复杂水文地质条件下含薄煤带煤层开采工艺探析

2023-02-10

新安煤矿15110工作面位于15采区上山东翼下部, 上邻15090工作面 (已回采) , 下邻15130工作面;西邻轨道上山保护煤柱, 东邻井田边界保护煤柱;地面无水体及建筑物;地面标高平均+320m, 工作面标高平均+56m, 平均埋深264m。平均走向可采长度665.5m, 倾向长190.5m, 工作面处于无突出危险区, 为无突出危险工作面。

1 概述

15110工作面位于15采区上山东翼下部, 工作面二1煤层底板起伏较大, 工作面存在两处薄煤带: (1) 工作面200m至400m处 (煤厚0.4~2.5m) ; (2) 上切眼附近C11点前52m至窝头44m段煤层底板可能处在背斜构造, 其影响范围上切眼口向西约30m, 向下约50m, 对回采造成一定的影响。该面水文地质条件较复杂, 直接充水水源为顶板砂岩裂隙水, 潜在突水水源为奥灰承压水。预算底板隔水层承受奥灰水压最大2.7MPa, 突水系数最大0.057MPa/m, 掘进期间已查明19#地质钻孔不存在导水性, 三维地震勘探预测断层F2未揭露。

2 回采工艺

15110工作面采用走向长壁后退式综合机械化采煤法开采。落煤方式为MG200/530-WD型割煤机落煤、自动装煤配合人工清煤, SGZ764/630刮板输送机运煤。工作面支护采用ZF5500/16/28液压支架配合ZFG7200/20/30H端头支架支护顶板, 采空区处理采用全部垮落法管理顶板。采煤工艺采用综合机械化采煤工艺, 采煤机下端头进刀→采煤机上行割煤→伸伸缩梁→移架→推移输送机;顶板破碎时, 移架→采煤机割煤→伸伸缩梁→推移输送机。

3 井下水防治

工作面回采时, 上巷涌水主要为顶板砂岩裂隙水、15090工作面老空水, 采用水沟自然排水配合低洼处排水泵机械排水的方式排水。在下巷挖掘矩形水仓, 建立以矩形水仓为主排水站, 泵坑为辅的排水系统, 下巷及工作面涌水, 均通过下巷排出, 以在下巷水仓配备的2套300 m3/h排水设施为主, 水沟自然排水配合低洼处排水泵机械排水为辅的方式进行排水。

由于新安煤矿位于小浪底库区, 每班安排专人排水、检修和维护, 保证顺利排水和回采面的水情观测。

4 过薄煤层的开采工艺

15110工作面76#架~机尾煤层较薄, 煤墙渣厚0.2m~全岩 (111#架~5#端头架全岩) , 采煤机截割破底困难, 严重影响工作面正常回采, 采用了破底后回采。所谓破底是在水、瓦斯、顶板无异常的条件下采用以松动炮为主的爆破方法, 将煤层中的坚硬岩石进行破碎后清理。

(1) 组织措施:开工前, 施工人员必须认真学好安全措施;施工时, 由带班队长负责统一指挥及协调工作, 并进行现场安全监督, 发现问题及时处理;班长对施工人员要分工明确, 各负其责;所有工具在使用前必须检查, 符合要求后方可使用;跟班队长必须亲自对施工地点进行巡查, 发现不安全隐患, 及时组织人员处理, 特别是水、瓦斯、顶板出现异常必须采取应急措施。

(2) 施工方法:1) 打眼机具:采用YT28气腿式凿岩机岩石风钻打眼。2) 降尘方法:采用湿式打眼、煤体注水、水炮泥、放炮喷雾、架间喷雾等方法综合防尘。3) 爆破作业: (1) 使用毫秒延期电雷管1~5段, 总延期不能超过130ms, 安全等级不低于三级的煤矿许用含水炸药, 每眼装药量≤2节, FMB—200型隔爆电容式发爆器起爆。 (2) 正向装药结构, 炮眼内的各类药卷必须彼此密接, 装药后, 严禁电雷管脚线、爆破母线与电气设备以及采煤机械等导电体相接触。 (3) 爆破网络采用串联联线方式, 一次起爆或分次起爆, 严禁一次装药、分次起爆。一次起爆个数不超过25个。

(3) 煤质管理:放炮期间, 加强顶板管理, 严格工程质量, 防止冒顶后矸石混入煤中, 影响煤质;放炮后, 设专人清理矸石。

5 安全措施

破底回采工艺由于存在一定的风险, 所以安全技术措施就必须严格执行。

(1) 打眼前, 必须认真检查煤壁、顶板、支架等情况, 确认安全后, 方可进行打眼工作;打眼期间, 必须设专人监护和安全确认, 若发现煤墙片帮、顶板来压等不安隐患, 立即停止工作撤出人员, 待处理好后, 方可进行打眼工作。

(2) 在煤墙侧工作人员, 必须在可靠支护下作业;放炮前后对放炮地点20m范围内进行洒水降尘。

(3) 联线、放炮工作必须由专职放炮员担任;装药放炮前, 必须用废旧皮带妥善遮盖放炮地点及其前后20m范围内的支架、大立柱活柱、电缆、照明线路、水管、照明灯、胶管、阀组等易损件, 大立柱活柱必须用旧皮带缠绕并上下用铁丝扎紧, 爆破地点距采煤机不得小于20m, 此项工作必须由班长、安检员、放炮员等共同勘查确认, 严防损坏设备;装药和放炮前, 跟班队干必须亲自设专人警戒, 拉警戒绳, 挂警戒牌, 并落实警戒设置情况。要求工作人员全部撤到安全处并设专人进行把口。

(4) 放炮前, 工作面及上巷所有电气设备全部停电, 上巷、工作面所有地点瓦斯电闭锁必须可靠有效;严格执行“一炮三检”和“三人连锁”放炮制度, 放炮地点20m范围内以及上巷瓦斯探头达到0.4%时, 严禁打眼、装药和放炮;放炮结束后30分钟, 放炮员、瓦检员、当班班长首先巡视放炮地点, 检查瓦斯、顶板、支架及爆破情况, 如有危险情况, 必须立即处理, 然后方可继续施工。