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山 西 省 煤 炭

優(yōu) 秀 學 術 論 文 評 審 表

 

論文題目  高瓦斯大采高綜采工作面停采支護技術研究                             

 

申報學科組  工程技術      學科組代碼                     

 

作者姓名  王存權   職稱 高級工程師 年齡  47    

 

工作單位（詳細） 同煤集團云岡礦 職務 礦長    

 

通訊地址 同煤集團云岡礦生產(chǎn)技術科 郵編037017

 

聯(lián)系電話   03527083144                             

 

 

 

 

推薦單位    同煤集團云岡礦                             

 

                       2011年 12 月 21 日 

表一   論文摘要（由作者本人填寫） 論述了高瓦斯大采高綜采面，在停采支護過程中采取的支護方式，并通過該礦的實際應用實現(xiàn)了安全快速搬家，同時進行了應用效果的比較分析，提出了大采高綜采面的停采支護設計和應用的關鍵問題。 通過該礦三個大采高工作面的停采搬家實踐，應用多種支護技術的變化與組合，尤其是鋪設鋼絲繩與錨索網(wǎng)聯(lián)合支護，對于撤架三角區(qū)與機道頂板的支護起到了較好效果。 雙層金屬網(wǎng)與傾向鋼絲繩對破碎頂板的包裹效果好，不宜發(fā)生扯網(wǎng)現(xiàn)象。 傾向梁、錨索配合有效支護了支架上方頂板，并有利于撤架三角區(qū)的形成和加強臨時支護，保證了撤架安全。 錨索與走向梁的配合使主動與被動支護融為一體，有效的將頂板加固為穩(wěn)定的整體結構。 工作面煤壁通過錨網(wǎng)護幫，解決了煤壁片幫和防止頂板邊角發(fā)生大的離層。 由于工作面采高在4.2m，停采支護期間架梁、上鋼絲繩、上托板、掛網(wǎng)挑網(wǎng)等均需登高作業(yè)，要使用專業(yè)凳子并在機道支設木支柱作為臨時支護。 為防止工作面煤壁片幫擴大，護幫時采取先割頂?shù)恫⒅ёo上半部煤壁，再割底刀并支護下半部煤壁，從而實現(xiàn)了有效護幫與操作安全。 高瓦斯厚煤層大采高綜采面停采支護技術，由于對頂板尤其是撤架通道上方頂板的強力支護，在投入上比一般綜采工作面要大，但杜絕了回撤設備與支架期間的頂板下沉及破碎冒落、扯金屬網(wǎng)、壓架等事故，避免了后續(xù)頂板支護材料和工時投入。該方案在技術上可行，安全上可靠，使搬家總時間大幅縮短為12天，提前10天進入新工作面生產(chǎn)，對在同類情況下的停采支護方面積累了寶貴的經(jīng)驗，有較大推廣價值。
所報學術會議及報送年月
在何種刊物上發(fā)表過	《中國煤炭》2010年7月

表二  申報單位初評意                                    申報單位負責人簽字                             申報單位蓋章 年  月  日

表三 省學會評委會專家意見                                           審閱人簽字                                    年 月 日

 

高瓦斯大采高綜采工作面停采支護技術研究

王存權

 (大同煤礦集團云崗礦,山西省大同市，037017)

摘  要  論述了高瓦斯大采高綜采面，在停采支護過程中采取的支護方式，并通過該礦的實際應用實現(xiàn)了安全快速搬家，同時進行了應用效果的比較分析，提出了大采高綜采面的停采支護設計和應用的關鍵問題。

關鍵詞  高瓦斯煤層 厚煤層開采 綜采工作面 工作面搬家 停采支護

 

The Technology research on mining Face Support after the final coal mining of the high-gas and large mining face

                             Wang cun quan

( Yungang mine , Datong Coal Mine Group , Datong , Shanxi Province 037017 , China)

Abstract  This article present the Manner of mining Face Support after the final coal mining,which is the high-gas and large mining face . After the Practical application of this manner ,we Achieved a very highly speed of Change mining  face, and did a Comparative Analysis of Relevant Effect...After all these works, a key Point of the Supporting technique Design and Application has been proposed, which is very useful for large mining face.

