程弋
摘 要:文章介绍了朱集东矿薄煤层开采的情况,分析了千米深井薄煤层开采技术的组成和意义。
关键词:千米深井;薄煤层开采;高产高效;成套技术
1 薄煤层工作面矿压规律研究
1.1 薄煤层开采工艺介绍
(1)采煤方法:走向长壁(或倾斜长壁)后退式一次采全高综合机械化采煤法,自然垮落法管理采空区顶板。(2)回采层位和采高确定:工作面严格跟11-2煤层顶板回采,采高控制在1.7~1.9m。(3)工艺流程:打三角煤→割煤→移架→推移刮板输送机→斜切进刀。采用综合工种分段接力追机作业方式。
1.2 朱集东矿薄煤层工作面矿压规律研究
1.2.1 工作面矿压规律研究。工作面安装了液压支架压力监测系统。通过对工作面矿压显现数据的观测和分析,摸清了11槽煤层采煤工作面矿压显现规律。11槽工作面老顶初次来压步距一般在35~40m,周期来压步距13~15m。在回采距离为200m与工作面长度相等时,工作面矿压显现最为剧烈。
1.2.2 工作面两巷矿压规律研究。通过设点观测巷道顶底板移近量和两帮位移量,我们得出:工作面回采40m左右时,两帮及顶底变形速度都比较大,在40m左右时,老顶垮落,此时巷道变形速度增大;工作面两巷超前压力影响在100m范围;在距工作面-60~60m(负值为留巷时)范围内巷道变形较严重,其中以底鼓最为严重,占顶底移近量的80%以上。
2 薄煤层工作面过构造复杂区域的快速推进技术
2.1 过断层等地质复杂区域施工方法
(1)在工作面断层一盘影响地段未揭露前一段距离时,适当破顶或破底,降低断层落差造成的上盘、下盘回采位置差。(2)过断层等地质复杂区域时,尽量少截割坚硬岩层为原则,进行破顶或割底,少割砂岩,多割泥岩,加快推进速度。(3)断层未揭露前,调整采面伪倾斜使断层与采面的夹角变小或垂直,减少断层的大面积揭露,降低应力集中和对顶板完整性的破坏程度,提高顶板的稳定性。
2.2 构造复杂区域顶板控制和管理
(1)过断层影响区域顶板破碎时,坚持带压擦顶移架或间隔移架方式。在移架过程中要坚持少降快拉,减少支架反复对顶板的支撑,降低对顶板的破坏。(2)调整采面伪倾斜,使构造与采面夹角减小,减少断层揭露长度,降低构造地段应力集中,尽量确保顶板的完整性。(3)构造复杂区域严格控制采高,确保支架对顶板的支撑效果。(4)断层影响区域及时拉超前架维护顶板,防止煤壁片帮、顶板掉顶,减少顶板的长时间暴露和压力超前转移。(5)断层影响区域及时架设倾向或走向棚子控制顶板,断层影响区域顶板破碎时,提前联金属网加强支护。
2.3 过断层期间主要设备管理
2.3.1 液压支架管理:(1)合理控制采高,严禁超高使用,最大支撑高度不得大于2.4m。(2)液压支架要接顶严实,保证液压支架的接顶效果,确保支架初撑力不低于规定。(3)加强支架的检修,严禁出现跑、冒、滴、漏现象。(4)根据断层的变化情况及时调整液压支架,严禁出现倒架、咬架、挤架现象。
2.3.2 工作面运输机管理:(1)工作面刮板运输机要保持平直,根
据断层上下盘的变化情况,及时调整运输机。(2)断层影响区域必须保证运输机超前,严禁退后。
2.3.3 煤机的管理:(1)及时更换损坏的截齿和齿座;(2)尽量避免直接截割坚硬岩层,必要时采用放松动炮方法。
2.4 过断层期间工程质量管理
施工过程中必须严格按预先制定的方案和措施施工,严把质量关卡;每天召开专题会议,对工作面回采中存在的问题进行分析,并制定能够具有可操作性、针对性的措施。
3 留巷工作面快速充填技术
3.1 充填泵的选型改进
采用远距离、大功率充填泵进行留巷充填,由初期的德国充填泵改进为国产泵,并利用充填泵进行接力充填,从而实现了远距离、大功率充填。
3.2 充填材料的输送改进
初期采用无极绳绞车运输,人工装卸,速度较慢,特别是工作面回采初期,运输距离长,制约工作面生产。1112(1)和1121(1)工作面采用管状皮带机输送充填料,配合使用拆包机,实现了充填材料输送的机械化、快速化。缺点是管状皮带机维护困难,受巷道条件限制。
4 薄煤层保护层煤与瓦斯共采技术
4.1 多种瓦斯治理模式的尝试
朱集东矿11槽工作面采用了多种方式进行瓦斯综合治理,不仅解决了本煤层瓦斯抽采的问题,同时对被保护层13槽卸压瓦斯进行了抽采,实现了煤与瓦斯共采的目标。先后采用以下几种瓦斯治理模式:(1)顺层钻孔预抽11-2煤层瓦斯、地面钻井抽采瓦斯、底抽巷和留巷段倾向穿层钻孔抽采13-1煤层卸压瓦斯、高位钻场顶板走向钻孔抽采瓦斯。(2)顺层钻孔预抽11-2煤层瓦斯、地面钻井抽采瓦斯、轨顺顶抽巷和留巷段倾向穿层钻孔抽采13-1煤层卸压瓦斯。(3)顺层钻孔预抽11-2煤层瓦斯、地面钻井抽采瓦斯、运顺顶抽巷和留巷段倾向穿层钻孔抽采13-1煤层卸压瓦斯。(4)顺层钻孔预抽11-2煤层瓦斯、地面钻井抽采瓦斯、上隅角埋管抽采、上顺槽顶板巷封闭抽采瓦斯。
4.2 通风方式的转变
通风方式由Y型通风,向U型通风方式进行转变。
5 薄煤层开采机电设备配套与改进
5.1 薄煤层工作面设备配套见下表
工作面设备配套为:液压支架ZZ7000/13/26,工作阻力7000KN;采煤机SL300型(德国),滚筒直径1500mm,功率1138kW;链板机SGZ900/2×525型,功率1050kW;转载机SZZ800/315,功率315kW;破碎机PCM200,功率200kW;皮带机DSJ120/160/3*315;乳化泵BRW400/31.5。
5.2 工作面设备改进
根据设备使用中存在的问题,先后主要进行了以下几方面的升级改造:(1)煤机齿轨的改进,由锻造改为铸造,增加了齿轨的稳定性。(2)工作面链板机中部槽由普通溜槽升级为整铸中部槽,加焊耐磨层,减少了溜槽损坏、更换对生产的影响。(3)轉载机电机的升级,由250kW升级为315kW,提高了转载机工作能力。(4)对工作面链板机磨损严重的刮板进行加焊修复,再次投入使用,降低了成本。