2022年济宁二号煤矿孤岛综放工作面开采技术研究 .pdf

济宁二号煤矿孤岛综放工作面开采技术探讨摘要 本文主要以 2303 孤岛综放工作面为例，探讨了2303 面两顺槽在开采过程中为预防巷道变形而采取的顶板管理技术、设备配套方案以及防治自然发火、瓦斯治理技术，通过加强在开采过程中日常管理，实现了安全生产，为以后类似工作面开采提供了一个借鉴。关键词孤岛综放工作面开采技术1 简况众所周知，孤岛综放工作面的顶板压力显现非常明显，两端头及两顺槽顶板压力大、变形严重是工作面顺利推进的重大难题，煤层自然发火和瓦斯问题是威胁安全生产的重大隐患。2303 孤岛综放工作面位于二采区的中部，三面为老空区（见图1），面宽 185m 。煤层倾角 210，煤层厚度1.5 6.6m，平均埋藏深度547.4m。煤层顶板东部为灰白色中砂岩，平均厚 12M ，岩性坚硬；西部有一层厚0.5m 的泥岩伪顶和厚5.5m 粉砂岩直接顶。煤层底板，一般为灰黑色泥岩，厚1.0 2.0m，岩性松软易破碎，有膨胀性。工作面东部为一背斜构造，西部有一向斜构造。在两顺槽掘进过程中，揭露落差0.3-9.5m的断层 8 条，均对回采有一定的影响。2304 综放面老空区2303 孤岛综放面（面长185m ）2302 综放面老空区2301 综放面老空区2300 综放面老空区图 1 23下03 孤岛综放工作面布置图2 顶板管理技术2.1 掘进期间顶板管理在工作面顺槽施工前，首先进行了开采区附近的地应力测量，了解原岩应力分布情况，通过对沿空巷道围岩变形破坏规律研究，结合计算机数值模拟，得到了两顺槽和切眼的巷道支护参数，通过回采，效果明显。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 5 页2.1.1 两顺槽顶板管理轨道顺槽和运输顺槽均布置在3下煤层中，断面为矩形，规格：净宽净高4.3 3.2m，断面积： 13.76 。采用锚网梁加锚索联合支护，锚杆规格：顶板锚杆采用222400mm ，帮锚杆采用 221800mm ，均为全长锚固树脂锚杆，间排距800800mm ；锚索为 15.248000mm ，每排 2 根，排距为 2400mm ；顶网为 8铁丝编成的经纬网，帮网为12铁丝编成的菱形网。顶部采用规格GDT108 Q YZK034的长度为 4200mm的梯形钢带，两帮采用GT10 3000 QYZK035的钢梯 , 钢梯要紧压在网子上，搭接不少于200mm 。巷道沿空侧喷c20的混凝土。见图 2 。图 2 2303 孤岛综放面顺槽支护布置图2.1.2 切眼顶板管理切眼与两顺槽垂直布置；断面为矩形，规格：净宽净高76002800mm ，断面积：21.28 。支护形式为锚网梁加两排单体液压支柱加三排锚索联合支护。西帮采用221800mm 锚杆支护；顶板采用 222400mm树脂锚杆，间排距为800800mm ；东帮采用 381800mm 木锚杆，间排距 700700mm ，托盘为 20020030mm ；锚索为 15.248000mm ，每排 3 根，间排距为21002400mm ；单体液压支柱采用一梁三柱，间距1m ，梁为半圆木。采煤机机窝：净深净宽净高1500160002800mm ，支护形式为锚网梁加一排锚索，帮锚杆为木锚杆，顶锚杆和锚索同切眼。见图 3。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 5 页单体液压支柱柱距1000mm图 3 2303 孤岛综放面工作面切眼支护布置图2.2 回采时的顶板管理技术回采过程中工作面配备了KGJ-B 型综合监测系统，能够对液压支架初撑力、工作阻力进行时时监测，确保了工作面的支护质量；只要工作面采用双回路供液，保证支架初撑力，顶板破碎处及时拉超前架，使用好前插梁，就能管理好端面顶板。孤岛工作面回采顶板管理的最大难点是工作面两顺槽超前支护与两端头支护，根据工作面实际和以往矿压观测资料，两顺槽超前与两端头的支护方式和管理办法如下：两顺槽超前支护方案：两顺槽超前支护距离不小于50m。轨道顺槽超前支护采用四路规格均为 DJB800 600mm 十字梁配合单体液压支柱支护，支护宽度为3200mm，每架十字梁下支设 1 棵单体液压支柱；运输顺槽超前支护采用两路十字梁配合单体液压支柱支护，靠转载机人 行 道 侧 采 用 了 规格 为 DJB2200 600mm 特殊 十 字梁 ，靠 工 作面 侧 采用 了规 格 为DJB800 600mm 十字梁，支护宽度为3000mm，转载机两侧各支设两路单体液压支柱。超前支护的所有单体液压支柱均穿铁鞋。运顺端头顶板管理方案：工作面推进时，若1#架不压顺槽支设的十字梁时，1#架前梁前不再回撤十字梁，十字梁向后延至转载机尾密集处，在前后部机头之间十字梁的十字花下支单体支柱。若 1#架压顺槽支设的十字梁时，在1#架前梁前回撤靠工作面侧的十字梁。如果运输机下滑， 1#架进入面内，在1#架距离十字梁间距超过500mm 时，则必须在1#架与十字梁之间支设一路双销一字梁抬棚，一字梁抬棚向后延至密集处，水平销、圆销齐全。运顺密集支柱位于转载机尾后，单体液压支柱间距400mm，生产过程中，密集支柱不得拖后两排或两排以上。