這是管理破碎頂板的有效辦法。當(dāng)煤壁前控頂范圍內(nèi)的頂板破碎時(shí),為保證支架順利前移,頂網(wǎng)能順利展開(kāi),也可在金屬網(wǎng)下架走向梁,由走向梁預(yù)先托住頂板,讓支架在走向粱及金屬網(wǎng)的掩護(hù)下前移。
6 、局部冒頂?shù)奶幚?br />
在破碎頂板條件下,如果頂板管理不及時(shí),很容易發(fā)生局部冒頂。局部冒頂不高和范圍不大時(shí),采用上述辦法即可解決。如果冒頂高度和范圍較大時(shí),不及時(shí)處理就無(wú)法繼續(xù)生產(chǎn),必須立即處理。如果在支架頂粱上方冒頂,待停止后,在支架前方打探板后再往頂粱上打木垛來(lái)處理。打木垛前,先在支架頂粱上打臨時(shí)支柱支撐頂板, 保證打木垛人員的安全,清除浮矸、浮煤后就可打木垛,木垛要緊貼頂板,使頂板得到支撐,如圖所示3。
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如果直接頂沿煤幫冒落,而且冒落區(qū)矸石沿煤幫繼續(xù)下流,用探板支護(hù)有困難時(shí),則可采用打撞楔的辦法處理,木楔的前端要削尖,長(zhǎng)度要一樣。打撞楔前,先在冒頂處架設(shè)傾斜棚子,把木楔放在棚梁上,其尖端指向頂板冒落處的煤幫,末端墊一方木塊,用大錘打入冒頂處,用巖石托住,使其不再繼續(xù)冒落。移液壓支架時(shí),使支架前梁托住傾斜棚梁,即可撤去棚腿。保證有2架~3架支架同時(shí)托住,便移架,如圖所示4。
5? 結(jié)論
總之,綜采放頂煤工作面的生產(chǎn)中,影響綜機(jī)設(shè)備效能發(fā)揮的主要因素是頂板條件。通過(guò)對(duì)綜采放頂煤工作面頂板復(fù)合型的研究支護(hù)和施工工藝控制,制定工作面頂板防治措施,加強(qiáng)對(duì)頂板的管理,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)人員的共同努力,就能有效地控制好頂板,從而能夠保證工作面安全生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。
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