Key words  high-gas   large mining face   Support after the final coal mining  mining face Changing

 

1 礦井概況

云崗礦位于山西省大同市西郊云崗溝內(nèi)，距大同市區(qū)18km，開采大同侏羅紀煤層，井田南北長13.1km，東西寬5.75km，面積59.0003 km²。礦井開拓方式為立井、斜井混合式開拓，主運輸水平為+980m水平，+1030m水平為輔助運輸水平。礦井通風方式為分區(qū)抽出式。目前井田南部12^#層410盤區(qū)是該礦主要生產(chǎn)盤區(qū)。

1.1 工作面概況

該礦410盤區(qū)大采高綜采隊已采出三個工作面，見表1：

表1 工作面基本情況表

三個工作面的頂?shù)装鍘r性為：偽頂為碳質(zhì)泥巖，局部層理節(jié)理較發(fā)育，厚度0.2～0.9m；直接頂為灰白色中砂巖～粉細砂巖互層，厚21.44～14.6m，含二硫化鐵結核，致密，堅實，水平層理發(fā)育，普氏硬度系數(shù)f＝7以上；直接底為灰白色細砂巖～粉細砂巖互層，層理發(fā)育，厚度5.96～3.31m。

三個工作面的地質(zhì)條件為：煤層為一單斜構造，北高南低，局部有一層夾石，厚度0.85m～0.5m，平均0.6m。8611面無斷層及其他構造，81001、81003面有斷層7條，落差從0.6m—1.7m，沖刷一處，沖刷處煤層最薄處為3.0m。層間距為：距9^#層約為39m，距7^#層約為73m，距3^#層約為112m，

1.2 三個工作面設備配備均為：MG800/2000-GWD型雙滾筒采煤機一部，ZZ9900/29.5/50型支撐掩護式支架百余架，SGZ-1000/1050型刮板輸送機一部，SZZ-1000/375型轉(zhuǎn)載機一部，PCM-250型錘式破碎機一臺，BRW500/31.5型乳化液泵兩臺，SSJ-1200/250×2型可伸縮皮帶機一部。

1.3 ZZ9900/29.5/50型支撐掩護式支架技術特征：

支架初撐力：7734kN（P＝31.4Mpa）支架工作阻力：9900kN（P＝40.2MPa）

支架支撐高度：2.95～5.0m        支架中心距：1.75m  支架重量：31.5t

1.4 采煤工藝：采用傾斜長壁后退式綜合機械化采煤工藝，采煤機落煤、裝煤，采用刮板運輸機運煤，液壓支架支護工作面頂板，采用自然垮落法結合人工強制放頂管理采空區(qū)頂板，采高4.8 m，煤層厚度大于4.8m時，見底板留頂煤開采，煤層厚度小于3.0mm時，根據(jù)工作面實際情況割底或割頂開采，循環(huán)進度0.865m。

2 停采支護設計的關鍵參數(shù)

因大采高工作面采場空間大，斷面大、采空區(qū)懸板和機道頂板容易塌落，工作面煤壁容易產(chǎn)生深度片幫，在停采和撤架期間易發(fā)生冒頂事故，

根據(jù)大采高工作面實際情況，在進行停采支護設計時，要充分考慮工作面的特點及撤退設備的需要，確定以下重要參數(shù)：

（1）明確合理的停采線位置，并對停采線附近頂板巖性、上覆狀況等情況進行鉆孔分析，以避免或減少頂板周期來壓、上覆應力區(qū)等對收尾的影響；

（2）確定合理的采高、留頂煤或留底煤收尾及撤架機道寬度；

（3）確定鋪設金屬網(wǎng)長度和位置、金屬網(wǎng)層數(shù)、規(guī)格；

（4）根據(jù)頂板巖性，確定錨索和錨桿支護的間排距、錨索長度；

（5）確定工作面煤壁護幫措施；

（6）考慮頂板難以支護及發(fā)生變化時的補強支護措施。

3 停采支護方式的選擇

3.1停采期間采高和割煤工藝的確定

停采期間要選擇合理的采高，主要出于以下幾點考慮（1）降低采高可縮小采場空間，有利于停采支護對頂板的有效維護；（2）合理的采高是停采后撤架通道的高度和支架轉(zhuǎn)向方便的需要；（3）采高要留有余量，以為防止因停采后和撤架期間工作面頂板壓力逐漸增大、頂板下沉量也逐步加大，造成撤架通道高度降低和壓架事故發(fā)生。

