大倾角复合顶板突出危险综采面过断层群的实践与认识.pdf

煤矿现代化 2 0 0 9 年第5 期 总第9 2 期 大倾角复含顶板突出危睑综莱面过断层群的实蹿与认识 平煤集团公司八矿 张乃松寇党军 摘要本文通过平八矿在大倾角复合顶板突出危险综采面过断层群的实践， 阐述了大倾角复合顶板 突出危险综采面过断层群的安全技术经验及存在的问题， 并提 出几点认识和建议。 主题词大倾角 复合顶板突出危险综采过断层群安全管理 平煤集团八矿随着开采深度的增加，煤与瓦斯突出的危 险性 日益加 重 ； 地质条件 日促复杂 ， 对于大倾角复 合顶板具有 突出危险性条件下综采面过断层， 安全管理难度增大； 在这种 条件下如何采取有效综合措施， 过好综采面断层群， 确保安全 生产是摆在我们面前的一大课题。下面就我矿在己 1 5 1 4 0 4 0 大倾角复合顶板突出危险综采面过断层群的实践，介绍综采 面过断层群的综合安全技术管理经验和做法，并对实践的效 果和存在的一些问题提出几点认识和建议。 l 己 1 5 1 4 0 4 0综采面的基本概况 1 ． 1 综采面的概况 该综采面回采的煤层是属于二迭系山西组 己组煤层， 采 面编号 为己 1 5 1 4 0 4 0 ， 该采面位于 己四采区西翼 中部 。 该采面 风巷走向长 1 5 0 0 m，煤层倾角 2 8 。～ 3 0 。，采长 1 6 0 m，采高 3 ． 6 m。本工作面直接顶为砂质泥岩及粉砂岩 ， 厚度为 8 ． 1 m， 基 本顶为细砂及中粒砂岩。直接顶为中等稳定 l b 类 ， 基本顶为 Ⅱ级， 周期来压不明显 ， 直接顶距煤层顶板 0 ． 8 m有 0 ． 1 m左右 的煤线 ，该层易随采随落，属典型的复合顶板。埋藏深度为 3 3 6 ．4 3 6 1 ． 9 m， 瓦斯含量为 1 6 m 3 ／ t ， 采面瓦斯压力 1 ． 2 M P a 。 根据 对该采面在机、 风两巷及切眼掘进期间的测试数据分析， 该工 作面按突出危险管理。 1 ． 2 综采面使用的主要设备 1 Z V 4 0 0 0 一 l 7 ／ 3 7型液压支架 主要技术参数最大支撑高度 3 7 0 0 ra m， 最小支撑高度 1 7O Omm 支架重量 1 5 3 2 0 k g 2 运输机为 S G Z 一 7 6 4 ／ 5 0 0型输送机 。 3 采煤机为采用 MG 3 0 0 7 3 0 一 WD型双滚筒采煤机。 1 ． 3 劳动组织 两采一准， 即 两班生产、 一班检修和打钻抽放瓦斯， 每天 八点班打钻抽放瓦斯和进行机电检修。 2 过断层群的实践 2 ． 1 采面断层群揭露及其发展趋势 在掘进过程中，从两巷揭露以 F 0 4 1 6断层为中心的落差 大于2 m断层共出 l 0条， 简称 F 0 4 1 6断层群， 对采面回采都有 不同程度的影响。特别是 F 0 4 1 6断层 ， 该断层落差 6 m， 断层群 破碎带长达 3 0 m， 煤层变薄 ， 顶板破碎， 煤层松软。该断层揭露 与采 面斜 交分布 l l O re后 ， 沿采 面走 向平行分 布 ； 沿走向分布 时， F 0 4 1 6断层面距风巷下帮 4 5 m。 2 ． 2 过段层群的方法 根据采面地质条件， 在过断层群期间以治理复合顶板、 煤 与瓦斯突出、大倾角安全管理为重点，制定如下过断层群方 法 以断层 F 0 4 1 6为中心过断层群， 上盘沿顶 回采， 下盘托顶 煤回采 ， 保持顶板平缓过渡 ， 采高保持在 2 ． 5 ～ 2 ． 8 m； 断层上盘 破碎带至采 面机尾不上煤 机 ， 实行炮采 ， 只打底 眼和腰 眼 ， 减 少对顶板 的震动 ； 回采注意调整支架 状态 。 3 过断层群的安全管理 3 ． 