复杂地质条件下大倾角高架工作面采煤研究与实践
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２ ４ ｗ，带宽 １ ｍ ｘ０ Ｋ Ｏ
Ｋ Ｓ Ｚ ００ ８ Ｇ ３ ０ 幛 ２ 台 薄层状冰 平层理， 厚度 ５ ｍ。 移动 站 体 工 作阻力 Ｋ Ｎ ６ ０ ００ 巷 台 １ ． 质构造情况 ３地 特 初 捧 力 Ｋ Ｎ ５ ６ ０４ Ｂ Ｓ１ ２ Ｏ ６ Ｏ ２ 自 扬程 ２ｍ， ｔ ６ ｒ ／ ０ １０ｒ ｈ ￣ 水泵 本 面 在掘进 过程 中共 揭露 出 ｌ ７条断 层 ，其 中上 巷 ６ 征 对底板最大比压 ＭＰ ｓ ４ ａ ２ Ｂ Ｗ（ＧＱ ３ ８ ０ ２ 台 ｛讴 ５ ｍ． ｉ ３ｍ％ Ｑ Ｋ ）０ － ５ ｉ ０ １０ 条， 下巷 ３条 ， 中间巷 ７条 ， 中过 Ｆ ２断层 有 冒顶 ， 眼 １ 其 １ 切 亡 Ｏ米全岩巷道 ， 表 ３ 条， 由于落差较大有 １ 破顶总长 ３ ０米 ， 造成切 眼大 于 架不接顶 ，没有足够的 初撑力 ，受煤层及 自重 序号 项 目 ３ 。坡的巷道有 ３ ０ ７米长。 单 位 本面预计 倾 向下 滑力 的作用 ， 液 １ ． ４水文地质 顶底 直接顶厚度 ５ 产 ２１ ２ ４下巷共施工 ４个底板疏水 降压钻孔 ，将煤层 底板下伏青 压 支架 尾发 生下摆 ， １ 板条 基本顶犀度 １ ７ 灰 岩 及 其 下 巨 厚 火 成 岩 裂 隙 承 压 水 施 放 减 压 ， 放 水 量 在 生 向下的滑动 ，造成顶 件 直接底犀度 ２ ５ ￣ ２ ｍ￣，该 地区 的底板承 压水水位 由最初 的 一 ５ ｍ下 降至约 梁 倾 倒 及 尾 粱 下 滑 。 ０ １０ ３ ２０ ２ 直接项初次垮落步距 ｍ １ ０ ．２ ． 当 ３ ０ 降低 了底板承压水 的压力 ， ２ １ ０ ｍ， 使 ２ ２面底板水 突水机率大大 ５１ 液压支架挤架 。 初 来压 步 距 １ ６ 降低 ；根 据物探报 告底板 最大水 量 ７ ～ ０ ｍ ，一般水 量 ｌ Ｏ 支架 出现下滑时 ，顶梁 Ｏ８ ０２ 次 最大平均支护强度 ＫＩ ｈ ＾ ３０ １ ｍ ； 综合 顶底板情况 ， 本工作 面最 大涌水 量 ９ ～ ２ ３ ， ０ １０ ｍ ／ 一般涌 侧护板在下滑力的作用 ３ ｈ 来 最大平均顶底板移近量 ｍ ００ ９ 水 量 １～ ５ ３ 。 ０ ２ ｍ／ ｈ 下将会收缩 。如果相邻 压 来压显现程度 不明显 支架 稳定 状态较 差 ， 将 １ ． ５瓦斯 、 煤尘 自燃等特征 来压步距 １ １ 会 出现几组支架同时下 煤 的 自然倾 向等级 为 Ｉ 类 ， Ｉ Ｉ 不易 自然 ， 煤尘 不爆 炸 ， 面属于 本 周期 滑的现象 ， 顶梁滑动 ， 侧 高瓦斯 区 ， 煤层绝对瓦斯涌出量 ８ ０ ／ ｎ ． ｍ３ 。 ２ ｍｉ 最大平均支护强度 Ｋ ，ｌ Ｎ『 ３０ Ｉ ５ ４ 来压 护板在较大下滑力的作 ２ 设 备 选 型 最大平均】 风藤皈移近量 ０６ ０ 用下 收缩 量 累计 增 加 ， ２１工作面采场支护强度计算 ： ． 