关于特厚煤层综放开采技术探讨-论文发表

关于特厚煤层综放开采技术探讨

邓小付

摘要:笔者根据某煤矿的情况，选择了适合该矿特点的回采工艺和合理的综放工作面支架支护强度,并采取了多种安全生产的技术措施。确保了煤矿开采工作面的安全生产。

关键词: 特厚煤层;综放开采; 支护；

某煤井井田共划分3个盘区,北一、北二、北三盘区,首采盘区是北一盘区,8101首采综放工作面位于北一盘区。开采的3#-5#煤层位于2#煤层之下0.35～4.14m,煤层结构较复杂,为一特厚煤层,层厚11.0～23.64m,平均14.13m。该煤层为半暗型煤层,中夹半亮型煤,性脆易碎。煤层中夹矸5～10层,岩性一般为高岭岩、砂质泥岩和炭质泥岩,偶见粉砂岩或细砂岩。在部分区域煤层上部有煌斑岩侵入体,煤层变薄,煤质变差。夹矸总厚度2.75m。

1 盘区巷道布置

该盘区为北一盘区,盘区直接利用3条大巷作为盘区巷道。3条大巷平行,其中,辅助运输巷与主胶带巷巷中间距40m,主胶带巷与主回风巷巷中间距40m。辅助运输采用胶轮车运输。

8101工作面为一进二回三巷布置,3条巷道与盘区3条大巷呈88,其中2101运输巷、5101回风巷沿3#- 5#煤层底板布置,5101顶回风巷沿3#- 5#煤层顶板稳定岩层开掘。巷道布置如图1所示,2101运输巷与北一盘区主胶带巷相连接,5101回风巷与北一盘区回风大巷相连接,5101顶回风巷里端距切眼巷40m与5101回风巷通过联络斜巷联通,外端与北一盘区回风大巷相连接,与5101回风巷内错30m平行布置。



图1 8101工作面巷道布置示意

2 回采巷道支护参数确定

在巷道煤及顶、底板物理力学参数测定的基础上,针对煤层情况,采用计算机数值模拟、理论分析和现场工程类比的方法确定了同忻煤矿首采面回采巷道锚杆、锚索、W钢带加金属网联合支护参数[2]。

2．1 2101运输巷支护

2101运输巷为矩形断面,掘进宽5500mm,净宽5300mm,净高3600mm,净断面19.08m2。

(1)顶板锚杆形式和规格。杆体采用22mm左旋无纵筋螺纹钢制成,长度为2500mm,杆尾螺纹为M24mm。托板采用拱形高强度托板,托板规格为150mm×150mm×10mm。采用的W形钢带厚度为3mm,宽度为150mm,长度为5100mm。采用2支树脂药卷加长锚固:1支为K2335,1支为Z2360。钻孔直径为28mm,锚固长度为1200mm。锚杆布置为每排6根,间排距均为800mm。靠近巷帮的顶板锚杆安设与水平线夹角为70º。

(2)锚索规格及布置。锚索为单根钢绞线,长度为8300mm,Ø178mm,锚索间排距为2700mm×1600mm,“3-2-3“布置,两侧锚索与水平面夹角为75º,中间与顶板垂直。采用加长锚固,选用3支树脂药卷:1支为K2335,2支为Z2360。锚索头部设有树脂药卷搅拌头,尾部配有高强度锚具,配套金属托板规格为300mm×16mm×22mm。

(3)巷道两帮锚杆支护规格。巷道两帮各用4排左旋无纵筋螺纹钢锚杆、网格规格为40mm×40mm的塑料网联合护帮,距巷道顶300mm打第1排锚杆,其他各排锚杆间排距均为900mm,锚杆Ø18mm,杆长均为3100mm,上排锚杆向上倾斜10º,下排锚杆向下倾斜10º,其他垂直巷帮。巷道顶板破碎段采用加组合锚索的方法进行加强支护。2101运输巷加固支护如图2所示。



图2 2101运输巷支护断面示意

2 .2􀀂5101回风巷支护

5101回风巷(兼作辅助运输、行人巷)底板铺设厚200～250mm混凝土。巷道断面规格与2101运输巷相同,支护形式类似,锚杆、锚索联合支护布置如图3所示。



图3 5101 回风巷支护断面示意

3􀀂综采放顶煤采煤工艺

根据煤层赋存条件和同忻矿矿井初步设计,该工作面采用单一走向长壁后退式综合机械化低位放顶煤开采方法,用Eickhoff SL-500AC型采煤机落煤装煤,42×1000×268AFC2×1050kWTTT型前部刮板输送机和42×1250×268AFC2×1050kWTTT型后部刮板输送机运煤,ZF15000/27.5/42型低位放顶煤支架支护顶煤、顶板。

综放工作面采高为3.9m,放煤厚度10.23m,采放比约为1：2.6。工作面初采期间,顶煤不垮落,或顶煤垮落高度不够,前20m不放顶煤。为了安全有效地回收顶煤,初期放顶煤时,采用多轮间隔折返放煤放顶煤方式,等工作面顶板初次来压后,按一刀一放多轮间隔顺序放煤的正规循环作业,循环进度、放煤步距均为0.8m,直到工作面终采线前40m。终采线前40m至终采线,只割煤不放煤。顶板控制采用自然垮落法。

工作面开采初期,当顶煤垮落能够自行流到后刮板输送机时,开始回收顶煤,不允许进行人工操作放顶煤;只有当直接顶初次垮落方可人工操作回收顶煤。其生产工艺为:采煤机斜切进刀→割煤→移架→推前刮板机→放顶煤→拉后刮板机。此为1个正规循环,采煤机采用双向割煤法,往复不断割煤。

4􀀂综合安全保障系统

在8101工作面开采过程中,针对开采煤层的实际情况,采取了多种安全保障系统。①采用ZVDC-1型综采支架计算机监测系统对工作面支架的载荷及其工况进行连续不间断的监测;②巷道安装了顶板离层监测仪,连续监测巷道顶板;③采用了煤层注水措施,采面防尘效果良好;④安装了瓦斯抽放系统,保证了开采过程中瓦斯管理更科学;⑤采取的防灭火措施有:注氮防灭火、采空区预防性灌泥、束管监测,做到了防患于未然。

5􀀂结语

煤矿首采面综放开采取得了很好的技术经济效益,为该矿后续开采积累了宝贵的经验,提供了科学的基础技术数据。同时,其他各矿类似条件的煤层开采提供了翔实的技术资料。

参考文献:

[1]吴永平.大同矿区特厚煤层综放采场矿压显现规律研究[J].煤炭科学技术,2008,36

[2]黄庆国.塔山煤矿特厚煤层综放开采关键技术[J].煤炭科学技术,2009,37