“三软”煤层炮放工作面过薄煤区实践

2022-09-10

1 问题的提出

米村煤矿是一座年产设计150万t/a的大型矿井, 主采二1煤层。21031工作面采用π型钢梁配单体液压支柱支护, 走向长壁放顶煤法进行回采, 全部垮落法处理采空区。

21031炮采工作面在回采至距停采线60m时, 工作面煤层发生聚变, 直至不可采, 导致工作面不能正常推进。若采用强推硬过方法, 将严重影响安全生产又降低煤炭质量及正常推进度;若采取另开切眼方法, 需不同程度停止生产, 和留设一定的煤柱, 且需大量增加成本资金。

2 方案选择

方案一:直接推过薄煤区采取正常回采。

优点:在正常回采下, 运输系统不进行任何改造。

缺点: (1) 回采时间长, 月推进速度慢, (2) 增加了人员采碴、过空工作劳动强度, 劳动功效较低。 (3) 煤质发热量无法保障, 煤炭销售底。 (4) 易造成设备磨损损坏, 且不安全隐患多。

方案二:工作面上段推进到上探巷口位置后, 把上付巷上探口至西1点长55米的巷道内的U型钢支架用单体液压支架替换回出, 将该段巷道做为新切巷, 在巷道内铺设40T运输机, 机头搭接在工作面切巷运输机尾上, 工作面原切巷做运输巷, 新布置的工作面沿上探巷口由北向南回采, 采用俯斜回采;机尾前方采取沿薄煤区边缘进行超前进巷、回采后方采取沿空留巷, 回采至薄煤区后停采。巷道布置图如图1所示。

优点:

和方案一相比: (1) 该方案既迁掉薄煤区又不影响采面安全生产。切巷变短, 回采推进比原方案快;有效缩短采面回采时间, 降低了人员采碴、过采空区工作劳动强度, 有效的提高了劳动工效。

(2) 只对上段原煤进行回采, 不受薄煤区采碴、过小窑采空区混矸影响, 原煤煤质发热量比方案一有较大的改善和提高, 经济效益比较可观。

缺点:

(1) 切巷需要安装, 需沿空留巷65米, 实施需要一定时间。

(2) 随回采需要掐原切巷运输机尾槽子及支护材料回收。

(3) 受采动影响, 原切巷需加强支护顶板管理及日常维修工作。

(4) 运输系统改造后, 比方案一多出一部运输设备, 出煤较慢, 回采后需对新采面进行拆除回收。

综上所述, 采用方案二比较经济合适, 在其回采过程中, 采取了超前进巷、沿空留巷措施获得了较好的经济效益和社会效益:

3 方案实施

3.1 超前进巷、沿空留巷工艺

首先在新机尾处按照原巷道中线和腰线, 采用手镐配合放小炮超前2米进巷, 材料采用直径不小于0.3米的2.6米坑木做梁, 巷道上帮用2.4米的坑木做腿, 下帮用2.5米的单体液压支柱做腿, 采用单棚梯形断面支护, 架设后的巷道两侧用单体柱配合∏型钢梁打上一梁三柱抬棚。

随着工作面的推进对所作的巷道进行沿空留巷, 在靠木垛支设方向采取悬挂挡风帘引导措施并在尾巷备有2KW风机及风筒, 以保证工作面正常通风、行人、运料。在工作面运输机推移后, 顺着推进方向用2.0×1.2米的坑木在机尾后的老塘侧支设搭接木垛。支设木垛后巷道上下帮用单体柱配合∏型钢梁打上一梁三柱的双抬棚, 以保证沿空留巷的断面。

3.2 沿空留巷矿压观测

在回采推进期间, 留巷后方支架出现折损、棚腿出现钻底现象, 针对以上情况对沿空留巷65米范围进行了矿压观测, 在观测期间先后出现了5次周期来压。

3.2.1 观测段支架状况

在矿压观测段支架在0-20米之间支架受损不完好有12架, 20-40米之间受损3架, 40-60米之间受损1架, 受损支架主要集中在采10-20米之间棚梁上。

3.2.2 根据测力计和顶板动态仪对顶板移近量和顶板移近速度及支柱载荷进行观测结果如下

(1) 0-20m以内, 巷道顶底板移近速度为9.2mm/d;20m-40m以内移进速度5.1mm/d;40m-60m以内移进速度2.1mm/d;强烈影响范围主要为10-20m之间, 移进速度为21mm/d, 回采期间支架变形和破坏主要发生在该带。

(2) 工作面在0-20米之间支架载荷平均增加0.041MPa/d, 10m-20m增加速度0.086MPa/d;20-40米以内支架载荷平均增加0.021MPa/d;40-60米支架载荷平均增加0.005MPa/d;60m以外处于无采动影响带;说明在0-4 0 m范围内支架处于采动影响带内, 变化范围较大为工作面后方10-20范围支架载荷变化急增。

由结果分析:由于受采动影响, 靠采空区一侧的顶板下沉量比靠煤壁处要大, 直接顶明显地向采空区方向倾斜, 受工作面回采顶板压力叠加的影响, 10-20米之间顶板压力较大, 顶板移近速度和支柱载荷急剧增加, 但采面周期来压对留巷的基本支护并没有明显的显著影响, 所采用的基本支护方式能有效的支护顶板, 满足生产需要。