来压显现程度 不明显 而 按 采煤工作面质量标准规定 ， 合理支 护强度的计算 ，２ ２工作 造成 支架 间距 减少 ， ２１ 最大平均支护强度 Ｋｌ ｈ ＾ ３０ ５ 形成挤架。 ．． ５１ ３当局部 ５ 平时 最大平均顶底板移近量 面支架需要 承受 的荷载为 ８倍采高的岩石重量。 ０８ ０ 顶板压力 Ｑ Ｘ采高 Ｘ岩石容重 Ｘ工作 面长 Ｘ支架最大控顶 发生挤架后 ，其上 部支 ６ ＝８ 直接顶悬顶情况 ｍ １ ０ 距 架 间距将 自然增 大 ， 在 ７ 底板容许 ｝压 七 ＭＰ ａ ２ ３ （ ． Ｘ２ ２ ８ｘ３ ５Ｘ１０ｘ４７ ） Ｎ ５ ． Ｋ ４ 移架过程中 ，由于支架 ８ 直接顶类型 类 ２ ＝３ ８ ６ ９ ｌ ｏ ＫＮ 处于活动状态 ，稳 定性 ９ 基本顶级别 级 Ｉ 】 较差 ，在下滑力和支架 工作 面共需要有 ８ ０台液压支架 １ ０ 巷道超前影响范围 ２ ０ 自重 分力 的作用 下 ， 顶 ２２ Ｚ ６０ ／１ ２型液压支架特征 （ ． Ｙ ０ ０２ ／ ４ 见表 １ ） 梁易偏向架间距超 宽的方 向向下倾倒 ，由此支架会产生上下错位 ， 工作 阻力 Ｆ ６０ ０ Ｋ ＝（０ ０ ８ ） Ｎ Ｘ ４８ ０ ００ ＯＫＮ ， 当错位高度超 过支 架顶梁厚度时 ， 咬架 、 倒架将接踵而 至。 ５ ． ２防止 液压支架下滑 、 挤架 、 咬架 的措施 ：． １根据煤体松 软 ５２ ． 可见 Ｆ ＞Ｑ， 所选 支架的工作 阻力能满足支护要求 。 割煤移架 ， 严格执行跟机移架操作 ， 同时割煤 后应 及时推出伸 根据 ２ １ ２ ２工作面的采深 、 地压 ， 此种支架 的工 作阻力 、 初撑力 、 情况 ， 缩梁 ， 做好及时支护 ， 护好暴露的顶板及煤壁 。５２２移 架操 作必须 ． ． 对底板最大 比压 ， 均满 足 ２ １ ２ ２工作面条件 （ 见表 ２。 ） 严格执行带压擦 顶移架 ，严禁支 架大起大落 ，降架高 度不得超 过 ３ 采煤 工 艺 移架前必须清理好架前和架间浮煤 ，以减少移架阻力 ， 移 ， 。 采用 ＭＧ ０ ／０ 一 １ 机割煤 ， 割深度 ０６米 ， ３０７ ０ ＷＤ 煤 截 ． 两采 一准 ， ｌＯ Ｏ ｍｍ， 架时 ， 活动侧护板收缩量 以能顺利移架 为原 则 ， 不得将 活动侧护 板 两端头斜切进刀 。 ４ 本 工 作 面 实 际 测定 矿 压 参 数 ：见 表 ３） （ 次收完 ， 防止架间流碴。５ － ． ３液压支架移到位后 ， ２ 活动侧 护板 必 须立 即推 出 ， 同时确保距支架 中心 １ ０ ． ｍ±００ ｍ， ５ ． ５ 均匀布置。５２ ．． ４ ５ 大倾角高架工作面顶板管理 根据 ２ １ ２ ２工作面实践 ， ５１ ． 液压支架 在顶板管理 中出现 下滑 、 尾粱倒架 、 咬架 、 挤架 原 伪斜 开采是 防止支架上窜下滑的有效措施 ， 因分析：．． ５１ １液压支架下滑 。 ２ ２工作面 ， 断层影 响， ２１ 受 局部倾 角达 下端 头超 前工作面 ， 和工作 面成 ９ 。较为合适 ， ３ 既能抵 消支架在推
