含水沙层下浅埋煤层的安全开采技术

《含水沙层下浅埋煤层的安全开采技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、SerialNo．537现代矿业总第537期January．2014M0DERNMINING2014年1月第1期含水沙层下浅埋煤层的安全开采技术术范宗乾王振方华(1．山东科技大学资源与环境工程学院；2．内蒙古福城矿业有限公司)摘要以石场湾煤矿4205工作面为例，分析了含水沙层下浅埋煤层溃水渍沙发生机理，工作面顶板破断原理与特点，建立了顶板周期破断力学模型，提出超前控水、支护控制、开采控制等技术措施，实现了4205工作面的安全开采。关键词浅埋煤层超前控水支护开采1基本概况石场湾煤矿4205工作面位于二水平Ⅳ_2层煤，平均走向长1000m，倾斜长186m。煤层厚度2．2～3．4

2、m，倾角1。一3。，煤层基本顶为细粒砂岩或砂质泥岩，厚5．2～7．32m。煤层总体为一单斜构造，(a)顶板破断力学模型(b)顶板破断受力简图中部为薄基岩区域，临近采区无生产活动，回采后地图2顶板J司期性破断力学模型面有沉降现象。显特征：①来压步距小，持续时间短；②顶板沿煤壁4205工作面回采过程中主要受顶板水、老空水出现台阶下沉或在工作面支架后切落；③顶板破断威胁，上覆承压水含水岩组为顶板问接充水含水层，直接波及地表；④来压与动载明显；⑤基岩顶板破断局部为直接充水含水层。据钻孔资料，中部区域煤失稳表现为单组关键层结构特征。层埋深37～43Ill，顶板岩性差基岩层薄，上履风积

3、3溃水溃沙机理沙层，工作面推进过程中可能存在溃水溃沙危险。煤矿突水溃沙灾害的发生条件和机理较为复其工作面位置及薄基岩区域如图1所示。杂，与煤层上覆含水层的规模、性质、煤层、开采方式、覆岩厚度和强度、覆岩破坏形式等因素有关。结合浅埋煤层矿压显现特征、规律与石场湾实际情况，分析溃水溃沙机理。工作面顶板为单一关键层结构，顶板中部压力大，两端小，中部成为岩板主动区，形成超前裂隙，两图14205工作面示意翼为从动区，预成裂隙受挤压趋向闭合J，如图3所2顶板破断原理示。顶板周期来压，基岩沿全厚切落，基岩破断角较工作面开采过程中，顶板发生周期破断，由超前大，顶板关键层滑落失稳，回转下沉，

4、形成贯通裂拉裂隙开始，卸荷效应对初始拉裂隙的影响较小，顶隙J，如图4所示。工作面周期来压步距较小，裂隙板破断的主要影响因素是分步开挖引起的岩梁尺寸间距小，若形成的超前裂隙贯通波及到此处含水岩和应力分布变化，以及由此引起的裂隙扩展。由组，将给沙体提供足够的水头动力，工作面有发生溃Winkler弹性基础上的半无限长梁J，建立力学模水溃沙的危险。型，见图2。4安全开采技术经实际观~JJ4205工作面周期来压，具有以下明结合石场湾煤矿4205工作面顶板破断及溃水溃沙状况，为实现工作面安全回采，采取以下有效防基金项目：国家自然科学基金资助项目(编号：51074101)。治措施。范宗乾

5、(1988一)，男，硕士研究生，266510山东省青岛市。147总第537期现代矿业2014年1月第1期控制好工作面采高，对运煤巷超高段实行人造假顶。(3)开采控制。根据4205工作面矿压显现规律，结合浅埋煤层来压特点，采用“中部超前推进，两端滞后”技术，中部超前两端2～3个循环，弯曲段不小于15Ill，将工作面整体来压变为分段来压；进入薄基岩区段后，顶板破碎程度加大，为增强顶板图3顶板周期破断示意强度，自薄基岩延伸方向可留顶煤，进出薄基岩1／3区域留20～30elTl，其他薄基岩区域留30～40cm，部分区域可留50cm；工作面要严格控制采高，以免压死支架或防止支架顶梁与

6、顶板点接触或线接触发生，来压时，要及时拉超前架，拉移支架时，要做到少降快拉，快速移架，减少来压对回采的影响。图4溃水溃沙示意5结论(1)超前控水。为有效的解决顶板溃水，需提(1)通过现场矿压显现规律的观察，得到了顶前探放水并保证足够的放水时间。4205工作面在板破断力学模型及溃水溃沙机理。运煤、轨道巷实施了21个疏放孔，使顶板水得到有(2)总结出超前控水、支护控制、开采控制等技效控制。4205工作面薄基岩开采期间正值雨季，溃术措施，实现了4205工作面的安全开采。水量较平常大，必须对机头到淋水段、淋水段、淋水段到溜尾无水段工作面顶板进行分段管理。加设临参考文献时水仓，涌水严

7、重时及时开启大功率潜水泵排水，保[1]潘立友，刘先责．冲击地压预测与防治实用技术[M]．徐州：中证工作面综合排水能力。国矿业大学出版社，2006．(2)支护控制。4205工作面来压期间，应保证[2]钱鸣高．矿山压力与岩层控制[M]．徐-J'l：中国矿业大学出版支架支护状态完好，不渗不漏，安全阀满足要求，支社．2010．柱初撑力不低于90kN，支架初撑力不低于24MPa；[3]黄庆享．浅埋煤层长壁开采顶板结构及岩层控制研究[Y1]．徐州：中国矿业大学出版社，2000．由于支架伸缩梁端面支护强度低，在支架伸缩梁处[3]