山东能源龙矿集团梁家煤矿山东龙口265700
摘要:本文介绍了矿井在三软地质条件下过老巷回采技术,从不同老巷揭露状态入手,通过采取不同的老巷处理方法,制定行之有效的安全措施,重点解决顶板管理、层位调控、气体管理、老料处理等方面的问题,进一步减少老巷对工作面正常回采的影响,为工作面安全高效生产提供技术支持。
关键词:工作面;三软地层;过老巷回采
前言
梁家井田系第四系及第三系玄武岩覆盖下的新生代第三系煤田,实测围岩的普氏硬度系数均小于1,其单向抗压强度不超过10MPa,属于典型的“三软”煤系地层。矿井自1992年投产以来,煤炭储量的逐年减少,接续压力越来越大,工作面的设计布置也不得不向地质条件复杂、开采难度较大方面过渡,工作面回采过老巷、过下部复杂区、过大断层等将是不得不面对的课题。
1工作面及老巷概况
本文选取了两个典型过老巷工作面:4106综放工作面过煤4总回风巷、1207综采工作面过东翼回风上山。煤4总回风巷与4106工作面垂直,伴随工作面回采结束;东翼回风上山与1207工作面近平行,自揭露至推过老巷,工作面推进11m。其位置关系如图:
老巷支护形式:两条老巷均采用了料石碹反底拱锚网喷锚梁相结合支护形式,不同之处在于东翼回风上山局部巷道架设U型钢棚加固。
老巷分布特点:煤4总回风巷穿层布置,位于工作面顶板以上,随工作面推进,首先在工作面上方2~3m位置揭露,随着工作面的推进,老巷相对位置逐渐下移,直至位于工作面底板3m以下,属于典型的穿工作面老巷;而东翼回风上山沿煤1底板施工,位于工作面上部,由于与工作面平行,老巷一次性揭露面积较大。
2需要解决的技术问题
工作面内老巷的存在,对于回采的影响主要是老巷的原支护状态变化、老巷周围顶板煤壁防护、气体监控、老料处理的多方面问题;东翼回风上山因与工作面近平行,回采期间一次性揭露面积较大,尤其工作面顶板、煤壁的防护,老料的回撤等同样面临较大挑战。尤其是在软岩地质条件下,受软岩特性的影响,由于围岩强度低老巷的蠕变变形大,巷道状况差,特别是受回采影响,在还尚未揭露老巷以前,回采的超前动压将会使老巷进一步的变形破坏,围岩应力重新分布,造成老巷状态的进一步失稳,给工作面回采造成较大影响。因此在软岩地质条件下,回采过老巷的重点是如何发挥好老巷自身的支护强度而不造成失稳,或因老巷的失稳带来的顶板控制、煤壁片帮问题。本文将从老巷不同揭露状态入手,通过不同的过老巷方法,解决工作面顶板管理、层位控制、气体管控、老料回撤等方面的问题,进一步减少老巷对工作面正常回采的影响,为工作面高效生产提供技术支持。
3回采过老巷技术实践
3.1总体原则
过老巷回采应以减少老巷暴露面积及老巷揭露时间为基本原则。工作面回采时应通过层位调控,尽量避免老巷直接揭露,必须揭露老巷时,要减少老巷揭露范围,以降低老巷管控难度,老巷揭露后,加强揭露范围及上下支护,对于斜交老巷等揭露面积较大时,及时进行工作面调斜,以快速通过老巷,对于工作面底板出现的空洞,要及时填实,确保底板稳定,过老巷期间,严格通防管控,加强工作面设备维护。
3.2基本要求
(1)、根据现场情况,及时调整巷道支护形式,对两巷处的老空密闭位置,要采取套棚加密支护方式,提高支护强度,保证工作面推进过程中的老空密闭状态。
(2)、工作面正面揭露老巷后,加强老巷区域的顶板管理及煤壁防护,如支架接顶不实,在支架前梁、顶梁上用道木背实,保证接顶密实。支架前方顶板破碎空顶时,必须在支架顶梁上插入板梁或π钢,超前维护空顶顶板。
(3)、工作面老巷揭露后,及时对回采区域老巷内的料石、锚杆、锚梁、U型棚、管路等物料进行清拣,减少采煤机截割造成的设备损伤,回采时,采煤机缓慢通过。
(4)、过老巷回采期间,加强层位调整,可适当降低采高,当顶板来压造成工作面底鼓时,及时卧底,减少对工作面回采的影响。当工作面刮板输送机扎底侧翻时,要进行每班架前卧底,并采取溜槽下垫道木、支架推拉杆上施打单体压柱等方法,减少溜槽前倾角度,同时,减少采煤机进刀深度,确保工作面“三平一直”。
(5)、对于发生漏顶和冒顶的老巷,回采过程中首先采取在漏顶区及周围施打端头固定锚杆的方法,稳定漏顶区域的顶板,防止顶板发生进一步的漏冒。其次要及时拉超前架护顶,伸出支架前梁护托住前方顶板,在割煤过程中对于漏顶区域要尽量减少采煤机对顶板的扰动,一般采取采煤机只割底刀的方法,扫清底板后及时推溜拉移超前架,从而对工作面煤壁前方的顶板实施控制,减少顶板进一步冒落的可能。为确保现场的安全管理,制定了发生漏顶、冒顶的应急处理方法。