若顶板破碎易冒落时，必须提前在密集与转载机之间支设点柱后，停机集中回撤。密集处的单体尽量支设在十字梁下，否则均支设在钢带下。轨顺端头顶板管理：当工作面推进时，原则上十字梁要向后顺延至密集处回撤，但当精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 5 页128#架压十字梁时，十字梁要在128#架前提前回撤。如果受运输机上窜影响，128#架与轨顺下帮距离加大，同时顶板出现下沉或网兜现象，则增设一排单体，配合花边工字钢平行于端头支架外侧200mm 处支设。轨顺密集支柱与后部机尾架盲轴平齐，间距400mm，密集处的单体同运顺一样尽量支设在十字梁下，否则均支设在钢带下。两端头四组支架的顶板管理：煤机司机割平端头处顶底板，避免端头架出现错茬。端头架架间距不得超过200mm，否则必须及时调架。顶板完整时，两端头四组支架各铺设一片7m 的单层金属经纬网；顶板破碎时，两端头四组支架各铺设一片7m 的双层金属经纬网，并在两端头架上顺工作面每推进1.5m 各使一根 4m长的工字钢棚，工字钢棚使在金属网与支架顶梁之间，金属网必须与顺槽的顶网搭接，并用联网丝连好。这样能使段头顶板形成一个整体，便于顶板管理。3 设备配套方案（见表1）表 1 2303工作面设备配套表序号设 备 名 称型号备注1 端头液压支架ZTF6500/19/32 型机尾安装4 组，机头安装3 组2 正常液压支架ZFP5400/17/32B 型工作面安装了121 组，带提架千斤顶，前探梁带插梁，利于端面顶板管理3 采煤机MGTY400/900 3.3D 型可调高双滚筒电牵引采煤机4 前部刮板运输机SGZ960/630 型与采煤机配套，带链道5 后部刮板运输机SGZ830/630 型不封底板6 转载机SZZ1000/400 型长度不小于70m，破碎机到面口的长度不小于40m，便于超前支护7 破碎机PCM200 型8 皮带输送机SSJ1200/3 200型机头安装了三台驱动装置9 乳化液泵GRB315/31.5 型配备了三台泵和两泵箱10 喷雾泵HPB 315/10 型配备了三台泵和两泵箱4 防治自然发火技术工作面煤层有自燃发火倾向，自燃发火期为1.16 个月。由于工作面三面为老空区，再加上漏风、浮煤的影响，防治煤层自然发火工作的难度很大，为此主要采取了以下防治技术。4.1 工作面掘进期间防治自然发火技术措施两顺槽对顶板靠沿空的1/2 和沿空侧的巷帮进行了喷浆堵漏，防止向相邻采空区漏风，预防回采时两顺槽煤层自然；向2302 面停采线压注了胶体粉煤灰400m3；向 2304 面停采线压注了胶体粉煤灰 300m3；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 5 页4.2 工作面生产期间防治自然发火技术措施工作面有自然发火征兆时利用注氮管路进行防灭火；提高回采率，减少采空区丢煤，推进度每月不小于70m。煤机割煤时，沿煤层底板推进，架间和两出口处的浮煤要清理干净。放煤时，要见到矸石后进行关闭，对于不易放落的较大块煤，要反复摆动尾梁，将其破碎后放出，减少采空区丢煤，两端头要采取剪网放煤，减少端头丢煤；采用阻化剂为浓度20%的MgCl2溶液，在进风隅角以漏风为动力，漂流到采空区，覆盖遗煤表面防止氧化而达到目的；在两顺槽敷设注浆管路，向采空区注粉煤灰浆防灭火，注浆材料为粉煤灰加稠化剂，灰水比为 1：21：1，灰浆量为每生产万吨煤混合浆量不少于100m3，注浆工艺采用随采随注浆方式。同时在工作面运输顺槽距回风出口20-30m 处安装一氧化碳传感器，对工作面一氧化碳进行连续监测。每周对回风隅角、回风流气体人工取样色谱分析一次，分析内容有CO 、CH4、CO2、O2等。利用束管监测系统在工作面回风隅角、停采线密闭内进行气体监测分析。工作面过断层等地质构造带时，加大工作面注浆量，并将丢煤情况及时上图备查。工作面轨道顺槽进风隅角每隔50m建一道黄土墙（或碎煤墙），要求堆至顶板，其作用为改变采空区风流方向 , 减少向采空区漏风，防止采空区浮煤自然。5 防治瓦斯技术孤岛综放面瓦斯问题是安全生产的主要威胁之一，突出表现在综放面回风隅角瓦斯超限，为了降低回风隅角的瓦斯浓度，主要采取了以下防治技术：（1）工作面回风隅角瓦斯超限时，应首先采用加大工作面风量的措施，并配合导风帘等措施加以稀释治理；（2）当使用加大风量、导风帘等措施仍不能杜绝工作面回风隅角瓦斯超限时，应制定专项措施，使用瓦斯抽排风机抽排回风隅角瓦斯；（3）加强对孤岛综放工作面的瓦斯监测，并在运输顺槽敷设一路束管至工作面回风隅角，发现特殊情况随时汇报，及时采取措施处理；（4 ）在运输顺槽回风隅角密集支柱后每隔20m 建一道黄土墙（或碎煤墙），要求堆至顶板；（5）稳定通风系统，加强对通风系统的管理，确保风量要满足生产要求。6 结束语该面在生产过程中，通过加强原煤生产系统和设备的日常管理，进行合理的劳动组织，分工明确，责任到人，采取合理可行的支护和回采措施，历经5 个月推进 1195.8，并实现了安全生产。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 5 页