当前位置: 首页 >> 矿业技术 >> 采矿技术 >> 大采高综采工作面煤壁片帮控制技术

大采高综采工作面煤壁片帮控制技术

发布日期:2020-09-01   来源:矿道网   投稿者:杨 彬   浏览次数:1875

选矿推荐

 储量的 4%左右,但其在原煤产 量中的 占比 超过40%。厚煤层煤炭资源回收常用的工艺为大采高综采、分层开采、放顶煤开采。大采高综采工艺具有生产效率高、工艺简单、采出率高、含矸率低等优点,在国内缓倾斜厚煤层开采中应用较为普遍。但大采高综采工作面矿压显现较为剧烈,工作面煤壁容易发生片帮的情况,进而导致端面顶板垮落,对工作面安全生产造成巨大的威胁。因此,研究煤壁片帮控制技术,有利于指导大采高综采工作面安全、高效开采。

1 工作面概况

A 矿井现正开采 8# 煤层,该煤层平均倾角为 5°,煤层均厚为 6.3 m,属于缓倾斜厚煤层。煤层中有 5 层夹矸,普氏系数为 1.2,煤层硬度较小,节理裂隙较发育。结合矿井实际条件,8# 煤层开采选择大采高综采工艺。首采面 8101 工作面推进过程中,煤壁出现严重的片帮问题,片帮形式主要为上部片帮、中上部片帮和整个煤壁片帮 3 种。在 3 种煤壁片帮形式中,上部片帮发生次数最多。同时,片帮情况的出现可能引发端面顶板垮落,这都会给工作面安全回采带来不良影响。

2 大采高综采工作面煤壁片帮的原因

工作面回采会使得应力重新分布,打破原有的力平衡状态。受上覆岩层移动的影响,大采高综采工作面煤壁前方会出现超前支承压力,超前支承压力分布如图 2 所示。自煤壁工作面开始超前支承压力逐渐增加,并在一定距离形成应力峰值,之后应力逐渐降低直至恢复原岩应力。工作面煤体在超前支承压力作用下发生塑性破坏,按照其破坏程度依次可分为松塌区Ⅰ、塑性区Ⅱ、塑性区Ⅲ和弹性区Ⅳ,弹性区与塑性区分界处即应力峰值位置。松塌区煤体破坏严重,承载能力基本为零。塑性区Ⅱ内煤体载荷小于原岩应力,煤体发生松弛和位移,承载能力下降。综上所述,在超前支承压力的作用下,距工作面煤壁一定距离内的煤体会出现不同程度的破坏,内聚力降低,承载能力下降。距煤壁越近,破坏程度越严重,越容易出现煤壁片帮的情况[1]。结合矿井实际情况,总结 8101 工作面煤壁片帮的原因主要有 4 点:a) 工作面采高大。8101 工作面采高接近 6.3 m,属于大采高工作面。随着工作面采高的增加,工作面矿压和煤壁塑性区宽度都会增加,顶板和煤壁处应力较为集中,煤壁裂隙发育位置顶板容易发生破碎和冒顶。同时,8# 煤层煤质软硬分布不均衡,会导致工作面煤壁出现片帮的情况。b) 8# 煤层煤质软。煤层整体硬度较低,在工作面超前支承压力作用下,煤体容易出现塑性破坏,进而导致煤体承载能力下降。工作面推进至塑性破坏位置时,极易发生煤壁片帮的情况。c) 地质条件复杂。在采区范围内,断层、褶曲、节理、裂隙等较为发育,同时,煤层产状变化也较大。在这些因素的综合作用下,工作面出现片帮的概率也非常高。d) 工作面推进速度慢。工作面推进速度慢,会使得工作面煤壁出现采动应力集中的情况,当煤壁裂隙进一步发育,达到一定程度时将出现片帮垮落的情况。特别是工作面过地质构造时,其推进速度不超过 2 m/d,顶板下沉量较大,煤壁出现片帮的概率非常高[2]。

3 工作面煤壁片帮控制综合技术

3.1 提高支架初撑力和支护阻力

支架初撑力对煤壁稳定性有重要影响。初撑力偏低,煤壁出现片帮的概率就越大。因此,设计采区工作面时,应结合矿井实际条件,选用适宜的支架,其额定支护阻力应足够大,确保支护效率。同时,还要加强对支护质量的监测,检查支架顶梁是否充分接顶,支护阻力是否异常,确保支护阻力处于正常范围。