1 顶板管理 综 采工作面煤壁 浅孔注水 是最有效 的防尘 措施之一 ， 其 效果 主要体现在以下几个方面 1 增加了煤体粘结力， 保持了围岩的一体性。上下顺槽 及工作面注水后，替棚时减少了掉顶煤及工作面冒顶片帮的 次数， 并起到了松帮卸压的作用 ， 减少了两巷、 工作面的维护 工作 。 2 水进入煤体孔隙后， 吸附部分游离态瓦斯 ， 降低了工 作面割煤和放煤时瓦斯的集中排放速度 ，可使生产过程中瓦 斯初期排放量减少 9 0 ％，大大降低了工作面集中生产时瓦斯 浓度。 3 使煤体得到了湿润， 降低了煤体产尘量， 净化了回工 作面的空气， 改善了作业环境， 降尘量达到 4 0 ％～ 7 0 ％。 4 注水量显著增加。较深孔高压注水每米钻孔注水量提 高了 1 0倍以上。 5 降尘效果显著。通过现场测尘 、 工作 面粉浓度得到 了 有效控制， 作业环境得到明显改善。 6 注水与工作面检修平行作业 ， 不占生产时间。 1 0 3 4 综采工作面采用浅孔注水后粉尘浓度变化情况表 9 图 2 5 结论 通过对桃园矿 1 0 3 4综采工作面煤壁 浅孔注水研究 ， 表 明 该工艺能够有效地降低 回采期间 的粉尘浓度 ，从而 有效 的防 止煤尘爆炸事故发生， 充分保证广大职工的身心健康， 减少矽 肺病的发病率 ， 为矿井安全生产提供良好的作业环境 ； 同时， 该工艺操作简单， 对生产影响小， 效果明显， 与其他防尘措施 相比有着较大的优越性 ，是一项值得大力推广的综合防尘技 术。 收稿 日期 2 0 0 9 8 6 ‘ 4 3 ‘ 煤矿现代化 2 0 0 9 年第5 期 总第9 2 期 1 进行顶板压力监控， 及时收集数据， 进行动态分析， 掌 握顶板应力规律。 监控方法 采面液压支架立柱下腔安设光控矿用数字压 力表， 用于监测支架的初撑力和工作阻力。两巷超前支护区监 测 两巷超前支护区， 用阻力检测仪测压 即测压枪测压 ， 量 取单体柱的初撑力和工作阻力。 2 加强采面防倒、 防滑。①采面断层段设置防倒、 防滑千 斤顶， 按照一定顺序移架， 保障断层段的支架的稳定； ②保持 正确伪倾斜， 使输送机上下滑移量相互抵消， 支架必须始终垂 直输送机， 并及时使用侧护板或单体柱对支架调整。 3 炮采管理。①炮采 本采面配置的采煤机滚筒截割深 度为 6 0 0 m m， 滚筒割过去后， 由于煤体较软， 受滚筒强力震动 将片帮。因此用滚筒割煤后煤墙侧端面距将达0 ． 8 m左右， 即 使及时拉架也支护不到位，而且受滚筒震动影响有时在托顶 煤段会发生大面积的片帮，引起 冒顶 。因此从断层段震动炮 采， 炮采参数选择原则 采用底眼适当缩小眼距， 小药量， 减少 震动。②采面爆破严格坚持执行程序化爆破和远距离长时间 躲炮管理 4 采面采用两种 方法控顶 。①在断层段进行铺 网， 做人 工假顶； ②加强及时支护， 采用“ 带压移架” 。并打开护帮及时 护帮 。 防止片帮。 5 重点进行调整支架。断层段顶板破碎， 容易引起支架 向下方游动， 形成挤架、 咬架、 倒架。因此调整支架状态是顶板 管理重中之重。为保障支架处于有效状态， 采取以下措施 ① 安装侧护千斤顶双向液压锁， 使断层面至机尾支架呈一整体， 提高钢性； ②是从断层带处每隔 5架安装一个防倒千斤顶， 拉 架时收紧， 防止支架下倒。③在拉架过程中， 必须及时调整平 衡千斤顶， 保证前梁和顶板面接触， 杜绝点或线接触。 3 ． 2 过断层期 间防突安全管理 3 ． 2 ． 1 采面煤与瓦斯 突出 简称防 突 基础管理 1 工作面采用前探、 卸压、 抽放、 注水孔 简称措施孔 治 理采面煤层中瓦斯根据 煤矿抽采指标要求及采面实际情 况， 本工作面采取浅孔与深孔相结合的瓦斯治理方法。 