大倾角坚硬顶板较薄厚煤层综放面初采常见事故及防范措施.pdf

第 l 0卷 第5期 总第6 6期 2 0 0 5年 l 0月 煤 矿 开 采 Co a l Mi n i n g T e c h n o l o g y V o 1 ． 1 0 N o ． 5 S e r i e s N o ． 6 6 Oc t o b e r 2 o 0 5 大倾角坚硬顶板较薄厚煤层综放面 初采常见事故及防范措施 李方立 新疆焦煤 集团有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 2 5 [ 摘 要] 介绍了大倾角坚硬顶板较薄厚煤层综放工作面初采时常见事故，分析了产生事故的 原因，提出了事故防范及处理措施。 [ 关键词] 大倾角；坚硬顶板；综放面；倒架咬架；防范措施 [ 中图分类号]T D 8 2 3 ． 4 9 [ 文献标识码]B [ 文章编号]1 0 0 6 - 6 2 2 5 2 0 0 5 0 5 - 0 0 6 5 - 0 2 Co mmo n f a ul t a nd c o un t e r me a s u r e o f e l e me n t a r y mi ni ng i n t o p - c o a l c a v i n g f a c e wi t h b i g d i p a n d h a r d r o o f a n d t h i c k s e a m 1 矿井地质与工作面概况 矿井开采侏 罗纪八道湾组 l ～l 0 煤层 ，主采 4 ，5 ，6 ，7 ，l 0 煤层 ，煤层倾角 l 9～ 3 2 。 ，顶 板坚硬。矿井受 F 一 断层的影响，将煤层分成上下 盘 ，该工作面为断层 的下盘 。煤层 瓦斯含量较 低， 但局部有瓦斯涌出异常现象 ，煤层不易 自燃 ，煤尘 具有爆炸性 ，爆炸指数为 2 4 ％ ～ 4 5 ％。 2 5 1 2 1 综 放工作 面位于 1 9 3 0平硐 一采区西翼 的 5 煤层中，煤层厚度为 5 ． 3 m。煤质较软 ，硬度 系数． 厂为 0 ． 6～1 ． 0，煤层倾 角 为 l 9～2 5 。 ，平 均 2 2 。 ，顶板由砂砾岩 ，含砾粗砂岩组成，坚硬致密 难 冒，岩石单 向抗压强度为 1 4 0～1 8 0 M P a 。 工作面东部以 1 9 3 0平硐保护煤柱为界，西部 以 F 一 断层煤柱为界 ，上部 留 l O m煤柱与采空 区 隔开，下部为实体煤。工作面走向长为 7 5 0 m，倾 斜长为 l 1 0 m。采用 Z F 4 4 0 0 ／ 1 7 ／ 3 3型低位放顶煤支 架，采煤机为 M G 2 0 0 一 W 型，前部输送机为 S G Z 一 7 3 0 ／ 1 6 0型 ，后部输送机为 S G Z 一 7 3 0 ／ 2 0 0型。工作 面采用 “ 两采一放 ”的作业方式。 2 初采时常见事故 2 ． 1 支架倒架 、咬架 2 5 1 2 1综放工作面 2 0 0 4年 6月 1日安装完毕 ， 6月 7日进行初次放顶 工作面采用超前预爆破处 理坚硬顶板 ，初放后工作面平均 推进 6 m时发生 了支架倒 架咬架 事故 ，其 中 l 5 支架 、l 6 支架 咬 架 ，l ～l 9 支架 、3 0 ～3 8 支架 出现架 子歪倒现 象，同时工作面 4 0 以下支架还出现支架尾部下甩 现象，且越往工作面下部这种现象越严重。 2 ． 2 输送机上、下窜及前部输送机两帮不平 工作面前后部输送机在初采时出现上、下窜现 象，同时前部输送机还出现两帮不平，即靠煤壁侧 低 ，靠支架侧不接底板的 “ 腾空”现象。 3 支架倒架、咬架事故原因分析 3 ．1 地质因素的影响 1 工作面的西部受 F 一 断层的影响，使工 作面中下部煤层结构紊乱、煤质较软，同时煤层赋 存不稳定，靠工作面运输巷处煤层较厚 厚度达 6 ． 3 m ，呈鸡窝煤状 ；而在工作面 3 5 ～ 4 0 支架煤 层厚度较薄 厚度仅为 3 ． 5 m 。 2 受断层影 响 ，直接顶 节理及层理裂 隙发 育 ，岩石强度很低 ，极易破碎 。在工作面初采的前 几米时 ，从个别支架架前漏顶 处可见到 冒落 的岩 石 ，架后冒落的直接顶厚度为 0 ． 6～1 ． O m。 3 工作面初采时的煤层倾角为 2 2 。 ，倾角较 大 ，易倒架 、咬架 。 