科 技论 坛
・ ９・ ５
复
杂 （ 河北邯郸矿业集团公 司陶二矿 防实区， 河北 邯郸 ０ ６０ ） ５ １５ 摘 地 ２ １ 要： 陶二矿 ２ ２工作面工作 面， 角 ２ ｏ ～３ 。 ， 倾 ０ ７ 局部 受断层 影响可达到 ３ 。 ， ７ 平均 ２ ｏ ， 向长 ５０ 倾斜 长 ６ — ２ ｍ ， ２ 走 ５ｍ， ０ １０ 面 积 ５３０ ， ７３ｍ 煤厚 ３ ｍ， ． 容重 １ ５ ｍ ， Ｏ ．ｔ ３ ７ ／ 可采储量 ２０７ 吨 ， ９４５ 外面 ５ 米长 ， 采 ９ 米后 ， ８ 推 ２ 和里面对接 。本面 ２０ 年 １ ０９ ２月份投产 ，０１ 质 ２８６０ ， 月产量 ２０００吨 ， 回采过 程 中， 架及 支架下滑事故在 过断层期 间时常发生 ， ２ １ 年 元 月份结束 ， 共采煤 ７ ６吨 平均 ５ 在 歪斜倒 组织正规循 环难 度较 大， 造成 单产、 工效较 低。 条 ； ； 关键词 ： 复杂地质条件 采煤 地质构造 件 机械设备配备表 １ ． 层情 况 １煤
１地 质 概 况 －
表 １ Ｚ ６ ０ ／ １４ Ｙ ０ ０２ ，２
表２２１ ２ ２综 采 工作 面
数
型 液 压 支 架 特征 表
容 单 位 规
该工作面煤层厚度 ２８ ４５ 平 均煤厚 ３１ 为 复杂结 ．～ ．ｍ， ． ｍ， 构煤层 ，在煤层 中下部距 离底板 ０６ １１ ．～ ．ｍ处，有一层厚 约 ０１ 的粉砂岩夹矸 ， ． ｍ 为无烟煤 。 １ 顶 底板 状 况 ． ２ 本面北部煤 直接顶板为 中砂 岩灰色 ， 以石英为 主， 长石 次之 ， 下部含泥灰 团块 ， 分选 好， 胶结， 度 ２ ｍ， 钙质 厚 １ 南部直 接顶灰黑色粉砂岩 ， 泥质胶结易破碎 ， ０ ７ ， 厚 ～ ｍ 局部有细砂
８ ０
集 ｔ大拄顶距４ ０ ｍ最小３４ ｍｍ ９０
部 电机动 率 ２ ０ ｗ２ ０ Ｋ ＇
倾
角
顶 Ｉ 接顶 直
板 ｆ 基本顶
板
关
级
２
Ｉ Ｉ
刮板 输进机 Ｓ ｚ ６ Ｈｏ Ｇ ７４ ０
备 件 底
底 顿 允 许 比 压
２４ ａＦ ０２ ＭＰ （＝ ）
项
使用
内
目
格
地点
ｉ备名棒 殳
果焦 机
规格型号
ＭＧ ０ ／０ － Ｄ１ ３ ０ ０Ｖ ７ Ｖ
量
单位
备 注
大ｌ
煤层厚 度
煤 层 倾 角 适
用
２－ １４ ２
（） ‘ ｓ５ ３
台 电机 甚功率 ７ ０ ｗ ０Ｋ
工
作 锻压支槊
面
Ｚ ６ ０ １ ２ Ｙ ００ １ ４
乳化 戎 ｊ 泵
绞 车
Ｂ Ｗ－１／ １ Ｒ ３ ５３ ５
Ｊ２ Ｄ５
２ 古 电机功率 ２ ０ ｗ ０Ｋ
台
岩， 灰黑色 ； 为灰黑色粉砂岩 ， 底板 泥质胶结夹细砂岩 薄层 ，
地 质构造
总 支架高度
不曩 竞 架过断层
２１ ～４２
两 刮板辅选机 Ｓ Ｗ－０ Ｇ ４Ｔ 皮带运｛机 Ｓ Ｄ ５ 茸 Ｊ 一１０
