3.3.1 采煤方法
工作面采用單一長壁后退式綜合機械化開采方法,全部跨落法輔助人工強制放頂管理頂板。工藝流程為:單向割煤,尾部斜切進刀→上行割煤→推溜→移架,下行清煤。
3.3.2 工作面設備配置
采高選擇:本工作面在開采上覆實體煤段時,見頂見底,采高3.5m;開采上覆采空區(qū)段時,見底留頂,保證復合頂板厚度2.5m,采高2.5m。
支架選型:根據(jù)開采10#層時的采高為1.9m,留設頂煤厚度約2.5m可計算開休11#層時每架支架所承受的最大靜壓力為上覆10#層頂塌實時巖體冒落帶及2.5m頂煤的重量之和,如圖3所示。
上式中:4.5 為支架接頂長度;1.5為支架寬度;2.0為留設頂煤厚度;1.34為煤的容重;9.5為上覆10#層頂板充填滿10#層采空冒落帶高度;2.5為巖石容重。
若按1.5的安全系數(shù)計算,則每架支架的支承能力應為274.5t/架,換算可得每架支架的支承能力應大于2745KN。
所以本工作面選擇ZZS6000/17/37支架可滿足生產(chǎn)需要。
工作面具體設備配置見表2。
3.3.3 工作面進上覆采空區(qū)下時的技術措施
工作面進入采區(qū)前30m時,采高由3.5 m逐漸降低為2.5m,留設頂煤以保證頂板厚度在2.5m以上;工作面進入采空區(qū)前20m時向煤體打鋼針,向煤壁打錨桿護幫,防止片幫,減少自由面;支架移架采取緊跟采煤機前滾筒及時移架;把液壓支架的大護壁板更換為小護壁板,以減小機道空頂距離。
工作面出采區(qū)前15 m時堅持及時移架,當進入實體煤后采用帶壓移架;進入實體煤后,逐漸加大采高至3.3m-3.5m后,更換小護壁板為大護壁板。
3.3.4 工作面礦壓顯現(xiàn)情況
工作面液壓支架最大工作阻力曲線見圖4。
8423工作面在實體煤下推進,支架阻力平穩(wěn),安全閥按周期來壓步距28m-35m均勻開啟;當工作面推進到上覆采空區(qū)前20m至進入采空前7m時,工作面及巷道片幫嚴重,頂板壓力增大,局部破碎冒落,支架阻力增大到30Mpa左右,安全閥80%開啟;當工作面推進至距采空區(qū)邊界7m時,工作面進入煤體的塑性變形區(qū),頂板壓力變小,煤壁片幫現(xiàn)象減輕;當工作面完全推進至采空區(qū)下后,頂板壓力小,煤壁平直,截齒牙痕明顯,支架阻力平穩(wěn),安全閥很少開啟;當工作面推進至采空區(qū)范圍外15m時,壓力顯現(xiàn)與工作面進入采空區(qū)時相似,強度稍弱。
3.3.5 超前、端頭支護管理
超前支護采用DZ31.5-28/100型單體液壓支柱、1.2m長π型鋼梁進行支護,在實體煤下支護長度兩巷均為20m,前10m為雙排,后10m為單排(靠近工作面一側),柱距0.8m。采空區(qū)下單體液壓支柱直接支護在原支護棚梁下,5423巷超前支護60m,雙排支設;2423巷超前支護30m,雙排支設。
在實體煤下安全出口處支護的原超前支護不能提前回取,每循環(huán)只能回取二根單體支柱。在采空區(qū)下原超前支護不變的情況下,增設邁步式抬棚,抬棚支護方式為二對四梁,棚梁為11#工字鋼,長度為3.2m,每對抬棚梁間距0.3m,兩對抬棚間距為1m。移架與抬棚邁步的關系為:當頂板比較完整時,先移兩對梁的第一組梁,回取支架與抬棚之間的抬棚未架設的原支護棚梁、單體支柱,回取后,重新支設在第二組梁的左(或右),錯距0.8m,再移架,依次往復;當頂板破碎時,抬棚梁進行邁步前移,采取延續(xù)棚梁,抬棚棚梁與原支護棚梁進入支架上方,在抬棚徹底進入采空區(qū)后,用回柱車將其回出。
工作面上下端頭支護均由工作面支架設至巷中,巷中至煤柱側由DZ31.5-28/100型單體液壓支柱、1.2m長π型鋼梁均勻支設至支架與煤幫中間,柱距0.8m,支設范圍為放頂線至煤壁線,每循環(huán)回一次。工作面端頭支架距煤幫小于0.8m時,端頭將不采取加強支護,端頭支架至煤幫為0.8m-2.5m時,平行順槽在支架與煤壁中間支設一排單體支柱,端頭支架距煤壁1.8m~2.5m時,平行支架支設兩排單體支柱,其中在切頂位置必須支設兩根關門柱。當進入采空區(qū)下頂板比較破碎時,抬棚梁及原巷道支護棚梁進入支架上方,端頭支護采用單體液壓支柱支設在原巷道支護棚梁下,每梁棚下支設一根,共一排。
3.3.6 通防綜合管理
11#8423工作面為一高瓦期工作面,本煤層煤體及圍巖中瓦期含量較高,在回采過程中是瓦期涌出的主要來源;另外,在采至10#層采空區(qū)下部時,隨頂板垮落10#層采空區(qū)內的瓦斯也將涌出。我們采取了嚴格瓦斯管理制度的執(zhí)行和落實;加強配風管理,尾山角瓦斯處理使用抽排風機和尾部打風障措施進行處理;在回采過程中打抽放瓦斯鉆孔,對工作面施行邊抽邊采等措施預防瓦斯超限。
另外在回采過程中還采取綜合防滅火措施:在工作面構筑均壓系統(tǒng);封堵漏風通道;對10#層采空區(qū)及11#層工作面進行預防性黃泥灌漿;在工作面進風端頭設置氯化鎂霧化器,使汽霧阻化劑變?yōu)樽杌F以采空區(qū)漏風為載體轉移到遺煤表面,從而達到阻化防火作用。
4、存在的問題
巷道在采空區(qū)下掘進時的頂板支護不能有效的控制上覆采空的沖擊壓力,支護破壞嚴重,巷道二次維護工程量大,回采時鋼棚回收率低。
巷道的掘進時底板底鼓嚴重,雖然采取了向煤柱打Φ108mm的鉆孔卸壓,但效果不明顯。
5、結語
本項目研究成功后,將安全開采出404盤區(qū)11#層煤炭580萬t,該盤區(qū)開采結束后,可創(chuàng)經(jīng)濟效益5億多元。首采面開采技術研究獲得成功,將為該盤區(qū)正常開采總結出寶貴的理論基礎和實踐經(jīng)驗,同時將會為我礦下部12#層、14#層近距離煤層開采提供一套可靠的采掘安全保障系統(tǒng),闖出一條開采極近距離煤層的路子和成功的先進經(jīng)驗,促進礦井安全生產(chǎn),穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn),增強四臺礦乃至同煤集團生產(chǎn)后勁,將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟、社會效益,具有廣闊的推廣應用前景。
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