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综采工作面过地质构造与老巷技术发展效果

发布日期:2019-11-27  浏览次数:123
 0 概述 
  在确定采区巷道设计时,虽然充分考虑了地质构造对采煤工作面布置的影响,但在实际回采过程中,由于地质构造发生变化或者前方有老巷,采工作面过地质构造或老巷仍是不可避免的。地质构造包括断层、陷落柱、褶曲带和火成岩。当采煤工作面遇到以上地质构造时或老巷时,为了保证工作面的正常推采和生产安全,应采取有针对性的安全技术措施。
  1 采煤工作面过地质构造 
  1.1 采煤工作面过断层 
  综采面遇到断层时将会影响生产,过断层的方法主要涉及到断层落差大小、煤层厚度、液压支架最大最小支撑高度和采煤机破岩能力。工作面直接推过断层时可采取调整采高、起顶落底、垫矸石或木板、架设木垛以及提吊支架等措施。断层落差大时应另掘开切眼。 
  综采面过断层主要有以下几种方法: 
  (1)断层落差小于煤层厚度和支架最小支撑高度之差,综采面过断层时不必起顶或落底,可直接通过断层。 
  (2)若断层落差大于二者之差,采煤机可直接切割顶底板岩石通过断层;若顶底板坚硬,可采用爆破法起顶或落底穿过断层。为了尽量保持顶板的完整性,大多采用落底的方法通过断层。 
  目前根据煤矿技术水平和现场实践,断层落差相当于煤层厚度的情况下,工作面是可以通过断层的。但是断层落差过大时,增加了切割岩石量,容易损坏采煤机,含矸率高,煤质变差,推采速度慢,不能维持采煤工作面的正常生产,不如另搬新面。今后随着采煤机功率加大,破岩能力的增强,断层落差超过煤层厚度时,也可以采取硬过的方法。 
  综采面过断层时,要采取以下安全技术措施: 
  (1)通过断层前,应根据断层性质、落差大小及顶底板岩层厚度等因素,正确确定通过断层的方法(起顶、落底、起顶并落底),做到既有利于维护顶板又减少破岩量。 
  (2)根据区段平巷揭露断层情况,为了减少断层在工作面内的揭露范围,遇断层前应适当调整工作面方向。当围岩为中等稳定以上岩层时,工作面与断层走向之间夹角应不小于20°~30°;围岩不稳定时,此夹角保持在35°~45°之间。 
  (3)过断层前要逐步降低采高,以减小破岩量,增加支架的稳定性。采高控制在适当大于液压支架的最小支撑高度,防止出现死架子。通过断层后逐步增大采高至设计高度。 
  (4)断层范围内地段应使顶底板保持相对平缓,倾角尽量控制在15°以下,避免出现明显的台阶,以保证输送机和液压支架处于良好的工作状态。 
  (5)当岩石普氏系数f<4时,采煤机可直接割岩石,切割过程中要降低切割速度;如果岩石坚硬,切割困难时,则采用浅打眼、放小炮的爆破方式起顶或落底,并对附近液压支架进行保护,防止爆破崩坏。 
  (6)在断层附近可采取以下支护措施: 
  ①先架设倾斜梁、倾斜棚或斜交梁,采取间隔移架,先移的支架顶梁托住倾斜梁后再移邻近支架;②可在面前煤壁上预先掏梁窝架设超前梁或超前走向棚;③尽量采取带压擦顶移架方式,提高移架速度,减少空顶时间;④顶板冒落处应采用木垛接顶背实。 
  1.2 采煤工作面过陷落柱 
  岩溶陷落柱是指煤层下伏碳酸盐岩等可溶岩,因地下水溶蚀引起上覆岩层冒落而成的剖面上呈柱状的塌陷体。在陷落柱内,煤层完全受到破坏,还存在导水的可能性,给采煤工作面推采带来困难和安全隐患。 
  对陷落柱首先要加强地质预测,在区段巷道掘出后,应使用坑透仪进行透测,并配合钻探,正确确定陷落柱位置、尺寸大小、导水性及影响范围,根据具体情况制定相应的技术措施。 