松软及赋存不稳定的煤层和强度低易破碎的直 接顶 ，是造成工作面片帮 、漏顶的直接原因，再加 上较大 的煤层倾角，是导致工作面支架倒架 、咬架 事故的重要原因。 3 ． 2 操作 因素的影响 该面是第 1 个综放工作面，经验不足。支架工 移架时，有时不能做到及时移架及带压移架，使空 顶时间长 ，空顶面积增 大，为煤壁漏顶提供 了条 [ 收稿日期]2 0 0 5 0 5 1 9 [ 作者简介]李方立 1 9 7 0一 ，男，河南商水县人，高级工程师，1 9 9 3年毕业于西安矿业学院采矿工程系，长期从事煤矿生产技术工作 先后坦任生产技术科长、矿长等职， 现任新疆焦煤集团副总工程师。 6 5 维普资讯 总第 6 6期 煤 矿 开 采 2 0 0 5年 第 5期 件。初采时，后部过早放顶煤，顶板还没有垮落， 使支架顶梁后半部顶煤漏空 ，部分支架前后部顶煤 均漏空，支架处于 空载状 态 ，加 上顶 底板割 的不 平 ，支架受沿倾斜方向重力分力 的作用 ，极易出现 支架咬架及倒架现象。另外 ，空载支架在向前推移 过程中，由于煤壁处支架易接顶受力 ，造成支架后 翘起 ，给移架带来较大的困难。 3 ． 3 深孔放顶的影响 该面煤层顶板坚硬 ，除工作面局部有一层厚度 为 0 ． 6～1 ． 0 m 的直接顶外 ，工作 面大部分顶板无 直接顶 。工作面放顶采用超前预爆破技术 ，钻具采 用 S K Z ． 1 2 0 A型深孔钻机，炸药为粉状铵锑高威力 炸药 。初次放顶时，在采面运输及回风巷距开切眼 西帮 2 8 m处 ，各布置 1组初放深孔 ，这组深孔包 括 1 个基本顶切断孔 、1个辅助基本顶孔 、1个端 头切断孔 、2个 端头辅助孔 ，孔深 在 1 7～6 2 m之 间，装药量 1 0 ． 6～1 1 8 k g 。在工作面推进 4 m时进 行了初次放顶 此时炮孔末端距工作面煤壁的距 离为 1 0 m ，由于放炮距煤壁很近 ，造成工作面煤 壁处及工作面煤壁以里的局部煤层提前破碎，为架 前 的片帮及漏顶提供了条件。另外 ，由于初放时对 架后顶板没有采取可靠的处理措施，不能及时冒落 给顶煤向后流空提供了空间，造成支架不带负荷， 给倒架、咬架创造了条件。 3 ． 4 开切眼布置因素的影响 该面开切眼采用 2次成巷 ，第 1 次掘进巷道宽 为 2 ． 5 m，高为 2 ． 7 m，断面为 6 ． 8 m ，巷道形状为 矩形。支护方式为锚网梁、无腿棚、锚索联合支 护。锚杆的间距为 0 ． 8 m，排距为 1 ． 0 m，在锚网梁 支护中间垂 直巷道 方 向支设 间距 为 1 ． 0 m 的无 腿 棚，第 1 次成巷后 ，又沿巷道方向布置 1 排锚索。 第 2次扩巷是在第 1次 的基础 上将巷道扩到 6 ． 5 m 宽 ，支护方式与第 1次相同 ，锚索 的最终支护排数 为 3排 。这样 的布置方式尽管有利于采面 的安装 ， 但存在切眼的高度大，宽度大，不利于留住顶煤的 缺点 ，在巷道的掘进及扩帮的过程中曾出现过局部 漏顶现象 ，不利于采面的初期开采 。 3 ． 5 巷道布置的影响 该面回风巷布置 ，最初按分层开采考虑 ，沿顶 板掘进 ，而运输巷是 由分层开采变为放顶煤开采后 施工的，为沿煤层底板施工的巷道。对于大倾角工 作面来讲，为防止支架及工作面输送机下滑，一般 在工作面的下部有一平缓的过渡段 ，而该工作面 由 于煤层较薄再加上运输巷沿煤层的底板施工 ，因此 无法再留出平缓的过渡段 ，同时由于下端头的支架 6 6 存在煤松碎负荷小的情况。这样下端头的支架在大 倾角和小负荷的作用下，出现站不稳的现象，为工 作面支架的倒架 、咬架提供了条件 。 4 工作面输送机事故分析 4 ． 1 工作面输送机上 、下窜的原因 1 巷道 布置 的影响 受地 质 因素 的影 响 ， 煤层沿走向发生变化 ，回风 、运输两巷走向随煤层 走向的变化而变化。在工作面开始推进过程中，调 斜不及时及调斜角度不合适时，就会出现工作面输 送机的上 、下窜现象。 2 支架状 态不正的影响 当工作 面出现倒 架及咬架后 ，支架上方通常是空的，支架不能有效 地发挥支撑顶板的作用 ，另外 ，因放顶煤支架的重 心偏后 ，在支架前移的过程中，受重力分力 的作用 造成支架的后部 向下甩 ，使支架的状态不正 ，这样 支架的推拉缸就与工作面输送机不垂直，在推移输 送机时 ，支架就产生向上 的分力 ，使工作面输送机 向上窜 ，推进一定距离后上窜现象就会很明显。 