Ｋ Ｓ Ｚ ００ ８ Ｇ ３ ０ 幛 ２ 台 薄层状冰 平层理， 厚度 ５ ｍ。 移动 站 体 工 作阻力 Ｋ Ｎ ６ ０ ００ 巷 台 １ ． 质构造情况 ３地 特 初 捧 力 Ｋ Ｎ ５ ６ ０４ Ｂ Ｓ１ ２ Ｏ ６ Ｏ ２ 自 扬程 ２ｍ， ｔ ６ ｒ ／ ０ １０ｒ ｈ ￣ 水泵 本 面 在掘进 过程 中共 揭露 出 ｌ ７条断 层 ，其 中上 巷 ６ 征 对底板最大比压 ＭＰ ｓ ４ ａ ２ Ｂ Ｗ（ＧＱ ３ ８ ０ ２ 台 ｛讴 ５ ｍ． ｉ ３ｍ％ Ｑ Ｋ ）０ － ５ ｉ ０ １０ 条， 下巷 ３条 ， 中间巷 ７条 ， 中过 Ｆ ２断层 有 冒顶 ， 眼 １ 其 １ 切 亡 Ｏ米全岩巷道 ， 表 ３ 条， 由于落差较大有 １ 破顶总长 ３ ０米 ， 造成切 眼大 于 架不接顶 ，没有足够的 初撑力 ，受煤层及 自重 序号 项 目 ３ 。坡的巷道有 ３ ０ ７米长。 单 位 本面预计 倾 向下 滑力 的作用 ， 液 １ ． ４水文地质 顶底 直接顶厚度 ５ 产 ２１ ２ ４下巷共施工 ４个底板疏水 降压钻孔 ，将煤层 底板下伏青 压 支架 尾发 生下摆 ， １ 板条 基本顶犀度 １ ７ 灰 岩 及 其 下 巨 厚 火 成 岩 裂 隙 承 压 水 施 放 减 压 ， 放 水 量 在 生 向下的滑动 ，造成顶 件 直接底犀度 ２ ５ ￣ ２ ｍ￣，该 地区 的底板承 压水水位 由最初 的 一 ５ ｍ下 降至约 梁 倾 倒 及 尾 粱 下 滑 。 ０ １０ ３ ２０ ２ 直接项初次垮落步距 ｍ １ ０ ．２ ． 当 ３ ０ 降低 了底板承压水 的压力 ， ２ １ ０ ｍ， 使 ２ ２面底板水 突水机率大大 ５１ 液压支架挤架 。 初 来压 步 距 １ ６ 降低 ；根 据物探报 告底板 最大水 量 ７ ～ ０ ｍ ，一般水 量 ｌ Ｏ 支架 出现下滑时 ，顶梁 Ｏ８ ０２ 次 最大平均支护强度 ＫＩ ｈ ＾ ３０ １ ｍ ； 综合 顶底板情况 ， 本工作 面最 大涌水 量 ９ ～ ２ ３ ， ０ １０ ｍ ／ 一般涌 侧护板在下滑力的作用 ３ ｈ 来 最大平均顶底板移近量 ｍ ００ ９ 水 量 １～ ５ ３ 。 ０ ２ ｍ／ ｈ 下将会收缩 。如果相邻 压 来压显现程度 不明显 支架 稳定 状态较 差 ， 将 １ ． ５瓦斯 、 煤尘 自燃等特征 来压步距 １ １ 会 出现几组支架同时下 煤 的 自然倾 向等级 为 Ｉ 类 ， Ｉ Ｉ 不易 自然 ， 煤尘 不爆 炸 ， 面属于 本 周期 滑的现象 ， 顶梁滑动 ， 侧 高瓦斯 区 ， 煤层绝对瓦斯涌出量 ８ ０ ／ ｎ ． ｍ３ 。 ２ ｍｉ 最大平均支护强度 Ｋ ，ｌ Ｎ『 ３０ Ｉ ５ ４ 来压 护板在较大下滑力的作 ２ 设 备 选 型 最大平均】 风藤皈移近量 ０６ ０ 用下 收缩 量 累计 增 加 ， ２１工作面采场支护强度计算 ： ． 来压显现程度 不明显 而 按 采煤工作面质量标准规定 ， 合理支 护强度的计算 ，２ ２工作 造成 支架 间距 减少 ， ２１ 最大平均支护强度 Ｋｌ ｈ ＾ ３０ ５ 形成挤架。 ．． ５１ ３当局部 ５ 平时 最大平均顶底板移近量 面支架需要 承受 的荷载为 ８倍采高的岩石重量。 ０８ ０ 顶板压力 Ｑ Ｘ采高 Ｘ岩石容重 Ｘ工作 面长 Ｘ支架最大控顶 发生挤架后 ，其上 部支 ６ ＝８ 直接顶悬顶情况 ｍ １ ０ 距 架 间距将 自然增 大 ， 在 ７ 底板容许 ｝压 七 ＭＰ ａ ２ ３ （ ． Ｘ２ ２ ８ｘ３ ５Ｘ１０ｘ４７ ） Ｎ ５ ． Ｋ ４ 移架过程中 ，由于支架 ８ 直接顶类型 类 ２ ＝３ ８ ６ ９ ｌ ｏ ＫＮ 处于活动状态 ，稳 定性 ９ 基本顶级别 级 Ｉ 】 较差 ，在下滑力和支架 工作 面共需要有 ８ ０台液压支架 １ ０ 巷道超前影响范围 ２ ０ 自重 分力 的作用 下 ， 顶 ２２ Ｚ ６０ ／１ ２型液压支架特征 （ ． Ｙ ０ ０２ ／ ４ 见表 １ ） 梁易偏向架间距超 宽的方 向向下倾倒 ，由此支架会产生上下错位 ， 工作 阻力 Ｆ ６０ ０ Ｋ ＝（０ ０ ８ ） Ｎ Ｘ ４８ ０ ００ ＯＫＮ ， 当错位高度超 过支 架顶梁厚度时 ， 咬架 、 倒架将接踵而 至。 ５ ． ２防止 液压支架下滑 、 挤架 、 咬架 的措施 ：． １根据煤体松 软 ５２ ． 可见 Ｆ ＞Ｑ， 所选 支架的工作 阻力能满足支护要求 。 割煤移架 ， 严格执行跟机移架操作 ， 同时割煤 后应 及时推出伸 根据 ２ １ ２ ２工作面的采深 、 地压 ， 此种支架 的工 作阻力 、 初撑力 、 情况 ， 缩梁 ， 做好及时支护 ， 护好暴露的顶板及煤壁 。５２２移 架操 作必须 ． ． 对底板最大 比压 ， 均满 足 ２ １ ２ ２工作面条件 （ 见表 ２。 ） 严格执行带压擦 顶移架 ，严禁支 架大起大落 ，降架高 度不得超 过 ３ 采煤 工 艺 移架前必须清理好架前和架间浮煤 ，以减少移架阻力 ， 移 ， 。 采用 ＭＧ ０ ／０ 一 １ 机割煤 ， 割深度 ０６米 ， ３０７ ０ ＷＤ 煤 截 ． 两采 一准 ， ｌＯ Ｏ ｍｍ， 架时 ， 活动侧护板收缩量 以能顺利移架 为原 则 ， 不得将 活动侧护 板 两端头斜切进刀 。 ４ 本 工 作 面 实 际 测定 矿 压 参 数 ：见 表 ３） （ 次收完 ， 防止架间流碴。５ － ． ３液压支架移到位后 ， ２ 活动侧 护板 必 须立 即推 出 ， 同时确保距支架 中心 １ ０ ． ｍ±００ ｍ， ５ ． ５ 均匀布置。５２ ．． ４ ５ 大倾角高架工作面顶板管理 根据 ２ １ ２ ２工作面实践 ， ５１ ． 液压支架 在顶板管理 中出现 下滑 、 尾粱倒架 、 咬架 、 挤架 原 伪斜 开采是 防止支架上窜下滑的有效措施 ， 因分析：．． ５１ １液压支架下滑 。 ２ ２工作面 ， 断层影 响， ２１ 受 局部倾 角达 下端 头超 前工作面 ， 和工作 面成 ９ 。较为合适 ， ３ 既能抵 消支架在推
科 技论 坛
・ ９・ ５
复
