双向大倾角厚煤层放顶煤开采技术研究

图1

沿煤层倾向方向掘进时的变形

图2

沿煤层走向方向掘进时的变形

图3巷道马蹄形断面

根据上述研究，因地制宜选择巷道支护形式。当巷道沿煤层倾向掘进时，将原设计直墙半圆拱断面改成马蹄形，两帮成拱形，可以抵抗一定的应力，而且可以允许有较大的变形，而不会影响断面面积（如图3）。当巷道沿煤层走向掘进时，取消两帮锚杆支护，但是加强顶板管理，这样就较大程度上减少了巷道支护成本。

6

结论

经过长时间观察，进过优化后的巷道支护，完全可

以满足要求。而且大大降低了巷道支护成本。

“双向大倾角”厚煤层放顶煤开采技术研究

范云鹏

(淮北股份公司涡北煤矿生产技术部，安徽毫州233600)

摘

要

涡北煤矿通过对极软厚煤层“双向大倾角”综采放顶煤开采技术研究，在不同时期、不同地段，采用不同的技术管理方法和参数选择，有4个不同的“双向大倾角”综采放顶煤工作面成功开采，技术和经验积累为涡北矿其它采区合理开发提供技术保障。关键词

双向大倾角

极软厚煤层

综采放顶煤

中图分类号TD823．4+

9

文献标识码

A

1涡北煤矿构造特征

涡北煤矿总体上为一走向近南北，向西倾斜的单

斜构造，地层倾角20ʎ 30ʎ。其南北边界为F9、F9－1和刘楼断层。区内的F22和F26两条相交的正断层将井田分成四个小区。全区共发现断层54条，除F3、F21、F15三条逆断层之外，其余均为正断层；主采煤层

为81、82煤层，平均厚度分别为3．96m 和3．41m ，煤层硬度系数f =0．17 0．47，

属极软煤层。涡北煤矿地质构造复杂，井巷掘进中，岩层层位不稳定，岩性变化异常，地压大，断层破碎带，软岩层地段经常遇到。涡北煤矿自2006年投产以来，已回采3个综放工作面，目前正在回采8203综放工作面，工作面倾向在15ʎ 35ʎ，平均24ʎ，沿走向推进最大仰采角度

*收稿日期：2011－12－31

作者简介：范云鹏（1965－），男，大专，毕业于安徽理工大学采矿工程专业，现任生产技术部部长兼支部书记，工程师。

20ʎ，在回采初期，因受构造、局部丢底煤影响，造成局部空顶，在移架期间，出现顶板冒抽现象，使支架出现

歪架、倒架、咬架现象。2

涡北煤矿现状分析

目前，涡北煤矿正在准备的南一采区8104综放工

作面情况如下：

（1）煤层及顶底板情况8104综放工作面81、82煤层赋存稳定，结构较复杂。81煤厚2．7 5．5m ，平均厚度4．3m 。82煤厚2．0 4．4m ，平均厚度3．1m 。81、82之间的夹矸为深灰色块状泥岩，含粉砂质，局部为粉砂岩，厚为0．6 2．4m ，平均厚度1．5m 。煤层总体呈里、外段厚，中段薄的趋势，煤层倾角为13ʎ 35ʎ，平均26ʎ，煤层总厚度为7．4m 。工作面走向仰采倾角为5ʎ 29ʎ，平均20ʎ。

（2）构造情况

风巷共揭露断层10条，落差2m 以下的2条，2 5m 的6条，大于5m 的2条；机巷共揭露断层14条，落

差2m以下的2条，2 5m的9条，大于5m的3条；

（3）存在问题

①工作面断层较为发育，煤层松散破碎，易于冒落。81、82煤层极软、易冒落、片裂、掉顶、折帮，护帮护顶极为困难。

②工作面呈倾斜布置，里低外高，风巷里外高差262m，最大仰采24ʎ，机巷里外高差276m，最大仰采29ʎ。

③煤层倾角为13ʎ 35ʎ，平均28ʎ，切眼长度142m。

综上所述，工作面仰采角度较大，工作面倾角也较大，煤层松、散、软，使用的是原ZF6800支架，综采放顶煤工艺很难控制片帮、架前漏冒，架后抽空。

3“双向大倾角”极软厚煤层综采放顶煤开采技术管理

3．1工作面煤层注水施工安全技术措施

（1）工作面煤层注水采用煤电钻打眼，钻杆采用1m的螺旋钻杆，电钻钻杆之间为方型凹凸弹簧扣便携式连接，注水采用专用封孔器注水。

（2）每天利用检修班进行打眼、注水，打眼采用自上向下或自下向上的顺序进行，注水孔的布置方式采用两种钻孔布置，一种钻孔垂直煤壁布置；一种钻孔以20ʎ仰角向顶煤注水，分组隔天交替进行。眼孔距煤层底板距离为1．5m，孔径42mm，孔距不大于5m，孔深不小于7m。

