中厚煤层复杂条件采掘配套技术研究

[摘要]中厚煤层综采放顶煤回采工作面通常采纳巷道摸底托顶煤掘进,以便于摸底回采.在大采深、断裂构造发育得复杂条件下,摸底掘进存在着巷道压力大、顶煤垮落、支架变形等严峻咨询题,本文对巷道摸顶掘进摸底回采得巷道支护、巷道与工作面得衔接过渡及煤炭回收等方面进行了论述.对相同类型得矿井有一定得借鉴意义. [关键词]摸顶掘进 摸底回采 配套技术 1．咨询题得提出

冀中能源峰峰集团大淑村矿2#煤平均厚度为54米,采深在600米到800米之间,直截了当顶为粉砂岩,厚328米；老顶为细砂岩,厚333米.直截了当底为粉砂岩,厚869米；老底为细砂岩,厚653米,灰色以石英为主.采纳综采放顶煤工艺,摸底回采.巷道摸底掘进,采纳u36型钢架棚支护,用搪材和塑料网裱褙顶帮.该掘进方式在高应力地质条件下,施工困难,劳动强度大,巷道变形严峻,往往在工作面未形成系统前,后路u钢支架就差不多严峻变形,妨碍运输及人员安全；巷道掘进在过煤柱、构造应力区时,顶煤易垮落,造成帮空顶空,u钢支架受力不均,极易变形折断,其支护效果更差,以172203工作面为例,掘进巷道在不到1个月得时刻内,巷道断面已达不到原设计得三分之二,在掘进和回采过程中需要多次整修,对生产和地区得衔接造成了非常大妨碍,针对这种情况,我矿在172204工作面,开展了2#煤层掘进摸顶板锚网带支护,回采时采纳摸底板回采得配套技术研究应用,有效解决了这一难题. 2摸顶掘进巷道支护设计

巷道断面设计为：净宽42m,净高35m,断面形状为矩形（见附图1）.巷道摸2#煤直截了当顶掘进,巷道顶板采纳锚网带索支护,顶铺设50m×10m塑料网,使用4200×250×28mm钢带,带距为10m,第一带布置3根锚杆3根锚索,第二带布置4根锚杆2根锚索,依次交替布置,锚杆为长20米,φ22mm得无纵筋高强螺纹钢,角锚杆及锚索与巷道顶板中垂线成30?夹角布置,其他锚杆及锚索垂直顶板布置,每支锚杆注3支z2835型树脂药卷,锚杆抗拔力不低于120kn.锚索为长度5米,φ178mm得钢绞线,每根锚索注5支z2345型树脂药卷,预紧力130kn.过断层及顶板围岩不完整时,顶板支护带距缩至08m,且采纳双抗塑料网和金属网双层护顶. 3工作面上、下端头支护及三角煤回收

运料巷与溜子道掘进时采纳摸顶丢底煤掘进,工作面回采期间,两巷超前工作面不小于20m进行卧底,巷道高度保证不小于40m,以减小摸底回采期间端头丢底煤厚度. 31 上端头支护

煤壁往外20m范围,采纳沿走向布置四路1m双楔顶梁配单体液压支护进行超前支护.双楔梁间宽度10m.双楔梁支护采纳齐梁直线柱正悬臂布置,一梁一柱支护,巷道高度不小于40m.端头支架往前20m-30m范围,在巷中加打单排高度40m得单体液压支柱,柱距10m. 32 下端头支护

与上端头支护相同,采纳沿走向布置四路1m双楔顶梁进行超前支护.上帮一路双楔梁大头朝向老空侧,下帮三路双楔梁小头朝向老空侧,一梁一柱支护.工作面下头切顶排分不在四路双楔梁间加打密集支柱,密集支柱间距不大于03m. 33 三角煤回收 工作面上、下两巷掘进期间采纳摸顶掘进,留有底煤,造成回采期间上下两巷与工作面上、下头出现台阶.上端头割煤前必须依照煤壁拐角片落情况,超前2m起板梁棚子背顶网支护；拉架前在上端头铺联好塑料网与运料巷下帮塑料网搭结严实；拉架时提早在架顶与超前板梁棚子间培板梁摆架,确保升架后架顶接顶严实；下端头除按上述要求支护外,必须对转载机进行卧底,煤层厚度较大时,为保证工作面两端头与两巷正常过度,采取机头（尾）逐步采纳留底煤回采方式推采,留底煤厚度依照煤厚情况而定,一般在1m左右,长度操纵在9m以内,确保工作面溜子整体平顺,工作面推采期间得上、下头顶板必须提早工作面2m～3m进行维护,拉好

超前架.

