范各庄矿深部煤层开采问题的研究及对策.doc

范各庄矿深部煤层开采问题的研究及对策 沈永明 （河北开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司，河北 唐山 063109） 摘要通过对深部煤层开采过程中出现的顶板压力增大、瓦斯涌出量增多等问题的研究，提出了针对性的治理方法，确保了工作面的安全顺利生产。 关键词深部煤层 顶板压力 瓦斯涌出量 治理方法 开滦范各庄矿业公司是我国自行勘察、设计、施工的大型现代化矿井，1958年建井，1964年10月21日投产，设计能力180万吨/年，1973年开始进行改扩建，设计能力为400万吨/年，2005年核定生产能力450万吨/年。 井田范围内共有7个可采煤层，依次为5、7、8、9、11、12、12.5煤层，煤层平均总厚度13.84m，有三个生产和一个延深水平，随着开采的逐渐进行,一水平已开采完毕，二水平也接近收尾，三水平开始生产。三水平水平标高在-620m，属于深部煤层开采，开采时顶板压力大，瓦斯涌出量多。本文通过对3275N工作面回采过程中出现这些问题的原因和采取的措施作了较全面的分析和阐述，为以后深部煤层的开采提供了经验。 1 工作面条件 1.1煤层赋存条件 范各庄矿3275N综采工作面所采区域煤层为复杂结构煤层， 煤层平均厚度3.85m，中间含有两层夹矸，煤层顶部有一层伪板厚度在0.16-1.1m之间，平均为0.70m。伪板上有0.1-0.3m的煤线与直接顶隔开，极易冒落。另外局部出现双层伪顶情况，本每层与八煤层间距由北向南逐渐增厚，北部为1.50m，中部为2.5m，南部为4.0m。 1.2主要地质构造 3275N综采工作面处于南翼单斜构造区，地质构造比较简单，整个工作面共揭露5条断层，其中F2断层为2.8m的逆断层，对回采有较大影响，其余均为0.8-1.5m的正断层，对回采影响不大。 1.3巷道围岩分类 顶 板强 度 煤层强度 底 板强 度 采动影响系数 巷 道埋 深 煤柱宽度 围岩完整性系数 分类结果 MPa Mpa Mpa m m m 24.81 4.0 20.0 1.41 -560～-650 0或100 12.4 II 1.4工作面开采技术条件 工作面参数工作面可采走向长度为1101m；倾斜长度172.8m，煤层平均厚度3.85m。 1.5上风道和下运道的支护形式 上风道和下运道均采用锚网支护巷道。 2 工艺设备配套 序号 设备名称 设备型号 数量 用途 1 液压支架 ZY4200-20/45 119 采面支护 2 采煤机 MGTY-300/710-1.1D 1 割煤 3 刮板输送机 SGZ-800/750 1 采面运输 4 转载机 SSZ-800/315 1 下运运输 5 皮带运输机 SSJ-1200/2*250 2 下运和石门运输 6 皮带运输机 SSJ-1200/250 1 下运外口运输 7 破碎机 PCM160 1 破碎 8 乳化液泵 RB-315/31.5] 3 采面供液 9 喷雾泵 HPB315/10 1 3 回采过程中出现问题的处理方法 3.1 顶板压力 1）采面片帮严重，上顶压力增大。针对此问题，我们在采面选用了合理的设备或对原有的设备进行改造。在机组的选用上我们仍然使用原先使用的MGTY-300/710-1.1D，但对它作了改动，更换了机组滚筒，减少了机组滚筒的厚度，也就是将机组的截深由原有割一刀煤进尺800mm改为了500mm，而在支架的选用上，仍然采用步距和前探梁伸缩量均为800mm的支架，这样当煤壁片帮在1100mm以内时，我们就可以采用超前移架和将前探梁全部伸出的方法支护好煤壁片帮部份的顶板，若片帮超过1100mm，就需要带板、打板来控制顶板。支架我们选用ZY4200-20/45型支架，它不但步距和前探梁伸缩量均为800mm，它工作阻力为4200KN，比原先使用的ZY3600-20/45的支架工作阻力也增大了600KN，这就保证了对采面上顶的支护。 2）上风、下运顶板压力加大，特别是上风道受同煤层上方已回采的3273N工作面与本工作面所留保护煤柱的影响和上顶顶板压力的影响，顶板压力明显。因此，在掘进时，就首先考虑到了此压力的情况，从而选用了特别的支护材料。顶锚杆杆体采用螺纹钢杆体，材质为20MnK或20MnSi，杆体直径为大于等于20mm，长度为大于等于2.0m，切眼锚杆长度为大于2.4m的高强锚杆；帮锚杆杆体采用等强锚杆，杆体直径20mm，长度2m；锚索材料为直径为17.8mm或15.24mm，1*7股高强度，低松弛预应力钢绞线， 其屈服载荷大于234.65KN， 破断载荷大于260.7KN，延伸率大于3.5％。另外，加密布置锚网巷道的十字测点和顶板离层仪测点，监测周期也由原来的部份少数一天一测大部分一周一测改为全部测点一天一测。回采进入后，在上风道压力大的地段巷道的上下帮用直径300mm以上长度3.0m左右的大圆柱对顶板进行加强支护。 3.2瓦斯的治理 范各庄矿属于低瓦斯矿井，一、二水平瓦斯涌出量较低，但回采到三水平以后，瓦斯涌出量较大，3275N工作面刚进入回采时上毛窝瓦斯浓度经常达到1.0m3/s以上，造成工作面断电无法进行生产，同时也威胁着工人们的生命安全。针对此种情况，我们采取了如下措施一是在工作面人员和设备能承受的范围内最大限度的加大工作面的风量和风速，保证将工作面的瓦斯最大限度的稀释；二是上毛窝挂好风障，使从采面出来的风流全部或大部分经过上毛窝，及时稀释上毛窝的瓦斯；三是在上毛窝安设风水喷雾，将上毛窝内的瓦斯挤出毛窝内；四是从风道外口找一个新鲜风流处，安设小型风机，用风筒将新鲜风流引致工作面上毛窝和采面局部瓦斯浓度大的部位对瓦斯进行稀释；五是合理安排工作面的生产，在瓦斯涌出特别大的时期将原先的两采一准改为一采一准，并且将一班8小时生产5刀改为8小时生产3刀，保证涌出的瓦斯能及时的得到稀释。通过以上方法，不但保证了工作面的正常生产，更重要的是实现了工作面的安全生产，杜绝了发生瓦斯事故。 4 结论 结合范各庄3275N综采工作面的地质情况和回采中出现的问题，提出了针对性的解决办法，保证了工作面的安全正常的作业和生产，保证了范各庄矿的原煤产量。 作者，助理工程师，现在范各庄矿业公司生产技术部工作。 4