下分层快速掘进的研究

时间:2017-05-19 论文范文 我要投稿
                                    作者:于青锋 李延林 孙晓哲

摘要:采用EBZ-200H综掘机施工,加强顶板控制,采用梯形工字钢双倍板支护。控制巷道煤层自燃发火。半煤岩综掘机、破顶避底喷浆封闭措施的施工,加快了施工速度,是下分层快速掘进值得推广的施工方法。       
关键词:下分层;快速掘进;施工措施  
        一、十三矿矿井及地质概况
        平煤天安十三矿己二采区位于矿井井田西翼,采区北部防水煤柱为界,南部以-525西大巷为界,东部以矿井东西采取边界断层为界,西部以下正断层为界,己二采区主采煤层为己15-17合层煤,煤厚3.49—12.87m,平均6.1m,煤厚基本稳定,煤层倾角15°—25°,平均22°。煤层由上而下逐渐变缓。煤层顶板为砂质泥岩,泥岩和细中粒砂岩。煤层顶板稳定性在全区分布不一,按其岩性和抗压强度可分为1、2、3类,由西向东逐渐趋于稳定,其中1类顶板为砂质泥岩和泥岩,厚度大于2.3m,单向抗压强度12—30MPa,3类顶板为细中粒砂岩,其单向抗压强度大于80MPa,2类顶板为中等稳定顶板,岩性介于1、2类顶板之间。煤层底板为细砂岩、砂质泥岩和粉砂岩三层。
        平煤天安十三矿己二采区采用三条下山,二煤一岩。轨道下山、皮带下山沿己15-17煤层顶板布置在煤层中,回风下山沿己15-17煤层顶板布置在顶板岩层中。工作面的设计均采用走向长壁全部陷落法采煤方法,自上而下共划分6个区段,区段煤柱保留20m。目前12032工作面正在施工,且12032风巷已经施工到位,12032切眼正在施工,切眼布置在上分层,12032机巷已施工1000米左右,还有560米巷道没有施工。
        二、十三矿地质应力情况概述
        由于十三矿煤层埋藏较深,由于受埋藏深度的影响,矿井的原岩应力比较大,造成巷道施工后矿压显现比较明显,支护的难度也比较大,尤其是顶板不是太好,无法使用锚杆支护的工作面,钢质支护变现的比较困难,尤其是断层附近,可缩性支架都无法满足支护需要,经常出现返修棚子的现象,给生产做成了较大的困难。我们在支护形式上一般采用U型钢支护或者梯形棚子支护,尤其是梯形棚子支护,给我们的支护带来了操作上的方便。但是也存在一定的问题,即背板容易断,造成棚子漏顶,给维修也带来了一定的难度。所以我们采用双倍板解决该项难题,背板的折断率下降到最低限度。
        三、十三矿煤层自燃发火状况
        十三矿煤层属于己15-17合层煤层,属于焦煤煤种,一般情况下自燃发火期为1—3个月,而实际施工过程中,己三轨道下山只有15天的时间就自燃发火了。自燃发火给安全带来了不安全的隐患,在下分层施工过程中,必须把防止煤层自燃发火作为重中之重的工作来自抓。
        四、综掘机使用情况概述
        我们采用的综掘机为EBZ-200综掘机,综掘机的功率220KW,整个机器重65吨,炮头直径0.6米,炮头的截尺数量为30个,铲板宽度2.8米,炮头切割高度最大3.2米,地隙为250mm,履带宽度800mm,切割岩石的最大经济硬度为f≤8,爬坡最大为17度。该综掘机工作期间稳定性较好,切割煤体时效率较高,对于硬度较小的半煤岩也能显示出机械化的优势。 
        五、施工措施原理及施工方案
        (一)由于下分层没有假顶,并且顶板岩石一般都属于砂岩岩性,老空区内没有水,造成巷道的顶板锈结不好,一般煤层以上0.8m左右的下分层顶板锈结较好,并且没有大块矸石,但是如果再往上破顶的话,就会出现大块矸石,破岩石给我们带来了一定的难度。在9、10月份两个月的施工过程中,我们为了较好的控制顶板,降低大块矸石对施工的影响,我们采取破底施工。 在施工过程中,施工进度非常慢,一个班只能干两架,每一个班消耗截尺5—8个,一个月光截尺消耗150个左右,每一个截尺400元,每月光截尺就消耗材料费6万左右,给经营管理带来了极大的压力,并且一个月的进尺只有120米左右。切割岩石的过程中,我们发现对机器的损害也比较大,尤其是炮头的磨损比较严重。于是我们研究破顶避底进行施工,在开始施工的过程中,大块矸石给生产带来的影响比较严重,在处理大块矸石的时候,我们投入了大量的人力,顶板空顶也比较多,刹顶使用的物料也比较多,并且存在着很大的安全隐患。
        (二)破顶施工时,必须注意施工方法,如果一次切割深度较深时,或者一次切割两架棚子的话,容易造成大块岩石的跨落,处理大块矸石的工作量就会较大,并且大块矸石跨落以后,势必会造成巷道空顶,如果下分层顶板锈结不是太好,就造成顶板更进一步跨落,形成顶板事故。在破顶施工方法上,我们采取小深度切割,可以控制大块矸石,并且可以使大块矸石不至于一次跨落,并且可以有序的破除大块矸石,从而降低了处理大块矸石所带来的不利影响。
        (三)使用穿楔控制顶板,避免顶板矸石的跨落,并且减少了顶板岩石的跨落给施工带来的不利影响,提高了施工效率。同时避免巷道空顶造成自燃发火现象的发生。同时,我们改变原来的直径41的管缝锚杆作为穿楔,采用直径30的圆铁作为重复利用的穿楔,不但节约了材料费,而且还增加穿楔的强度,有利用顶板的控制。从施工的情况来看,达到了预期的目的。
        六、执行措施的主要效果
        (一)巷道的支护情况
        在掘进期间,我们根据下分层巷道压力情况,科学施策,采用梯形工字钢支护,为了防止顶板背板折断造成冒顶,我们采取增加背板的强度的措施,由原来的单背板改为双倍板,有效的提高了背板的支护强度。顶部同时采用直径4mm的钢筋网,并且网的搭接长度为100mm,并且用12#扎丝每200mm设一道扎丝。棚子的间距不超过600mm,棚子的支护强度基本满足了矿压的需求,同时提高了架棚的速度。通过这几个月施工的情况来看,巷道支护情况良好,并且棚子没有出现变形现象,支护基本满足支护强度的需求。
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