  对面积较大、导水性很强的陷落柱,多采用绕过的方法,但要留足防水保护煤柱;对于直径小于30m且不导水的陷落柱,一般采用硬过的方法,在生产过程中应注意下列问题: 
  (1)采用放震动炮,采煤机清矸的方法。 
  (2)采煤机清矸时,应当采用小步距、多循环的方法,减少顶板的暴露面积。 
  (3)适当降低采高,但要保证支架不会被压死。采高要逐渐变化,以满足支护和运输的需要。 
  (4)陷落柱范围内适当滞后移架,用长钢梁或木板梁一端插入岩壁,另一端搭在支架前梁上的方法进行特殊支护,采煤机清矸后要立即移架。 
  1.3 采煤工作面过褶曲带 
  当采区内有大褶曲时,应使工作面的推采方向垂直于背、向斜轴,使工作面沿着煤壁方向没有大的起伏,给液压支架创造良好的工作条件。对于小的褶曲,可用采煤机适当下切或留底、割顶,使顶底板形成缓和的曲面,以便设备通过。 
  1.4 采煤工作面过火成岩 
  火成岩侵入煤层有时呈岩脉、岩床状,有时呈散珠状,造成煤层缺失,煤层厚度变薄或局部不连续。对于前者处理方法类似于过断层,若为走向或斜交时,视其范围大小,可重新掘切眼或缩短工作面。若呈散珠状,则常采取超前爆破加以处理。 
  1.5 采煤工作面过空巷 
  空巷的围岩已有不同程度的变形和破坏,工作面通过时,应采取有效的安全技术措施。根据空巷维护状态、空巷与工作面空间的相对位置以及空巷的用途等不同,可分别采取加固巷道内原有支架、用木垛或煤矸充填空巷等方法。 
  (1)过穿层石门 
  采煤工作面过穿层石门时,要先加固石门支架。在工作面附近的一段石门内,要架设密集木垛或用煤矸填实。顺煤层倾斜在木垛上铺设木板,液压支架在木板上通过,使支架有坚实的基础。架设木垛的巷道长度应使石门与工作面相交处三角岩柱有足够厚度(约3m)及承载能力。若石门穿入顶板,则顶板石门中也需有木垛,使工作面支架免受顶板岩层冒落时的冲击。 
  若石门与煤层相交处围岩十分破碎或回采后石门尚需使用,可用留煤柱的方法加以保护。在工作面尚未到达前,可预先掘进斜溜子道(越过运输石门),当斜溜子道与工作面相通后,将工作面输送机头上移,就可由斜溜子道出煤而留下保护煤柱。 
  (2)过本层平巷 
  工作面前方老巷为盲巷时,要首先启封,通风排瓦斯,修复老巷。当老巷与工作面平行时,应事先调整工作面方向,使其与工作面斜交,减小揭露老巷范围,便于控制工作面顶板。若老巷支护完好,可打中间点柱加固;若老巷顶板破碎,支架损坏较多,应加密支架并增设单抬棚或双抬棚;若顶板压力大,还要架木垛,以防冒顶发生。综采面过老巷时,可利用液压支架的前探梁托住棚梁端头,再逐步拉架前移。若顶板不稳定,可在前探梁上先沿倾斜方向放上抬梁,用以托住老巷的棚梁前进。 
  2 结论 
  采煤工作面过地质构造时,应采取综合治理的方法。对于地质构造过分发育的块段,采用炮采工艺,炮采对地质变化的适应能力较强;在工作面设计时将断层留在区段煤柱内,或虽然工作面内有断层,但与工作面夹角不易太小,以减少对工作面的影响范围;采用调斜的方法,改变工作面的推进方向,躲开地质变化带;工作面推进中,发现了未知的,工作面难以通过的地质构造时,可将工作面甩掉一部分,其余部分继续推进,过后再对接为整面;遇到较大地质构造时,需要做各种比较,以权衡利弊,若强行通过地质构造代价太高,则应搬迁工作面;工作面过老巷时可采取加固巷道内原有支架、用木垛或煤矸充填空巷等方法。 

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