杂 （ 河北邯郸矿业集团公 司陶二矿 防实区， 河北 邯郸 ０ ６０ ） ５ １５ 摘 地 ２ １ 要： 陶二矿 ２ ２工作面工作 面， 角 ２ ｏ ～３ 。 ， 倾 ０ ７ 局部 受断层 影响可达到 ３ 。 ， ７ 平均 ２ ｏ ， 向长 ５０ 倾斜 长 ６ — ２ ｍ ， ２ 走 ５ｍ， ０ １０ 面 积 ５３０ ， ７３ｍ 煤厚 ３ ｍ， ． 容重 １ ５ ｍ ， Ｏ ．ｔ ３ ７ ／ 可采储量 ２０７ 吨 ， ９４５ 外面 ５ 米长 ， 采 ９ 米后 ， ８ 推 ２ 和里面对接 。本面 ２０ 年 １ ０９ ２月份投产 ，０１ 质 ２８６０ ， 月产量 ２０００吨 ， 回采过 程 中， 架及 支架下滑事故在 过断层期 间时常发生 ， ２ １ 年 元 月份结束 ， 共采煤 ７ ６吨 平均 ５ 在 歪斜倒 组织正规循 环难 度较 大， 造成 单产、 工效较 低。 条 ； ； 关键词 ： 复杂地质条件 采煤 地质构造 件 机械设备配备表 １ ． 层情 况 １煤
１地 质 概 况 －
表 １ Ｚ ６ ０ ／ １４ Ｙ ０ ０２ ，２
表２２１ ２ ２综 采 工作 面
数
型 液 压 支 架 特征 表
容 单 位 规
该工作面煤层厚度 ２８ ４５ 平 均煤厚 ３１ 为 复杂结 ．～ ．ｍ， ． ｍ， 构煤层 ，在煤层 中下部距 离底板 ０６ １１ ．～ ．ｍ处，有一层厚 约 ０１ 的粉砂岩夹矸 ， ． ｍ 为无烟煤 。 １ 顶 底板 状 况 ． ２ 本面北部煤 直接顶板为 中砂 岩灰色 ， 以石英为 主， 长石 次之 ， 下部含泥灰 团块 ， 分选 好， 胶结， 度 ２ ｍ， 钙质 厚 １ 南部直 接顶灰黑色粉砂岩 ， 泥质胶结易破碎 ， ０ ７ ， 厚 ～ ｍ 局部有细砂
８ ０
集 ｔ大拄顶距４ ０ ｍ最小３４ ｍｍ ９０
部 电机动 率 ２ ０ ｗ２ ０ Ｋ ＇
倾
角
顶 Ｉ 接顶 直
板 ｆ 基本顶
板
关
级
２
Ｉ Ｉ
刮板 输进机 Ｓ ｚ ６ Ｈｏ Ｇ ７４ ０
备 件 底
底 顿 允 许 比 压
２４ ａＦ ０２ ＭＰ （＝ ）
项
使用
内
目
格
地点
ｉ备名棒 殳
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规格型号
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量
单位
备 注
大ｌ
煤层厚 度
煤 层 倾 角 适
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２－ １４ ２
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台 电机 甚功率 ７ ０ ｗ ０Ｋ
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Ｂ Ｗ－１／ １ Ｒ ３ ５３ ５
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２ 古 电机功率 ２ ０ ｗ ０Ｋ
台
岩， 灰黑色 ； 为灰黑色粉砂岩 ， 底板 泥质胶结夹细砂岩 薄层 ，
地 质构造
总 支架高度
不曩 竞 架过断层
２１ ～４２
两 刮板辅选机 Ｓ Ｗ－０ Ｇ ４Ｔ 皮带运｛机 Ｓ Ｄ ５ 茸 Ｊ 一１０