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“三软”煤层综放工作面常见问题防治
作者:贾广华    文章来源:水矿信息    点击数:    更新时间:2013-10-29

  贵州水城矿业股份有限公司汪家寨煤矿11#煤层,平均厚度7米,近年来一直采用综采放顶煤工艺开采。由于大多数工作面顶板、底板、煤层较软,加之结构复杂,断层发育,实际推采过程中经常出现严重影响生产的顶板、支架、后部溜子事故,生产秩序不正常,安全隐患很大。本人根据近期对汪矿数个综放工作面实际出现问题的调研分析和多年来亲自到现场带领职工处理片帮、漏顶、支架偏倒经验,查阅相关资料,撰写此文。希望能够对类似的综放、综采工作面正常组织生产提供一定帮助。

  一、综放开采顶煤运移与损伤变化

  相关资料阐述:

  1.顶煤的变形、运移、节理、裂隙的发展变化随着顶板岩层的运动变形是一个渐进的过程,积累到一定程度后将产生力学属性的变化。影响顶煤变形的主要因素有煤体强度、原生节理、裂隙发育程度、采深、顶板结构、回采工艺等。从作用于顶煤体上的力源来讲,在工作面煤壁前方,顶煤体的变形破坏受顶板岩层所形成支承压力作用,在控顶区内受支架——围岩相互作用影响。

  2.煤体自身普氏系数不同,顶煤位移始动点的位置不同。一般规律是,软煤位移始动点最远,中硬煤层次之,硬煤层最近。有人实测,煤厚为6—8米的米村、阳泉、大同三矿,距煤层底板6米高处顶煤位移始动点的位置分别在工作面煤壁前方15、10、5米处,说明软煤体在工作面推进前方活动范围大,其主要原因是,顶煤体愈软,支承压力的活动范围愈大,支承压力的峰值愈小。

  3.在不同高度顶煤体的位移始动点的位置不同,位置越高其顶煤位移始动点的位置越超前。

  4.距工作面煤壁同一位置,在距煤层底板同一高度的顶煤体,煤层越软位移量

越大。

  5.在工作面煤壁前方顶煤主要以水平位移为主,在空顶区内顶煤主要以垂直位移为主。

  6.顶煤体垮落所形成的破断角是不同的,一般软煤层垮落角大于90度,中硬煤层、硬煤层垮落角小于90度。

  7.顶煤体由里至外,原生裂隙发展的次生裂隙数量、深度、宽度逐渐增多,顶煤偏转角也逐渐增大。

  8.根据顶煤位置实测数据,可将顶煤从煤壁前方至采空区依次划分为微动区、显动区和垮落区;从力学介质上依次对应为弹性区、塑性区和散体区。

  9.综放开采顶煤从煤壁前方运移至采空区是煤体损伤的过程。顶煤在顶板与支架之间作为“垫层”,顶板压力与支架支承力及前方煤体变形弹力等共同作用于顶煤体上,导至顶煤体的损伤。正常推进的综放工作面直接顶、老顶垮落在采空区后方一定距离,岩层折断悬臂、镶嵌、咬合,所以在工作面上周期来压表现不明显,峰压造成的主要影响是顶煤体的损伤。因此,煤壁的片帮、漏顶的主要原因是由于散体区的扩大前移。

  二、综放工作面推采工序相关环节控制不到位常常对安全生产造成严重影响

  对综放工作面安全生产造成重大影响的主要事故是支架偏斜、错台、咬架、倒架、拥挤和后溜断链、电机减速机损坏等。造成这些事故的原因是多方面的,推采工序重点环节控制不到位是最主要原因。具体有下列表现:

  1.机头或机尾超前过多,一是导致支架与工作面和前后溜不垂直,支架拥挤拉架困难,支架尾梁影响后溜运行,不小心会引起断链。二是导致支架、溜子上滑或下滑窜入巷道,一端头因缺支架要另采取措施支护,另一端头要开帮,大大增加了施工困难和安全隐患。正确的做法是机头略超前,但必须严格控制5米以内。

  2.采高控制不好。这一点往往被忽视,实则非常重要。采高不足影响煤机通过,影响后溜清拉、运行,影响行人和设备检修。采高过大容易片帮漏顶,处理、控制不好会造成支架偏斜、倒架。

