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復雜地質(zhì)條件煤層頂板控制技術

  
評論: 更新日期:2010年11月06日

  1概述
  翟鎮(zhèn)煤礦是1993年投產(chǎn)的現(xiàn)代化礦井,設計生產(chǎn)能力120萬t,2002年為225萬t。目前為單水平單翼開采,4個生產(chǎn)采區(qū),4個采煤隊,全部為高檔普采,支護方式為單體支柱加金屬鉸接頂梁聯(lián)合支護。主采4層煤,平均厚度在2.8m左右,厚度變化較大。由于支柱的工作行程不能適應煤層厚度的變化,造成煤炭資源的浪費;由于活柱伸出量大,造成支護穩(wěn)定性差,工作面安全得不到保證;由于人工支柱、回柱,工人勞動強度高,勞動量大。基于上述原因,在充分分析論證的基礎上,采用輕型掩護式支架對回采工藝進行了改革,取得了較好的技術經(jīng)濟效益。

  2可行性分析
  2.1煤層條件
  主采煤層為2#,4#煤層,基本條件如下:2#煤,厚0~4.24m,平均厚度1.97m,目前開采區(qū)域厚度為1.5~2.5m,復合頂板。直接頂厚度0.1~1.3m,主要為灰黑色泥質(zhì)粉砂巖,極易冒落,頂板管理難度大;老頂為灰白色較堅硬的中細砂巖,厚度1.5-10m。底板為粉砂巖與泥巖互層,厚度4m,受壓時極易出現(xiàn)底板變形,造成支柱鉆底,從而影響工作面的支護質(zhì)量。煤層傾角一般不大于25度。
  4#煤,厚度0~3.81m,平均厚度2.6m,為復合頂板。開采中頂板極難控制,頂板管理難度大。底板一般為粘土巖,極易出現(xiàn)支柱鉆底。煤層傾角一般不大于25度。落差在3m以內(nèi)的斷層及破碎帶分布較多。
  通過對已經(jīng)成功使用輕型掩護支架的峰峰礦務局新三礦的調(diào)研分析可知,我礦2#、4#煤層的賦存條件與新三礦3#煤層有較多的相似之處,與支架所要求的煤層條件基本適應。在2#煤目前開采區(qū)域厚度為1.5-2.5m的條件下,采用輕型支架一次采全高技術,由于支架的工作阻力大而對底板的比壓小,可以解決復合頂板的管理難度大和松軟底板支柱鉆底的問題。當煤層厚度增大符合放頂煤開采條件時,再同時實施放頂煤。4#煤目前厚度為2.5-3.2m.也可采用輕型綜放支架一次采全高或?qū)嵤┓彭斆洪_采,既能解決復合頂板管理難度大和松軟底板的支柱鉆底問題,保證較好的支護效果。又能降低工人勞動強度大,提高煤炭資源回收率。
  2.2井巷與裝備條件
  目前的高檔普采工作面,生產(chǎn)設備能力較大,煤機、泵站、轉(zhuǎn)載機、皮帶等運輸設備基本上可以配套使用。主要開拓及準備巷道都是按照綜采要求設計的,能夠滿足輕放支架運輸要求:局部回采巷
  道受礦壓影響變形較大的區(qū)段適當擴修后也能滿足要求。
  2.3頂板條件
  礦壓觀測結果表明,我礦4#煤層工作面直接頂初次垮落步距為9-13m,屬于2類中等穩(wěn)定頂板;基本頂初次來莊步距為22m?;卷敵醮蝸韷寒斄繛椋?br />   Pe=241.31n(Lf)一15.5N+52.6hm
  式中Pe—基本頂初次來壓當量,kN/m2;
  Lf——基本頂初次來壓步距,m;
  N——直接頂充填系數(shù),N=hi/hm;
  hm—煤層采高,m;
  hi—直接頂厚度,取實測值4.5m。
  將實測參數(shù)代入上式,有:
  Pe=873.75kN/m2
  由于Pe<895,所以工作面基本頂屬于I級,來壓不明顯。
  資料表明,目前國內(nèi)使用的所有輕型支架,都能適應我礦的煤層頂板條件。

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