4 ． 2 前部输送机两帮不平的原 因 1 机组 司机操作 的影 响 受采煤机司机操 作水平及责任心不强的影响 ，底板割不平 ，造成推 拉缸不平 ，在推移输送机时推拉缸对输送机产生沿 走向向上或向下的分力 ，导致输送机的两帮不平。 2 工作 面支架状 态不好 的影响 当工作面 出现咬架 、倒架及支架甩尾现象时 ，工作面支架的 状态不好 ，支架推拉缸 的方向很难做到一致 ，推输 送机时使输送机受力不均匀，出现两帮不平及鼓起 的现象。 5 事故处理措施 5 ． 1 支架倒架、咬架事故处理 1 工作面初期不 放顶煤 ，待工作面 走 向正 常后再进行放顶煤 ，这样有利于采空区的充填 ，有 利于支架带负荷 。 2 工作面沿倾 斜方 向铺设 双层金属 网 ，防 止架前顶煤 冒落 。 3 用单体柱和大缸配合将倾倒的支架扶起 ， 并进行调架 。 4 在 支架 前部 顶 煤破 碎 、片 帮 、漏顶 处 ， 采用向煤壁打一头带环 的金属锚杆 每架 2根 ， 用 2 ． 6 m长的工字钢一头插入锚杆环 内，另一头插 入支架顶梁上 ，工字钢上部再用道木背实接顶 。 5 移架时采用带压移架 ，或少降架再移架。 下转 7 8页 维普资讯 总第 6 6期 煤 矿 开 采 2 0 0 5年第 5期 提供特殊的保护作用，并显著减少爆管情况，节约 配件成本 ； 3 煤科总院生产的新型合成型液压支架用 浓缩液 MS 1 0 - 5 经与澳大利亚奎克公司的 Q 8 1 4 ． 0 1 微乳液 、本地企业 的 ME I O - 5乳化油井下对 比试 验， 证明其性能指标均优于其他两种产品； 4 与乳化油相 比，新 型合 成型液 压支架 用 浓缩液没有刺激性异味 ，可以避免对液压系统周 围 空气的污染，提供更有利于矿工健康的工作环境； 不含有矿物油 ，具有环境友好性 ，是传统乳化液 的 更新换代产品。 上接 5 8页 C 0浓度 0 ． 0 3 2 ％ ，0 ， 含量 8 ％ 、温度 3 0 。 ，注胶后 无 C O，0 含量 3 ％、温度 1 8 。 ，符合 煤矿安全 规程火区启封条件。 2 凝胶具有 固水性 、阻化性 、热稳定性 和 吸热降温性等较好的防灭火性能，防灭火有效时间 长 ，成胶时间可控 ，成胶后凝胶失去流动性 ，有一 定的强度、成本低廉，压注工艺简单，操作方便。 3 凝胶可 以堆积 ，对采空 区底 板以上高 处 的火也有一定的灭火作用。 4 施工 消火 道 、注胶钻孔 、注凝胶等 费用 仅 8 5万元 、3 0 d左右就彻底解决 了 4 0 7火灾问题 ， 安全顺利撤出了1 套综采放顶煤设备，1 台钻机和 1 台注胶机 ，直接经济效益达到 3 0 0 0万元左右。 [ 参考文献] [ 1 ]P M3 l 型液压支架 电液控 制系统技 术 [ R]．北京 中德合 资 北京天地玛珂电液控制系统有限公司 ，2 0 0 1 ． [ 2 ]北京开采所 ．液压支架用乳 化液 [ M]．北京 煤炭工业 出版 社 ，1 9 7 9 ． [ 3 ]许海霞 ． 新型合成液压支架用浓缩液的研究 [ J ]． 煤炭学报， 2 0 0 4，2 9 4 4 8 7 - 4 9 1 ． [ 4 ]吴振平 ．电液控制 系统液压 支架用液 压液在 煤矿 中的应用 研 究 [ J ]．煤炭科学技术 ，2 0 0 5 ，3 3 4 7 3 - 7 6 ． [ 责任编辑 邹正立 ] [ 参考文献] [ 1 ]Mi r o n Y ． G e l S e a l a n t s f o r Mi t i g a t i o n o f S p o n t a n e o u s He a t i n g i n C o a l m i n e s[ R]． R e p o r t o f I n v e s t i g a t i o n s ． [ 2 ]徐精彩 ， 邓军，张迎弟 ，等 ．应用新型胶体防灭火技术防 治煤 层 自燃 火灾 [ J ]．西安 科技学 院学 报 ，2 0 0 0 6 4 2 4 6 ． [ 3 ]徐精彩，邓军，文虎，等 ．凝胶防灭火技术在煤层 内因 火灾防治中的应用 [ J ]．中国煤炭 ，1 9 9 7 1 02 8 - 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