2 四源抽放， 即 ①上隅角瓦斯抽放 管径 5 0 o mm ， ②高 位钻场抽放 管径 3 o o m m ， ③采面浅孔抽放， ④本煤层抽放。 3 本煤层 浅孑 L 注水。①采 面坚持泵压浅孔注水 ， 并建立 注水台帐。②注水管采用高压注水。注水标准 注水时以煤体 相邻孔出水或煤壁开裂出水为准。 3 ．2 ． 2 采面过断层防突安全管理 1 在断层的破碎带上下各 1 5 m范围内直接上三排措施 孔 ， 孔数6 0个 采面全岩处除外 ， 预防突出事故。 2 采面进行深孔震动爆破， 在采面效果检验正常后 ， 执 行采面震动爆破。 采面震动爆破的布置 在断层上下各 1 5 m范 围 内， 每一定距离布置～个深孔爆破孑 L ， 进行煤机剖煤前 的防 突震动， 预防突出事故。 3 ． 3 采面大倾角的安全管理 3 ． 3 ． 1 防止煤矸窜 出刮板输送机伤人的方法 1 沿采面设置两种防滚矸装置， 防止岩石沿倾向滚落伤 人， 防滚矸装置分煤墙和采空区两种 ， 简称前后防坠网。采面 每个一定距离设置一道， 挡住挡煤板至支架立柱的空间。 2 沿采面倾向设置一种防窜矸装置， 防止岩石沿运输机 窜出伤人。防窜矸装置简称挡矸帘， 在采面挡煤板上沿倾向设 4 4 置， 分组设置， 自由分合， 防止矸石窜到采空区伤人。 3 采煤机机身的加工挡矸装置， 适当高出煤机， 保证煤 机行走时与支架顶梁的间距， 当割煤时， 既能保证挡住沿煤机 机身向下滚落的矸石， 又能保证煤机的顺利行走。 3 ． 3 ． 2 防止煤矸 窜出刮板输送机伤人的措施 1 确保采面液压系统完好， 保证支架的初撑力 ， 有效控 制顶板。 2 采面支架必须及时移架并打开端头支架的护帮板， 防 止片帮。 3 对采面片帮后空顶处， 必须立即组织人员进行维护， 严禁 空顶作业。 4 采面各段工作人员必须相互通气， 搞好互保， 发现窜 矸及时向下发出警报。 5 支架工清煤拉架 ， 必须两人作业， 一人观山， 一人操 作， 禁止单人作业。 6 人员需进入煤墙作业时， 必须发出信号 ， 令采面停止 作业， 并对上下方发出信号， 设专人观山。 7 采面出现地质构造顶板破碎地段 ， 在其靠近处增加前 后防坠网， 防止滚矸伤人 。 8 采面进行分段作业 ， 割煤、 移架、 推运输机作业时， 适 当进行交叉， 减少同时作业。 4 采面过断层的效果及认识与建议 4 ． 1 采面过断层的效果 通过八矿己 1 5 1 4 0 4 0大倾角复合顶板突出危险综采面 过断层群实践证明， 断层群顶板得到很好控制， 确保采面安全 生产； 防突措施加强， 保证了采面安全有效回采； 大倾角防窜 矸设施有效保障了作业人员的安全。本项目研究应用到现场 以后， 提高了资源回收率， 大大减少了储量损失， 同时积累了 丰富的过断层经验， 对今后过大断层起到了很好的借鉴作用， 也锻炼了职工队伍， 使干部、 职工素质得到提高。 4 ． 2 采面过断层的认识 1 大倾角工作面采取有效防滚矸措施是确保安全生产 的前提条件； 加强顶板监测监控、 提高初撑力、 防倒防滑、 断层 段铺网等措施是大倾角复合顶板综采面顶板管理的主要措 施 ； 2 在没有进行“ 工程型” 区域性瓦斯治理的条件下， 突出 危险采面采用“ 多元抽放” 进行防突管理 ， 是有效预防了煤与 瓦斯突出的重要措施。 3 综采面在复杂条件下采取有效措施过断层群， 不但提 高了煤炭资源回收率，而且提高了干部的管理水平和职工的 素质 。 作者简介 张乃松 1 9 7 4 一 ， 男， 助理工程师， 从事煤矿安全生产管 理， 技 术管理工作 。 寇党军 1 9 6 3 一 ， 男， 高级工程师， 注册安全工程师 。 管理 学硕士； 长期从事煤矿安全生产管理， 技术管理， 经营管理等 工 作 收稿日期 2 0 0 9 - - 4 1 1