大采高综采工作面过空巷关键技术研究.pdf

0 √ t _s i 0 j j 科技 信息化 大采高综采工作面过空巷关键技术研究 空 巷 是 以前 小 煤 窑 无 序 开采 或 布置综 采 工 作 面推 进 过 程 中 留 下 的巷 道 、 硐 室 ， 当综 采 设 备 在生 产过程 中经过窄 巷时 ， 容易 造成大 面积 冒顶 ． 带来 重大 安全隐 患 。如 果不 开采空巷 区域 ． 又会造 成资 源 浪费 。在资源 日益 紧张 的今天 ． 掌 握 大采 高综 采 工 作 面过 空巷 关键 技 术 ， 不 断提 高 资源 回收 率 ， 无 疑 具有重大 意义 。 神华 神东煤炭分 公 司哈 拉 沟煤 矿 通 过 对 过 0 2 2 0 9综 采 丁作 面 回采范 同 内的 两 条空 巷 的观测 、 记 录 、 总结 ， 找 了大采 高 综采 工 作 面过 平 行 丁作 面 的全长 空 巷的关 键技术 一 、基本概况 哈拉 沟 煤 矿 是神 华 神 东 煤 炭 分 公 司一 座年 产 1 2 0 0万 吨 以上的 大 型 现代 化 矿 井 ，装 备 1 个 采 高 5 ．2 m的高产 高效综 采 _ r 作 面 ． 月产 9 0万吨 以 上 、在 0 2 2 0 9综 采丁 作 面 的 同 采 范 嗣 内 有 两 条 空 巷 。 0 2 2 0 9综采 T作 面长 3 2 0 m， 推进 长 度 2 2 7 l 1 1 3_ ， 采高 5 ． 2 m。 空巷 1 0 2 2 0 2运顺 距 0 2 2 0 9 丁 作 面切 眼 l 7 7 9 ． 6 m．空 巷 全 长 3 2 0 m， 巷 宽 5 ． 4 m． 巷 高 3 ． 7 m； 空 巷 2 0 2 2 0 3同顺 距 0 2 2 0 9 T作面切 眼 1 8 | 0 m，空 巷 仝 长 3 2 O m，巷宽 5 ． 0 m， 巷 高 3 ． 6 m 两 条空巷 上覆松 散层厚度 在 0 ～ 5 m． 部 分基岩 露 ． 空 巷 ￡覆 基 岩厚 度 为 6 0 ～ 9 5 m， 南 文／ 魏永胜 周海丰 机头 向机尾逐渐增 厚 。 直接 顶为粉 砂 岩 ， 厚 度 1 ～ 5 m， 老 顶 为 中一 粗 粒 砂岩 在沟 谷段有 基岩露 头 直接 底 为粉砂 岩 ． 厚 度 3 4 1 1 1 ． 空 巷 l 和 空巷 2 煤 柱间距 2 5 n l 。 二 、 过 空巷 的技术措 施 1 ． 支护 设 计 过 空巷采 取“ 全断 面金属 网 W 钢带 锚索 ” 联 合支护 。 四根锚索 型 号为 中1 5 ． 2 4 x 8 0 0 0 mm，托盘 为 3 0 0 x 3 0 0 x1 5 ram 吊挂一 根 W 型钢 带 型 号 为 2 x 2 3 0 x 4 2 0 0 mm ． 端 头 锚 索距 巷 帮 4 0 0 m m， 与顶 板呈 7 5 。 角 ， 中问锚索 间距 1 4 0 0 m m， 钢带 的 排 距为 8 7 5 m m。 另在 巷道 中心线 补 打一排锚索 ， 间距 为 2 0 0 0 mm， 垛式 支架偏 空 巷 中线 5 0 0 mm布 置 。为 防止托 盘等铁 器进入 主运 系统 ， 在 W 钢 带 或T 字 钢下 面 铺 一层 塑 料 网 ， 塑料 网用 1 4 铅 丝捆绑 在顶层 金属 网上 。为了 防止片帮 ， 在 空巷 及 联巷 的两 帮挂 帮 网 ， 塑 料 网的规 格是 2 5 0 0 l O 0 0 0 m m．玻 璃钢锚杆 规 格 为 1 8 x 2 O O O m m， 间 排 距 1 ． 0 5 x 1 ． 