  3.拉架不及时引起片帮、漏顶。主要是工区考核重割煤轻支护,后溜不清拉到位就开煤机割煤,靠前探梁伸出支承顶板,做不到跟机拉架,遇到架前漏顶只有借助打开护帮板支护顶板,架间缝隙大,封堵不住漏顶。更严重的是经常上一班割完煤要等下一班接完班后再清拉后溜、清理架间、拉架。顶板的支承必须靠跟机拉架,而且要带压擦顶拉架,前探梁、侧护板的主要作用是对顶煤的完全封闭和对煤帮一个向前的推力,缓解煤帮向外膨胀变形。

  4.拉架质量差,导致支加错台,对顶板不能完全封闭,架间漏顶煤严重,达到一定程度后出现背架、倒架现象更难处理。更为严重的是,拉架控制不好造成错台、背架时,工作面停下来反复借助单体原地调整支架,使顶煤过度受损并大量从架间漏下,很多时候老顶垮落在支架上,架间漏矸,散体区前移到前方煤体深部,使工作面很长时间不能正常推进。

  5.工作面推进无序,局部煤帮滞后,造成应力集中,支架拥挤,严重时局部片帮、漏顶,支架拉不动,甚至有可能出现倒架等问题,或被迫采取措施在出问题的地段抽支架,困难极大。因此,要特别重视,严格控制,不能想推哪段推哪段。

  6.过度放顶煤或工作面受其它原因影响推进缓慢,顶煤散体区向前扩大延伸,到达支架前方时便会出现片帮、漏顶,产生支架事故。因此,放顶煤必须科学合理,要高度重视保持采面有一定的推进速度。

  三、特殊情况下巧用前探钩有效防治片帮、漏顶

  用长度与支架宽度相同的工字钢,两端焊接链环,做成前探延长挂钩(简称前探钩)。用时挂在支加前探梁上,插入需要长度的半圆木或轨道、铁管、工字钢前伸延长前探,对前方松散顶煤(矸)进行封堵,切实封闭顶煤体或顶板,让工作面在困难的情况下保持推进。前探钩内插入材料在推进过程中不丢失,只有少量损坏,损坏的及时更换。

  1.工作面遇构造、顶板破碎带、煤体被水浸松软等情况,判断有可能发生片帮、漏顶时,及时将前探钩挂上,并插入需要长度的半圆木或轨道等,随时抵紧煤帮防漏,正常开机推进。分析煤帮、顶板状况很差时,可用手镐、风镐、链条锯等在前探钩插入物前方提前开槽,用大锤将插入物向煤帮打紧,深度最好超过煤机截深,然后煤机在该段开底刀,及时拉架。更严重时,借鉴石门揭煤防突技术中提前做金属骨架措施,可以考虑用电煤钻沿支架顶梁前方向煤壁打深眼,将合适长度铁管一端插入眼内一端架在前探钩上,然后开机推进。眼距不宜过大,以防煤体破碎漏下。

  2.工作面已经出现片帮、漏顶,切忌不能立即开动溜子,必须停机挂好前探钩,并将插入物向前抵紧,然后边开溜子出煤边向前打入前探材料,确保把散体关在上面,防止片帮、漏顶加剧。然后再采取前面介绍的办法维持工作面推进。

  3.工作面不慎出现支加错台、背架或倒架,确需调好支架才能推进时。首先要用好前探钩封死支架前方顶煤体,防止调整支架时前方片帮漏顶。然后将需要调整的支架按照自上而下的顺序,架间挂好前探钩插入支护材料防漏,逐架清理好底座下的煤矸、找平,使底座上部悬空,用单体、自动液压枪稳住支架顶梁下侧,用绞车、钢丝绳或煤机、滑轮、钢丝绳向上拉顶梁上侧,将支加座平,用单体辅助将支加顶梁升至需要的高度。同样的办法自上而下逐台调好支架向前推进。需要注意的是待调支架的上下架间都要提前做好防漏工作。

  参考文献:1、煤炭工业出版社印,闫少宏、富强著《综放开采顶煤顶板活动规律的研究与应用》;

  2、张铁刚著《矿井瓦斯综合治理技术》;

  3、技校大专班发的《矿山压力与岩层控制》、《地质与测量》。

  (作者为汪家寨煤矿党委书记)

 
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