摘要：文章論述了采煤工作面大傾角采煤如何進(jìn)行頂板管理，為公司其它礦井復(fù)雜地質(zhì)條件下安全高效開(kāi)采提供借鑒。
?? 關(guān)鍵詞：煤礦? 大傾角?? 采煤?? 頂板管理
1、前言
同富新煤業(yè)有限公司位于鄉(xiāng)寧縣管頭鎮(zhèn)上善村一帶，由原天行健、冷坡、通盛三個(gè)礦井整合而成，井田面積11.8937km2，批準(zhǔn)2#-10#煤層（2#煤層為采空、破壞區(qū)，現(xiàn)開(kāi)采10#煤層），探明儲(chǔ)量2927萬(wàn)噸，設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量1474萬(wàn)噸，生產(chǎn)能力60萬(wàn)噸/年，服務(wù)年限17.5年。10201工作面位于一水平二采區(qū)10#層，沿工作面推進(jìn)方向長(zhǎng)度為1000米，工作面長(zhǎng)度為190米，煤層平均厚度約為2.65m，煤層傾角0～10度。
2、工作面地質(zhì)及水文地質(zhì)概況
? 10201工作面北部和西部無(wú)巷道，南部有東輔運(yùn)、膠帶、回風(fēng)，東部10203掘進(jìn)巷道。地面無(wú)村莊和建（構(gòu)）筑物，回采對(duì)地面設(shè)施無(wú)影響。10201煤層頂?shù)装迩闆r：老頂砂巖6.25m，直 接 頂K2石灰?guī)r4.24m，直接底泥砂巖10.25m。受區(qū)域構(gòu)造體系的控制和多期次構(gòu)造作用的疊加影響，構(gòu)造形態(tài)以褶曲為主，同時(shí)伴生北東～南西走向的張性斷裂。地層走向、傾向、傾角變化較大，總體上為一傾向南東的單斜構(gòu)造，地層傾角0-10°。
10201膠帶運(yùn)輸順槽長(zhǎng)度1210m,距切眼240米處揭露f1正斷層，斷層要素E71°N<30°，H=1.2米。
10201輔助運(yùn)輸順槽長(zhǎng)度1020m，420米處揭露f2正斷層，斷層要素E23°N<30°，H=2.0米，調(diào)向后未發(fā)現(xiàn)斷層發(fā)育至10201工作面內(nèi)，回采時(shí)需加強(qiáng)觀(guān)測(cè)；10201輔助運(yùn)輸順槽450米處揭露無(wú)炭柱，頂板破碎，為黃泥和灰?guī)r交叉填充，陷落柱長(zhǎng)軸為40米，短軸為30米。
工作面北西側(cè)是F58正斷層，F(xiàn)58#斷層位于原通盛煤業(yè)公司礦權(quán)范圍之內(nèi)，原主、副井筒均未穿過(guò)該斷層。斷層走向NW-NE ，傾向NW ，斷層傾角75°, 最大地層斷距35m，區(qū)內(nèi)延伸距離1320m,東南端延伸于井田外。
? 坑透成果分析，本次探測(cè)發(fā)現(xiàn)一處異常區(qū)。異常區(qū)位置為切眼向外250米，推斷該異常區(qū)受褶皺影響。
? 水文地質(zhì)情況：
（1）頂板水：K4、K3、K2石灰?guī)r，為10#煤層直接充水含水層，厚度變化大，裂隙溶隙較發(fā)育，地表泉流量0.002－0.102L/s，根據(jù)（臺(tái)頭）神角詳查區(qū)606#鉆孔抽水試驗(yàn)該含水層段單位涌水量為0.0094-0.133L/s.m,屬富水性弱～中等的巖溶溶隙裂隙含水層。
井田內(nèi)K4、K3、K2石灰?guī)r大多出露于山谷底部或半山腰，巖溶裂隙地下水大多在有利地段排泄于地表河流；在侵蝕基準(zhǔn)面以下，則通過(guò)裂隙排泄于深部奧灰?guī)r巖溶裂隙之中。而在隔水條件相對(duì)較好的低凹地段才有可能保存，并形成一定的富水范圍，對(duì)10#煤層的開(kāi)采形成危害。
上述是10#煤層頂板K2石灰?guī)r導(dǎo)致的頂板水水害。
