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1、大倾角煤层综采工作面安全回采技术实践 摘要:该文以刘桥一矿煤矿II466综采面为例,从顶底板的稳定性控制和支架结构参数设置两方面入手,对大倾角综采工作面关键回采技术进行了研究。 关键词:大倾角煤层;综采;支护系统;稳定性控制 引言 大倾角煤层是指埋藏倾角大于35°的煤层。近年来快速发展的高产高效技术,使大部分矿区浅部开采条件好的煤层储量将在较短的时限内枯竭,促使大倾角煤层的开采问题进入了人们的视野,并引起高度重视,如兖州矿区、淮南和淮北矿区等,要保持这些矿区高产高效和可持续发展就必
2、须解决大倾角煤层的开采问题。 一、刘桥一矿工作面概况及开采技术特点 工作面位于陈集向斜东翼,刘桥向斜穿过工作面内,煤层形态受陈集向斜和刘桥向斜的控制,总体呈单斜形态。本工作面采用走向长壁后退式综合机械化采煤,全部垮落法管理顶板。采用MGTY400/930-3.3D采煤机螺旋滚筒截割落煤,滚筒截深0.8m,采煤机螺旋滚筒配合SGZ800/800刮板运输机铲煤板装煤,采用ZY6000/18.5/38(中部)、ZYG6000/18.5/38(端头)、ZT2X3200/18/35(风巷)自移液压支架支
3、护顶板。工作面支架允许最大采高3.8m,最小采高2.05m,平均3.4m,循环进度0.6m。本面采用双滚筒采煤机双向割煤,往返一次进两刀。在大倾角煤层中实施综采,具有如下开采技术特点如下: (1)由于工作面倾角较大,顶板破断垮落岩块将沿底板向工作面下部采空区滑、滚,走向长壁开采时在工作面倾斜方向形成不均匀充填特征,从而导致工作面不同区域矿压显现不同; (2)在大倾角煤层中实施综采,存在"支架-围岩"系统的不稳定性,特别是会出现大倾角形成的大变形,倾斜方向的动荷载,采场设备的下滑倾倒等问题;
4、(3)随着煤层倾角的逐渐增大,围岩对支护系统的稳定性要求变得更加明显,所以在整个支护系统的布置上,既要考虑其支护阻力的大小,更要注意其整体稳定性控制。 二、大倾角煤层综采关键技术 1、"支架-围岩"相互作用关系 通常所说的采场"支架-围岩"相互作用体系即"老顶-直接顶-支架-底板"系统。在这个系统中,支架与围岩是相互作用相互影响的,围岩的运动状态影响支架的工作状况和承载特性,而支架的工作状况又反过来影响到围岩稳定性的控制效果。因此把"支架-围岩"看作是一个相互作用和共同承载的力学体系,合理调
5、节和处理"支架-围岩"相互作用关系,是大倾角煤层综采取得成功的关键。 2、支架受力状况分析 在工作面整个支护系统中,液压支架是维护采场安全生产的结构物,是控制围岩稳定的主要手段。 3、支护系统稳定性控制措施 就采场支护系统而言,工作面支护的直接对象是直接顶岩层,通过直接顶间接地对老顶的活动起一定的控制作用。在整个支护系统中,支架并不是孤立存在的,而是处在一个由围岩组成的支护体系之中,因此该支护体系的整体稳定性与工作面顶底板的运移、破坏规律及支架固有的结构与参数有密切关系。 3.1顶板稳定
6、性控制 直接顶的厚度:老顶岩层对工作面顶板压力的影响主要取决于直接顶的厚度,也就是说,老顶离煤层越远,即直接顶厚度越大,破断后形成的缓慢下沉式平衡的可能性也越大。II466工作面直接顶厚度为13m±,这样好的顶板条件为整个支护系统稳定性控制提供了天然保障。来压期间顶板控制措施:随着工作面的推进,顶板来压时,破断岩块的重量与支架的稳定性成反比例关系,即直接顶跨落岩块的范围越大,施加于支架上的荷载越大,整个支护系统的稳定性也就越差。现场可采取的控制措施:顶板来压期间,应增大支架的初撑力
7、和工作阻力,确保支护到位;支架基本垂直顶底板支设,迎山角不超过3°～5°,不得有退山现象,要确保与顶板接触严密,不允许空顶,不出现"线接触";移架必须一次到位,避免反复支撑顶板。 3.2支架本身 支架自身固有的结构及参数对整个支护系统的稳定性有显著影响,主要有支架的初撑力、工作阻力及支架底座宽度、支撑高度和支架重量等。支架的初撑力、工作阻力:由支架的受力状况分析可知,为了控制支架下滑,从提高支架整体稳定性角度出发,支架必须保证一定的初撑力,并在工作时充分利用工作阻力。刘桥一矿II
8、466大倾角工作面,所选支架型号为ZY6000/18.5/38,其初撑力为3524kN,工作阻力为4400kN,支护强度满足顶板压力的要求。为提高支架的初撑力,应保持支架处于完好状态,不漏液、串液、不自动卸载,并及时检查供液管路,减少泵站压力损失。支架底座宽度D和支撑高度h:支架底座越宽,支撑高度越低,稳定性越好。现场可采取的措施有:加大支架底座面积,确保支架与煤层底板接触状况良好,既能使底板对支架的支撑力分布合适,又能确保支架加大工作阻力时不破坏煤层底板;严格控制采高,确保采煤高
