綜采工作面采煤技術(shù)分析
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摘要：本文以義棠煤礦某工作面為案例，對(duì)工作面采煤技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，并針對(duì)性提出了過(guò)斷層技術(shù)保障措施，更高質(zhì)量的保證了工作面安全穩(wěn)妥的通過(guò)斷層，希望可以對(duì)相關(guān)工作提供參考。
關(guān)鍵詞：綜采工作面；過(guò)斷層；采煤技術(shù)；分析
1工程概況
義棠煤礦某工作面屬于大采高工作面，所開(kāi)采的煤層屬于3#煤層，埋深在-460m左右，從勘查情況來(lái)看，煤層厚度平均為5.9m左右，煤層傾角在6°左右。從工作面情況來(lái)看，傾斜長(zhǎng)度在240m左右，推進(jìn)的長(zhǎng)度在2500m左右。根據(jù)工作面地質(zhì)勘察資料來(lái)看，工作面地質(zhì)情況相對(duì)較為復(fù)雜，在開(kāi)采過(guò)程中存在著較多的地質(zhì)構(gòu)造，從斷層發(fā)育情況來(lái)看，整體的斷層較多，在斷層周邊，煤巖體整體較為破碎，若選擇使用工作面直接通過(guò)的方式，推進(jìn)難度相對(duì)較大，會(huì)對(duì)工作面開(kāi)采產(chǎn)生較大的影響。斷層發(fā)育情況見(jiàn)表1。
2工作面開(kāi)采工藝優(yōu)化
由于工作面在推進(jìn)的過(guò)程中有斷層影響，導(dǎo)致開(kāi)采過(guò)程中煤層傾角出現(xiàn)了一定變化，從勘查情況來(lái)看，工作面局部范圍變化在10°左右。由于工作面在開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)了較大的角度變化，導(dǎo)致煤體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了較為更為破碎的情況。所以，需要對(duì)工作面通過(guò)斷層情況進(jìn)行分析。
2.1對(duì)工作面進(jìn)行調(diào)斜
因?yàn)樵谟龅綌鄬又?，受到斷層的影響，工作面開(kāi)采的傾斜角度在斷層的方向上會(huì)出現(xiàn)差別，所以，為了更好的克服斷層帶來(lái)的影響，需要對(duì)工作面進(jìn)行調(diào)斜處理。通過(guò)采取工作面調(diào)斜的方式，有助于降低在工作面推進(jìn)方向上，斷層構(gòu)造的負(fù)面影響，對(duì)于有效的控制煤壁片幫問(wèn)題也可以實(shí)現(xiàn)較好的效果。在具體工作面調(diào)斜時(shí)，可根據(jù)斷層走向角度確定，一般情況下，在工作面推進(jìn)到距離斷層構(gòu)造5m之間時(shí)，完成整個(gè)調(diào)斜。例如，在進(jìn)行本次施工時(shí)，在工作面推進(jìn)到F108斷層時(shí)，因?yàn)樽呦虻慕嵌仁?03°，工作面在推進(jìn)過(guò)程中，機(jī)尾、機(jī)頭傾斜的角度是110°，兩者之間的差距在允許的范圍內(nèi)，因此，工作面推進(jìn)實(shí)現(xiàn)了與斷層的較好對(duì)接。同時(shí)，在機(jī)頭推進(jìn)的過(guò)程中，機(jī)尾的速度要明顯超過(guò)了機(jī)尾，超過(guò)了機(jī)尾20m左右，較好保證了工作面推進(jìn)效果。
2.2對(duì)采高進(jìn)行調(diào)整
在通過(guò)斷層之前，需要從開(kāi)采范圍出發(fā)，根據(jù)斷層的實(shí)際分布情況，設(shè)計(jì)出針對(duì)性的推進(jìn)方案。見(jiàn)圖1所示。隨著工作面向前推進(jìn)，在距離斷層面之間的距離為L(zhǎng)時(shí)，從煤層在該位置的實(shí)際傾斜情況，同時(shí)考慮設(shè)備的實(shí)際性能，工作面在開(kāi)采時(shí)，需要揚(yáng)起一定的角度，距離L的計(jì)算方式為：L=H/2tan（β-α），其中，H是該位置斷層的高差，單位為m；α是煤層的傾角，β是工作面揚(yáng)起的角度。從生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)看，β的角度應(yīng)當(dāng)控制在12°的范圍內(nèi)。從開(kāi)采范圍內(nèi)斷層的高差情況來(lái)看，工作面在在F93、F96、F108的位置進(jìn)行揚(yáng)起，β根據(jù)12°計(jì)算，可以結(jié)算得到工作面揚(yáng)起的位置和斷層的距離應(yīng)當(dāng)為14m、12m、11m。在起坡之前，應(yīng)當(dāng)將開(kāi)采的高度調(diào)整為4m，在仰采的過(guò)程中，為了更好采高不出現(xiàn)變化的情況，在推進(jìn)斷層之前，選擇使用挑頂留底煤的方式完成推進(jìn)。在過(guò)了斷層之后，應(yīng)當(dāng)將仰角逐步調(diào)整為原來(lái)的角度，工作面選擇使用臥底的方法，恢復(fù)到原有的采高。
3工作面過(guò)斷層技術(shù)保障措施