??? （2）老空水：根據(jù)《地面電法勘探報(bào)告》和井下水文地質(zhì)物探，2#煤層的積水區(qū)JS9、JS11、JS16、JS19、JS21及采空積水異常區(qū)9對(duì)回采工作面構(gòu)成影響，局部區(qū)域可能裂隙較發(fā)育，容易導(dǎo)通上覆2#煤層老空水。已經(jīng)對(duì)2#煤層的積水區(qū)進(jìn)行了有針對(duì)性的放水，施工11個(gè)鉆場(chǎng)，27個(gè)鉆孔，放水量約1800m3，以保證生產(chǎn)安全。
（3）鉆孔水：10201回采工作面內(nèi)存在X5地質(zhì)鉆孔，作業(yè)期間密切關(guān)注鉆孔是否封孔良好，是否作為導(dǎo)水通道存在，提前做水害預(yù)報(bào)。
（4）斷層水：在10201工作面西北側(cè)存在F58正斷層，落差35m，距輔助運(yùn)輸順槽末端很近，設(shè)計(jì)留設(shè)50m防隔水煤柱；從目前已掌握和揭露的斷層情況推斷，該區(qū)可能仍有斷層存在，但由于對(duì)斷層相關(guān)資料掌握不夠，會(huì)給設(shè)計(jì)和生產(chǎn)帶來(lái)一定的盲目性；f1斷層發(fā)育至10201工作面，可能導(dǎo)致局部頂板破碎，形成導(dǎo)水通道，對(duì)回采工作產(chǎn)生影響。
3、當(dāng)前現(xiàn)狀
?? 10201工作面現(xiàn)已推進(jìn)147m，工作面機(jī)頭處揭露一地質(zhì)構(gòu)造，該斷層為兩條正斷層疊加，落差14米，支架18#—42#為全巖，充填物為灰?guī)r、泥巖且該段坡度達(dá)23°，支架50#—83#頂板下切1.5米，頂板為灰?guī)r，繼續(xù)向前推進(jìn)至167m時(shí)，走向和傾向坡度持續(xù)加大，26#-42#支架中局部支架不接頂、漏頂、歪斜，機(jī)道及架間矸石滾落，支架有咬架、倒架、串液等現(xiàn)象，造成工作面移架、推溜困難。
4、頂板與支護(hù)管理
工作面安裝ZY7200/20/40D型掩護(hù)式支架128臺(tái)，過(guò)渡支架ZYG7200/20/40D型3臺(tái)，端頭液壓支架ZYT25000/22/42D型2臺(tái)，對(duì)頂板實(shí)行全部垮落法控制。最小控頂距為4.69m，最大控頂距為5.49m。基本架與過(guò)渡架支護(hù)高度2000—4000mm，初撐力30Mpa，工作阻力7200KN；端頭支架支護(hù)高度2200—4200mm，工作阻力25000KN；工作面輔助運(yùn)輸順槽、膠帶運(yùn)輸順槽超前支護(hù)均使用DW31.5-250/100單體液壓支柱配合長(zhǎng)度4000mm的11#工字鋼聯(lián)合支護(hù)，以確保兩順槽頂板支護(hù)可靠。
5、頂板控制管理
? 同富新煤業(yè)大部分工作面地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，壓力大，不僅影響工作面推進(jìn)速度，產(chǎn)量底，而且直接影響采煤工作面安全。為此，針對(duì)此工作面進(jìn)行研究，摸索研究，采取行之有效的措施。
一是強(qiáng)化隊(duì)伍管理。抓班組單元，嚴(yán)把“三關(guān)”。班前排查關(guān)，消除人的不安全因素，為安全生產(chǎn)筑起第一道防線(xiàn)；嚴(yán)把現(xiàn)場(chǎng)交接班關(guān)，保證交接班“交”與“接”的清楚，使交接班不遺留安全問(wèn)題；嚴(yán)把班后總結(jié)關(guān)，每班必須對(duì)班前工作安排、班中工作落實(shí)及班后存在問(wèn)題進(jìn)行認(rèn)真總結(jié)，對(duì)三班存在問(wèn)題進(jìn)行分析、對(duì)比和落實(shí)。