(6)老巷与工作面平行,一次揭露面积较大时,应加强工作面调斜,回采时可分段执行,在过老巷期间每3刀调斜1刀,保证溜头向前推进12刀以后,溜尾向前推进16刀,工作面上半部支架先推出老巷影响区域,而后,采用多进溜头少进溜尾的方式过下半部分老巷,减少老巷暴露面积的同时,确保了老巷的快速通过。
(7)工作面底板高于老巷底板时,应随时观察工作面底板状态,工作面底板出现空洞时,要往返牵引采煤机将浮矸充填到空洞内,并使用采煤机滚筒(摘掉离合,降摇臂)对浮矸进行压实,并反复往返采煤机将底板压实。底板空洞较大,采取填充矸石后仍无法保证工作面正常推进时,为了保证工作面底板空洞区域内支架状态,防止溜子、支架下沉,采取在支架下方铺设长道轨的方式进行处理:
1)道轨铺设要求:工作面每割1刀,铺设道轨1根,道轨平躺放置,在煤壁沿工作面倾斜方向横跨铺设在底板空洞区之上,道轨两端要压在未塌陷底板上。
2)支架拉移要求:铺设道轨后,缓慢推出溜子,先将空洞区两端的支架拉移到位,再移空洞区支架,推移溜子过程中可适当起吊溜子,确保道轨完全垫到溜子下方;支架接近空洞区时,底板空洞区支架不得拉超前架;支架通过空洞区域时,顶梁接顶即可,以防压垮老巷。
3.3机电设备管理
(1)在两巷及工作面区域备用各类物料,便于处理工作面过老巷期间出现的各种情况。
(2)老巷内有锚梁、U型钢棚、管路等影响割煤时,应在老巷区域支架前梁下方安设回料千斤顶,以便于老巷内物料的及时回撤:
①采煤机割至老巷内物料(如道轨等)位置时,将采煤机牵至10部支架以外位置,采煤机、溜子停电闭锁,采煤机滚筒摘离合,支架伸出伸缩梁打出护帮板护帮护顶,经敲帮问顶检查顶板煤壁无问题后,人员进入机道内,站在有掩护的安全地点进行作业。
②将老巷内物料使用大链与千斤顶连接牢固,拴链人员及其他无关人员撤离至安全地点后,作业人员站在支架下的安全地点操作千斤顶将物料拉出,防止物料崩落伤人。
(3)老巷内出现灌注体、料石等杂物,易对采煤机、溜子等设备造成损害时,应放慢采煤机截割速度,减少采煤机的直接损耗,对出现的大块喷体应及时破碎、料石及时捡出,减少设备磨损;
(4)提前对工作面各种设备进行排查,消除设备存在的隐患;加强设备保养维护力度,对于采煤机截齿、溜子刮板等易磨损部件,进行重点管控,确保设备良好运转。
3.4通防管理
(1)工作面老巷揭露之前依照“先探后采”的原则,严格了执行气体超前探测工作,当老巷内的甲烷浓度超过0.8%时,严格落实了瓦斯排放措施,确保老巷内气体正常后,方可回采揭露老巷。
(2)对老巷内的瓦斯气体采用探眼排放和全风压排放相结合的方法,因煤4总回风巷封闭时间较长,瓦斯浓度较高,排放瓦斯期间把排放的甲烷浓度始终控制在0.8%以下,保证了瓦斯排放工作一次性安全排放。
(3)老巷揭露后,加强了老巷揭露区域气体的检查监测,同时加强老巷洒水、通风,降低了煤体温度,稀释有害气体浓度,保证了工作面过老巷回采期间的安全。
(4)全面落实了工作面过老巷防火措施,增加了采空区注浆和注惰性气体的频次,做好了采空区封堵漏风和减缓采空区煤体氧化进程的工作。
3.5排水管理
在溜头以及工作面老巷附近安设水泵进行老巷出水的抽排作业,最大限度减少老巷出水在工作面的漫流,防止工作面底板松软造成溜子前倾和支架扎底现象,保证工作面正常推进。对于排水系统,要做好水泵备用、管路排查、杂物积淤清理工作,确保排水系统完好。
4主要技术创新点
(1)通过老巷分布特点对比研究,制定了不同条件下的过老巷回采工艺,为矿井的资源回收提供技术支持。
(2)针对不同条件下老巷技术研究与实践,重点解决了影响安全回采的顶板管控问题,极大地缩短了过老巷回采时间。
(3)通过过老巷回采层位调控,减少了老巷对工作面回采的影响,最大限度的增加资源回收。
(4)加强机电设备维护,通过老巷内旧料的现场处置,降低了旧料对现场设备的损害及铁器飞溅伤人的安全风险。
(5)通过通防及防治水措施制定与实施,解决了工作面过老巷回采期间气体和水治理问题,消除了有害气体带来的安全隐患。
5结语
通过三软地质条件过老巷回采技术方案的研究、优化,实现了工作面过老巷回采期间安全高效回采,有效提升了矿井资源的回收潜力。该项目可以为类似条件下过老巷回采提供经验借鉴,提高矿井经济效益和安全生产水平。
作者简介:石国生(1981--),男,工程师,注册安全工程师,毕业于山西农业大学电气工程及其自动化专业,现于梁家煤矿生产技术装备部从事采煤技术管理工作。