5 m．每排 三 根 ，矩型布 置。 第一 条 空巷 0 2 2 0 2运 顺 ， 在 中 间 的 2 6 0 m 支护 _『4 8台垛式 支架 ， 第 二条 空巷 0 2 2 0 3回顺空巷 没有 支 护垛式 支架 。 2 ． 支护 强度 计算 理论 支护强 度 P 4 ～ 8 Mx r T／ m 式中 M 采高为 4 ． 0 m 卜 一 直 接 顶 岩 层 容 重 2 ． 1 9 ～ 2 ． 4 2 T ／ m3 ． 取平均 2 - 3 1 T ／ m 根据 综 采 1 二 作 面 周期 来 压 的 经验 ， 取 7倍计算 ， 则 P7 x4 ． 0 x2 ． 31 6 4． 6 8 T ／ m0 0 ． 6 5 MP a 实际 的支护 强度 0 2运顺 空巷 支护垛 式支架 P 1 6 8 2 2 0 1 0 4 8 1 2 0 0 0 1 0 0 0 f 5 ． 4 x3 2 0 0． 5 2 8 MP a 瀑 黪 ， ， ， 。 2 2 。 9综 采 工 作 面 _ ， ， _ _ 二 _ 二 营 J i 二 五 ； I 5 2 O 2 运 顺 和 O 3回 顺 空巷 位 置 平面 图 中国谋炭工业 2 0 0 8 ． 1 2 3 5 科技 信息化 f S C I - T E C H＆I N i 0M A 丁 }ON fZ A T I O N U ． 6 5M上 J a 0 3回顺空巷 不放垛式 支架 P f 1 6 8 0 x 2 0 xl O 6 3 2 x 3 0 x1 0 1 0 0 0 5 3 2 0 1 0． 3 2 9MPa 0 ． 6 5 MP a 通 过计算 可说 明 ． 两 条空 巷 目 前 的支护强度不够 。 3． 矿 压 观 测 当工 作 面距 空 巷 2 0 0 m 时 ． 就 开始进行 矿压观测 ， 统计 周期来 压 数 据 ． 分 析 周期 来压 规 律 ， 预 测 过 空巷期 间的压力状 况 ． 及 时地进 行 验证 和修 正 ， 找 出影 响周 期来压 的 因素与周期来压 步距 的关 系。 综采 工作 面过 空 巷前 后 的周 期 来压 规 律总结如下 1 等 压可 以使 工作 面支架 来 压范 同增加 ， 平 均压 力值 升高 2 0 ～ 5 0 b a r ，等压 可 以使 顶板 活 动趋 于 稳 定 ， 等压 结束 后 ， 开 始 生 产第 一 刀煤后 ， 压 力会 下降 3 0 ％～ 5 0 ％。 2 等 压 时 ， T作 面 和空 巷 侧 各 向煤柱 内片帮进 1 m左右 ．有效 支护煤柱剩 下 1 m， 确定 3 m 等压 比 较合适 。 3 统 计周 期 来 压 规 律 ， 周 期 来 压 持 续 一 般 在 5 ～ 6刀 4 - 3 ～ 5 ． 2 m ， 在 3 m 时等 压 ， 让 顶板 压 力 充分 释放 ，当工 作面进 入空 巷时 。 正好处 于周期来 压的末 期 ， 有 利于 贯通 4 等 压可 以使工作 面 的片帮 稳定 ， 减 少生产 时对 T作面人 员 的 伤害 。 5 在 预测过 空巷期 间 的周 期 来 压 状况 时 ， 要 把 降采 高 、 调 斜 工 作 面 、 割 煤 方式 单 向割 煤 还是 双 向割煤 等 因素 考虑进去 。 6 在预测过 第二 条空巷期 间 36 中羞 2 0 0 8 1 2 的周 期来压 状况 时 ， 要 把两 条空巷 间煤 柱里 的联 巷考虑进去 。 7 从距 离 空巷 的距 离 和时 间 上 看 ，当工作 面距 离 空巷 4 ． 7 ～ 3 m 时 ．空 巷的顶 板下沉 速度较 快 ， 平 均 1 5 ． 