由于工作面使用ZZ9900型液壓支架，支架支撐高度為2.95～5.0m，支架主頂梁平面至側護板下端的高度為0.6m。因此，工作面停采期間的采高=2.95m+0.6m+備用高度，根據(jù)生產(chǎn)過程中頂板來壓及支架收縮情況，備用高度取0.65m，采高確定為4.2m。

由于工作面停采期間煤層厚度最低在5.1m以上，且采高確定為4.2m，故需要選擇留頂煤還是留底煤割煤?？紤]到停采過程中，直接頂不平整，頂煤在0.9～2.5m之間，頂煤能夠完整留住且采煤機可以割平頂板，保證頂煤平整，有利于支架接頂。同時，如果留底煤開采，則撤設備及支架時，由于底煤松軟會被拉不出溝槽，給設備的行走帶來困難，但留頂煤見底板停采，由于底板堅硬有利于設備快速撤走。因此，停采期間選擇留頂煤見底板的割煤工藝。

3.2 撤架機道寬度的確定

根據(jù)工作面支架撤出時所需轉(zhuǎn)向?qū)拵У睦碚撚嬎愫同F(xiàn)場實測，支架降到4.0m時所撤支架要求機道寬度為4.3m，考慮到外部原因和其它余量，確定撤架機道寬度為4.6m。

3.3 工作面停采支護方法的確定

工作面停采過程中頂板采取網(wǎng)+繩+梁+錨索方式支護：

（1）金屬網(wǎng)為1.95×5m菱形網(wǎng)（根據(jù)本支架定制），鋪網(wǎng)長度17m（前1.5m落地段為單層，后面垂直段和鋪頂段為雙層），見圖1；

（2）從距液壓支架頂梁端0.5m開始每隔0.8m布置一根傾向鋼絲繩，通過錨索將鋼絲繩兩端分別固定在工作面頭尾端頭，鋼絲繩要拉緊繃直，中間每隔0.2m用聯(lián)網(wǎng)絲與頂網(wǎng)固定，見圖1；

（3）液壓支架頂梁上布置三排傾向梁，梁長4.5m；每個支架中心線對正機道位置布置一根走向梁（錨索梁），梁長4.8m，鋼梁兩端打眼用錨索固定，見圖2；

（4）液壓支架頂梁及機道上方布置7排錨索，錨索φ15.24mm、長6.0m；其中機道上方可布置為三排錨索或補強為三排錨索與兩排錨桿聯(lián)合支護，見圖2。

圖1  工作面停采支護鋪設金屬網(wǎng)及鋼絲繩意圖

圖2  工作面停采支護示意圖

工作面煤壁護幫支護方式為：金屬網(wǎng)+四排錨索錨桿，從上往下分別為錨索、錨桿、錨索、錨桿，距頂板距離分別為0.5m、1.0m、2.0m、3.3m,錨索長4.0m，螺紋鋼錨桿長1.7m，其中最上面一排錨索要有仰角，錨固在頂板上?，F(xiàn)場需要時，最上面的一排可補強為1m的短錨索梁。

3.4 停采期間一通三防主要措施

工作面采用一進一回的“U”形通風，工作面配風量為1800m³/min。由于工作面瓦斯最大涌出量15m³/min，當工作面開采至150m后，上隅角瓦斯涌出量明顯增大。采取的措施有：在工作面尾部安裝了2道可伸縮式風帳；在回風運料巷安裝JBT-52型（功率2×11kW）抽出式風機，用來排放工作面上隅角瓦斯；另外要保證瓦斯檢測、監(jiān)控設備的正常使用及維護。