二是改變采煤工藝。采面過(guò)斷層時(shí)，全巖巷道巖石硬度大，采煤機(jī)截割有困難時(shí)，考慮炮采工藝，采用錨桿掛網(wǎng)、扶U型棚臨時(shí)支護(hù)措施，確保推溜和拉架順利進(jìn)行。
三是調(diào)整端頭支護(hù)。嚴(yán)格控制采高2.8m，當(dāng)前采用的單體支柱加鋼梁不能完全保證頂板來(lái)壓時(shí)的安全，根據(jù)專(zhuān)家建議，工作面支架要合理調(diào)斜，使機(jī)尾空區(qū)寬度縮小，一方面保證機(jī)尾滾筒可割透煤體，最關(guān)鍵還是確?？諈^(qū)的頂板安全。經(jīng)過(guò)實(shí)踐，工作面調(diào)斜機(jī)頭超前機(jī)尾16米，控制坡度不超過(guò)20°，后續(xù)推進(jìn)過(guò)程中采面坡度盡量控制在18°以下，減少運(yùn)輸機(jī)阻力及采煤機(jī)牽引難度。
四是嚴(yán)防頂板漏矸。對(duì)26#-42#架漏頂段進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，溜槽靠煤壁側(cè)打單體柱、斜戧圓木進(jìn)行擋矸，支架前使用單體柱、掛金屬網(wǎng)片及皮帶擋矸，確保架間及機(jī)道清理矸石人員安全；采煤機(jī)司機(jī)以及支架工在上方支架里側(cè)間隔3架以上遠(yuǎn)程操作；在斜坡段，刮板輸送機(jī)禁止拉空，必須留有余煤余渣。
五是強(qiáng)化設(shè)備管理。在工作面變坡點(diǎn)停機(jī)檢查采煤機(jī)抱閘、截齒、齒套等完好情況，坡道禁止停機(jī);嚴(yán)禁設(shè)備過(guò)載運(yùn)行，強(qiáng)行切割硬度較大巖石；在設(shè)備檢修方面，除日常加大檢修力度外，集中組織大型機(jī)電設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)、更換工作，。
六是抓好支架管理。液壓支架管理是大傾角采煤的關(guān)鍵，必須堅(jiān)持“初撐力”第一的觀(guān)點(diǎn)，以阻力論安全，及時(shí)消除支架漏液現(xiàn)象，確保支架工作阻力達(dá)到設(shè)計(jì)要求；出現(xiàn)咬架時(shí)，必須堅(jiān)持從下往上調(diào)架順序的原則，從機(jī)頭方向開(kāi)始， 擴(kuò)幫量控制在0.5m為宜，滿(mǎn)足調(diào)架要求即可，調(diào)架時(shí)帶壓擦頂，力爭(zhēng)一次到位，必要時(shí)使用單體液壓支柱、千斤頂?shù)容o助工具。
七是優(yōu)化生產(chǎn)布局。針對(duì)順槽掘進(jìn)過(guò)程中揭露的坡度較大斷層，采用鉆探、物探、化探等多種手段查明地質(zhì)構(gòu)造分布形態(tài)和產(chǎn)狀，進(jìn)行過(guò)構(gòu)造可行性分析論證；推進(jìn)過(guò)程中實(shí)時(shí)掌握推進(jìn)度，優(yōu)化勞動(dòng)組織，確保推進(jìn)度；嚴(yán)格按照“一采一備”進(jìn)行生產(chǎn)布局，做好跳采準(zhǔn)備。
八是做好應(yīng)急工作。針對(duì)10201工作面特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)分區(qū)預(yù)警，編制針對(duì)性應(yīng)急預(yù)案，施工人員熟悉避災(zāi)線(xiàn)路，備足備品備件。
6、結(jié)語(yǔ)
同富新煤業(yè)通過(guò)實(shí)施一系列“組合拳”，確保了特殊條件下大傾角采煤安全、高效、有序進(jìn)行，為公司其它礦井在復(fù)雜地質(zhì)條件下采煤具有一定的借鑒意義。
參考文獻(xiàn)：
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