（3）供水时采用DRW－125/31．5专用乳化液泵供水，自泵站至工作面铺设一路Φ25mm高压胶管供水管路，每隔10m安装一个截止阀、三通，注水期间泵站压力不得超过10MPa。

（4）使用封孔器注水时，封孔器必须全部进入煤层孔内，如注水时煤壁出现片帮、封孔器外露，应立即停止注水，待把封孔器全部插进孔内时方可开始注水。

（5）注水期间若邻眼及邻架顶帮端面发现出水、或端面出现大面积片帮现象时，应停止注水，一般每眼注水时间以20至30min为宜。

3．2工作面倾角大于15ʎ设备防倒防滑的安全措施（1）ZF8400/18/34综放支架适合在煤层倾角≤25ʎ条件下使用，工作面可通过推杆的限位，及弹簧组件、千斤顶控制的活动侧板的复位达到防倒防滑。当倾角大于15ʎ时，在相邻两架支架顶梁和底座的后部安装放倒防滑装置，由双作用千斤顶、连接件等组成，顶部用于调架和防倒；下部用于调架和防滑。

（2）正确使用工作面液压支架上配用的调架装置，及时调整支撑状态，工作面机头三架和机尾三架要安上防倒防滑千斤顶。当工作面倾角较大时，每二架一组，在底座后和顶梁前端安设千斤顶用于调导向和防倒防滑，移架时用千斤顶配合将支架调平调正。

（3）支架移溜千斤顶应与刮板输送机垂直，在拉支架时使支架走正、走直，支架侧护板千斤顶应保持一定行程，以便及时调整支架状态，当支架有歪斜、下滑倾向时，应用DW31．5－250/110单体液压支柱配合支架带压移架。操作时，其它人员必须撤到安全地点后操作，要远距离供液，并拴齐防倒绳，人员要站在支柱崩倒、折断时波及不到的地方，单体阀芯方向严禁正对操作人员，并设专人观察顶板，发现问题立即发出警告信号。在移架过程中要注意观察顶板和支架情况，严禁挤架、咬架。每次推溜时，必须从下往上顺序抵车，保持先抵机头后抵机尾，拉架时从上向下拉架，并利用侧护板进行调整支架。

3．3煤壁伞檐注浆加固措施

工作面断层较为发育，煤层松散破碎，易于冒落。为防止大倾角仰采煤壁伞檐片帮、抽冒，造成综采支架顶梁空虚，支架初撑力和工作阻力达不到设计要求，工作面仰采角度较大，煤层倾角也大，煤层松、散、软，使用的是原ZF6800支架，综采放顶煤工艺很难控制片帮、架前漏冒，架后抽空，造成歪架、倒架、咬架等现象，控制方案如下。

（1）结合注加固材料（马丽散）性能，材料扩散半径按2m考虑，煤壁方向的眼深6m，眼距4m，钻孔角度视现场情况确定，封孔器放在距眼口2m处，根据工作面推进情况进行分次注浆。

（2）在往加固孔注浆过程中，必须注意观察泵及煤壁，当观察泵的压力表的指示数值达到6MPa以上或煤壁有返浆出现，可停止在该孔注浆，并转移至下一孔；如此循环，直至加固施工结束。

（3）每天利用检修班进行打眼，打眼采用自上向下的顺序进行，采用煤电钻打眼，钻杆采用1m的螺旋钻杆，电钻钻杆之间为方型凹凸弹簧扣便携式连接。

（4）打眼人员在进入煤壁侧作业前，必须将不影响打眼的支架护帮板伸出，认真观察顶板及周围的安全状况，并严格执行“敲帮问顶”制度，发现活矸、危岩及时用长把工具找落。发现顶板掉渣、煤壁片帮，顶板有冒落的倾向时要及时撤出，待顶板稳定、安全隐患消除后方可继续作业。

（5）在周期压地段，采取深孔注浆方案，可增加至6 7m范围内，防止大面积片落，折帮。

4结束语

综合以上治理“双向大倾角”极软复杂结构煤层综采放顶煤开采技术研究，针对不同时期、不同地段采用综放工艺开采，要随时调整治理技术参数，确保安全、高产高效开采。