3 3 m m ／ h ， 以后 在等压 时间 ， 空 巷的顶板下沉 速度趋缓 。 三 、 过 空巷方案 过 0 2 2 0 2运顺 空巷 ， 由于采 取 了保守 的方案 ， 空巷里 使用 了垛 式 支架 支 护 ，距 空 巷 3 0 m 时降 低 采 高 ， 剩余 3 m时开始停机 1 6小时 等 压。 工作 面采取平行 向前推进整 体 贯 通 的方 式 ， 当溜子铲 煤板 距垛 式 支架 1 ． 2 5 m 时停机 。 开 始 由机尾 回 撤 支架 ， 每 回撤 完一个 联 巷的垛 式 支架 ， 采煤机就 连续 地割 至机尾 部 分 ，并让 支架 继续 向空巷 里推进 ， 直至推进 至空巷 的副帮 。 由机 尾向 机头过空巷 。 过空 巷用时 2 6小 时 ， 顶板最大 下沉量为 1 ． 2 m， 最后安 全 顺 利通 过 。过 空巷期 间 ，搬运 、 支 护 、 回撤垛式支 架花 费等直 接经 济 损失 3 0 0万元 。 间接 损失 受 回撤 支 架影 响 ， 少 出煤 4万 吨 ， 间接 损 失 1 0 0 0多万元 。 过 0 2 2 0 3回顺 空巷 ． 空 巷里 除 “ 全 断面 金属 网 W 钢 带 锚 索 ” 联 合 支护外 ， 未采 取其 他 的支护 。距 空巷 3 0 m 时 降低 采高 ，调整 工 作 面 ， 剩余 3 m时开始停机 1 2小 时等 压 。工作 面采 取机尾 加 刀 ， 让 中后 部 先与 空巷贯 通的方 式 ， 中后部 连 续 加刀 ，连续 向前推 进 中后部 ． 让 中后部 的支架 不断 向空巷 里推进 ， 当 9 0 一 机尾 的支架 推 到空 巷 的副 帮煤 壁 上 ，再 连 续 给 机头 部 分 加 刀 ， 推机头 。 过空 巷用时 5小 时 ． 顶 板最大下沉 量为 0 ． 5 m。 最后安 全顺 利通过 。 过第二条 空巷要 比第一 条 空巷 时节 省 1 3 0 0多万元 。 四、 关键结论 1 ． 提 前进 行矿 压 观测 ． 如果 顶 板 的完整性 比较好 ， 过 空巷时 就会 出现 整体 下沉 ． 建 议采 用 “ 全 断 面 金属 网 w 钢 带 锚 索”联合支 护 ， 从推 进速度 上 ， 建 议不 考虑垛 式支 架 和单 体支护 。 2 ． 在空巷 里不进行被 动支护 的 情况 下 ， 在 割煤工 艺和 推进方 式 比 较 灵 活 ， 遵循 “ 顶 板压 力 大 的部 分 有 限 快速 推进 ” 的 原则 ， 采取 由工 作 面一端 向另一 端 、 由 中间向两端 逐步 向空巷推进 的方式 ，快速推进 可 以有效减缓顶板下沉 。被动 的支 护 影 响 推进 速 度 ，随着 顶板 的下 沉 ， 支架立柱 的行程不断减小 ， 容易 压死支架 ， 带来更大 的经济损失。 3 ． 从空 巷顶板下沉 的时间和空 间上 看 ，当工作 面距空巷 4 m左右 的时候 ，空 巷 的顶板就 开始 下沉 ． 虽然 有垛式 支架 支撑 ， 空巷 的顶板 还会 下沉很 多。因此过空 巷期 间 的 最 低 采 高要 把 空 巷 的顶 板 下沉 量 考虑 进去 。 4 ． 剩 余 3 m 等 压 时 ． 让 顶 板 压 力 充 分 释放 ．当 工作 面进 人 空 巷 时 ，正好处 于周 期来压 的末期 ， 有 利 于贯通 ， 减少 生产时 对工作 面人 员 的伤害 。 过完空巷不 要急于将割 底部分抬起 ， 防止来压时采空区顶 板 突 然垮 落 ， 将 支 架 推 出 ， 损 坏 设 备 。 作者单位 神华集 团神东煤炭分公 司 哈 拉 沟煤 矿 } 责 任 编 辑 林伟 丽