3.1具體割煤方案設(shè)計(jì)
工作面在推進(jìn)到接近斷層位置時(shí)，煤體破碎程度相對(duì)較大，在工作面向前推進(jìn)時(shí)，容易出現(xiàn)冒頂?shù)膯?wèn)題。本次在工作面推進(jìn)的過(guò)程中，除了采取上述措施來(lái)保證工作面開(kāi)采效果之外，還采取針對(duì)性的技術(shù)方案，來(lái)確保工作面順利通過(guò)斷層。根據(jù)煤礦前期工程實(shí)踐來(lái)看，在斷層位置工作面進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，進(jìn)刀割煤整體較為雜亂，支架護(hù)幫板、刮板輸送機(jī)在工作面的過(guò)程中，由于煤壁較為雜亂，表現(xiàn)出不能充分接觸的問(wèn)題，影響到對(duì)煤壁控制效果，片幫問(wèn)題突出。因此，在本次斷層位置割煤時(shí)，選擇設(shè)計(jì)了單向割煤工藝，具體就是將機(jī)尾進(jìn)刀提前到斷層之外區(qū)域進(jìn)行割煤的方式，具體過(guò)程見(jiàn)圖2所示。在工作面在機(jī)頭位置朝向機(jī)尾割煤時(shí)，在接近斷層的位置時(shí)，斷層區(qū)域之外的工作面，采取及時(shí)移架的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的有效支護(hù)。在斷層的范圍外，工作面在割煤時(shí)，及時(shí)移動(dòng)支架，實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的有效支撐。在斷層的范圍內(nèi)的，支架和輸送機(jī)盡量不移動(dòng)，然后將采煤機(jī)運(yùn)行到機(jī)尾的部位。采煤機(jī)在朝向機(jī)頭運(yùn)行時(shí)，在斷層的區(qū)域內(nèi)空刀運(yùn)行，在斷層區(qū)域之外時(shí)，采煤機(jī)選擇使用斜切進(jìn)刀的方式，然后對(duì)移動(dòng)斷層區(qū)域內(nèi)的支架、輸送機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的有效支撐，之后對(duì)滾筒位置進(jìn)行調(diào)換，采取反向割煤的方式，將機(jī)尾斷層位置內(nèi)的煤體全部切割。將斷層范圍內(nèi)煤體全部切割完成之后，對(duì)滾筒的方向進(jìn)行調(diào)整，采煤機(jī)從機(jī)尾的位置朝向機(jī)頭的位置運(yùn)行，對(duì)于斷層區(qū)域內(nèi)采取空刀運(yùn)行的方式，在達(dá)到斷層區(qū)域之外后，采煤機(jī)正常進(jìn)行切割即可，完成一整個(gè)采煤循環(huán)。
3.2全面做好對(duì)頂板的控制
在斷層位置進(jìn)行割煤，需要做好對(duì)頂板的控制，從大量生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)看，頂板控制難度也相對(duì)較大。在進(jìn)行本次開(kāi)采時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的較好控制，重點(diǎn)通過(guò)強(qiáng)化工作面支架支撐性能的提升著手。對(duì)工作面端頭支架采取及時(shí)接頂?shù)姆绞剑瑢?cè)護(hù)板全部支撐好，防止有支架出現(xiàn)咬架、倒架的問(wèn)題。在支架移動(dòng)的過(guò)程中，最大限度的將沉降量控制在科學(xué)的范圍內(nèi)，采取對(duì)支架進(jìn)行快速移動(dòng)的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的有效控制。同時(shí)，若在爆破之后，頂板出現(xiàn)了較為明顯的冒頂問(wèn)題，支架應(yīng)當(dāng)及時(shí)將伸縮量伸出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的有效控制。此外，全面強(qiáng)化工作面頂板支護(hù)效果的提升，通過(guò)嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)技術(shù)要求的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的有效支撐。
4結(jié)語(yǔ)
綜上分析，從當(dāng)前煤礦開(kāi)采情況來(lái)看，各種類型的斷層的存在給煤礦正常開(kāi)采帶來(lái)了較大的影響，特別是落差較大的斷層，嚴(yán)重制約了工作面正常開(kāi)采。因此，這就需要煤礦充分認(rèn)識(shí)到當(dāng)前工作面高質(zhì)量通過(guò)斷層的重要性，切實(shí)采取針對(duì)性的措施，從斷層的實(shí)際情況出發(fā)，制定出針對(duì)性的過(guò)斷層技術(shù)方案，從而更高質(zhì)量的保證工作面安全穩(wěn)妥的通過(guò)斷層。
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作者：孫全林 單位：山西義棠煤業(yè)有限責(zé)任公司