4摸顶掘进与摸底掘进支护效果分析

该支护形式通过现场得有效实施,及有效得矿压观测手段,该支护形式明显优越u钢支护. 摸底板掘进托顶煤使用u钢支护,该支护形式属于被动支护形式,由于在施工过程中,无法全然解决顶帮流煤造成得空顶、空帮现象,而采取得摆架、物体填充等其它措施,其效果也达不到设计要求,在高地应力作用下,支架变形严峻,需重新对支架进行整修,在整修过程中,顶帮流煤更加无法操纵,而地应力又再一次得重新分布,巷道始终处在一个应力显现区域,支护效果差,造成重复性施工,严峻妨碍人员安全,给工作面回采及地区衔接造成极大妨碍.

摸顶板掘进采纳锚网带支护,该支护形式属于主动支护形式,通过对2#煤层直截了当顶及老顶岩层分析,该煤层老顶属于细砂岩,质地坚硬,按照悬吊理论,锚索锚固于该层老顶中,支护强度符合设计要求,在高应力集中区域,通过岩层成相仪观看,巷道顶板4-10m范围岩层无离层,通过顶板离层仪观看,巷道顶板最大下沉量不超过30mm,巷道变形小于设计断面得三分之二,满足支护强度及设计要求.

掘进速度方面,172203工作面采纳摸底u钢支护,平均日进度为8m, 172204工作面采纳摸顶锚网带支护,平均日进度为10m,172203工作面全巷道反复整修2次,而172204工作面只进行了卧底,有效幸免重复性施工,满足快速掘进要求,有力保证工作面回采及地区衔接. 5经济效益分析

以172207工作面为例进行分析,工作面走向长度900mm,平均倾歪长度130m,煤层平均厚度为54m.

51 摸底掘进煤炭损失分析

摸底u钢掘进,巷道断面积为111㎡,由于回采过程中巷道上部顶煤无法回收,巷道煤炭回收量为416万吨.

52 摸顶掘进煤炭损失分析

由于上下两巷采纳摸顶掘进,巷道高度35m,回采过程中上下两巷超前工作面20m进行随采随卧,保证巷道高度40m,工作面与上下端头仍有14m得台阶,但由于矿压作用,巷道底鼓同时牵引工作面煤层底板,通过回采过程中实际观测,巷道卧底后高度4m,巷道底板已卧至煤层直截了当底,工作面与上、下两巷台阶高度平均为10m,上下两头9m范围内需留底煤,通过实测,工作面平均留底煤厚度为04m.而巷道全断面煤炭回收率达到90﹪,巷道煤炭回收量为766万吨.每推进10m工作面三角煤损失量=9×04×155×1=558,172204工作面走向长度900m,共损失煤量5022吨.

53 两种采掘方式煤炭损失对比

通过上述分析能够看出,摸顶掘进摸底回采可多回收煤炭：766万吨-416万吨-05万吨=3万吨.

54 两种采掘方式得经济分析对比

摸顶锚网带支护费用为3697万元,摸底u钢支护费用为6067万元.采纳锚网带支护费用比u钢支护减少材料费：6067万元—3697万元=237万元,落低二次整修成本254万元.摸顶锚网带掘进比摸底u钢支护,多回收煤炭3万吨,按吨煤400元计算,创效3×400 =1200万元.通过对比,摸顶掘进摸底回采比摸底掘进摸底回采增加经济效益：237万元+254万元+1200万元=1691万元. 6结语

该配套技术由传统得摸底u钢支护,改为摸顶锚网带支护,具有成本低,工人劳动强度低,支护效果好等优点；工作面回采过程中,通过巷道培顶、卧底加大巷道支护高度等技术,差不多上实现摸底回采,提高了煤炭回收率,但工作面回采时,上、下两巷加大支护高度,增加了工人操作难度,下一步考虑用特制得超前支护液压支架来解决这一咨询题.该配套技术对中厚煤层

开采矿井巷道掘进与回采具有借鉴意义.