根據(jù)工作面的開采工藝和防火經(jīng)濟指數(shù)，并參考該礦綜放面的防火經(jīng)驗。決定采用噴灑阻化劑的工藝防止采空區(qū)遺煤自燃。噴灑方法是分別在上下順槽巷道建立移動式阻化泵站，選用阻化效果好的工業(yè)氯化鈣(CaCL₂·5H₂O)作為阻化劑，向采空區(qū)噴灑阻化溶液，阻化溶液濃度必須達到15～20％。在生產(chǎn)過程中，重點為“三線一帶”的噴灑，一周兩次。距停采線40m范圍內(nèi)，除在上、下隅角各20m噴灑外，還在工作面中部進行加強噴灑。

3.5 設備回收方法

在工作面頭中尾部分別安裝45kW雙速絞車，鋼絲繩為1.2寸，在工作面回風運料巷（設備撤出使用的順槽）超前位置打一設備吊裝硐室用于設備裝車。撤架過程采用機道布置兩個掩護支架進行撤架，每撤一個支架，掩護架邁步前移一次，使用叢柱支護撤架三角區(qū)空間.

4 應用效果分析

通過該礦三個大采高工作面的停采搬家實踐，應用多種支護技術的變化與組合，尤其是鋪設鋼絲繩與錨索網(wǎng)聯(lián)合支護，對于撤架三角區(qū)與機道頂板的支護起到了較好效果。

雙層金屬網(wǎng)與傾向鋼絲繩對破碎頂板的包裹效果好，不宜發(fā)生扯網(wǎng)現(xiàn)象。

傾向梁、錨索配合有效支護了支架上方頂板，并有利于撤架三角區(qū)的形成和加強臨時支護，保證了撤架安全。

錨索與走向梁的配合使主動與被動支護融為一體，有效的將頂板加固為穩(wěn)定的整體結構。

工作面煤壁通過錨網(wǎng)護幫，解決了煤壁片幫和防止頂板邊角發(fā)生大的離層。

由于工作面采高在4.2m，停采支護期間架梁、上鋼絲繩、上托板、掛網(wǎng)挑網(wǎng)等均需登高作業(yè)，要使用專業(yè)凳子并在機道支設木支柱作為臨時支護。

為防止工作面煤壁片幫擴大，護幫時采取先割頂?shù)恫⒅ёo上半部煤壁，再割底刀并支護下半部煤壁，從而實現(xiàn)了有效護幫與操作安全。

5 結論

高瓦斯厚煤層大采高綜采面停采支護技術，由于對頂板尤其是撤架通道上方頂板的強力支護，在投入上比一般綜采工作面要大，但杜絕了回撤設備與支架期間的頂板下沉及破碎冒落、扯金屬網(wǎng)、壓架等事故，避免了后續(xù)頂板支護材料和工時投入。該方案在技術上可行，安全上可靠，使搬家總時間大幅縮短為12天，提前10天進入新工作面生產(chǎn)，對在同類情況下的停采支護方面積累了寶貴的經(jīng)驗，有較大推廣價值。

 

參考文獻：

［1］朱慶文.大采高綜采工作面成套技術［J］.煤炭技術，2004 (11).

［2］楊緒忠，李波，劉思佳.綜采工作面拆除時的頂板管理［J］.煤礦開采，2002 (4).

［3］田文良，朱加強.錨網(wǎng)支護技術在綜采工作面收作中的應用［J］.煤礦現(xiàn)代化，2006 (5).

［4］秦其智.大采高工作面停采頂板支護新方法［J］.科技信息，2009 (23).

［5］邵玉峰.利用錨網(wǎng)錨索聯(lián)合支護來實現(xiàn)綜采工作面的快速回撤［J］.黑龍江科技信息，2009 (17).

 

作者簡介：王存權（1966-），男，山西大同人，碩士研究生，高級工程師，現(xiàn)任大同煤礦集團公司云崗礦礦長，長期從事煤礦生產(chǎn)管理工作。

 

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