3.2 发挥护帮装置作用

在大采高综采工作面生产中,应该充分发挥护帮装置的作用,追机带压移架,及时将护帮板伸出,以缩减工作面上部煤体悬漏范围和时间。同时,支架移动应尽可能一次到位,避免移架过程中对煤壁造成多次支撑,加剧顶板的破碎。护帮板的作用主要是为煤体提供水平推力,以有效增加煤壁的承载能力,实际生产中应做好以下 2 点:a) 适当增加护帮板水平推力数值,增大护帮面积结合工作面生产需要选用三级护帮装置,本矿井工作面护帮高度应达到 3.7 m。如果工作面推进过程中出现严重的片帮情况,因确保一级护帮板与顶板或煤壁紧贴,二级护帮板紧贴煤壁。b) 在工作面推进过程中,选派专人负责伸缩梁和护帮板的伸出和收回,以提高护帮装置支护的时效性[3]。

3.3 提高煤壁煤体强度

运用坑透探测的方法对工作面煤壁前方的煤体结构进行探测,了解其煤体塑性变形破坏情况,查看煤壁前方是否存在地质构造,以便于工作面生产中提前做好加固措施。工作面煤壁片帮范围与超前支承应力峰值位置有关,峰值位置前后分别为塑性区和弹性区。为提高煤壁前方塑性区煤体的强度,可采用注入化学浆的方式进行加固,以提高煤壁的稳定性[4]。

3.4 其他措施

除采用上述技术措施外,还可以综合采用以下措施:a) 加快工作面的推进速度。综合考虑工作面安全生产和产量的需要,适当增加工作面日推进量,尽可能缩短煤壁暴露时间。如果遇到断层、褶曲等不良地质构造时,需减慢工作面推进速度,先采取必要的处理措施。b) 应用台阶割煤法,先割煤壁上部厚度约 3.5 m的顶煤,跟进移架护顶、不推溜,采煤机返回时割煤。针对该矿井 8# 煤层煤质较软的情况,且煤壁片帮主要发生在上部,采用台阶割煤法能够减小工作面煤壁直立面积,减少试件,以有效提高煤壁的稳定性。c) 加强生产技术管理。工作面煤壁片帮与冒顶应以预防为主,提前做好预防措施,要对工作面矿压情况、工作面煤壁和支架状况进行实时监测分析,做好来压预报,如果遇到特殊情况,需及时通知生产区队。同时,还要保证工作面机械设备的运行状态,做好机械设备的检修维护,确保大采高综采工作面所有设备均处于良好的运行状态[5]。

4 结语

8101 工作面生产过程中出现严重的煤壁片帮情况,片帮形式有上部片帮、中上部片帮和整个煤壁片帮,但主要以煤壁上部片帮为主。大采高综采工作面煤壁片帮主要受到超前支承压力的作用,塑性区煤体变形破坏严重,承载能力低。煤壁片帮主要发生在塑性区,造成煤壁片帮的原因主要是工作面采高大、煤质软、地质条件复杂、工作面推进速度慢等。控制煤壁片帮可综合运用提高支架初撑力和支护阻力,发挥护帮装置作用,提高煤壁强度等方式。实践证明,工作面煤壁片帮问题得到有效控制,保证了工作面的安全高效回采。

【免责声明】本站“矿道网”矿业技术板块所有投稿文章,文章其版权均归原作者及投稿人所有。本站并非以盈利为核心的矿业矿业技术传播平台,平台并不能很好的甄别投稿文章的原创性和审核作者。文章仅供读者作为矿业参考,不做交易和服务的根据。所以希望投稿人自觉遵守本条例,如果一旦发生文章侵权,原作者找到我们,我们有权利不经告知并删除投稿的文章。本网站默认已许可各大主流平台、媒体等,以数字化方式复制、汇编、发行、信息网络传播本网站全文,但是需要文件授权。本网站不以此盈利,登载此文出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。所有投稿人向本网站提交文章发表之行为视为同意上述声明。如有异议,请在投稿时说明。因投稿素材内容或要求转发内容引发的任何社会及法律纠纷和矿道网无关。特此声明!,我们若有不当信息或者侵犯了您的利益,请及时联系我们删改!联系电话:029-85212477
1875

帮助过的人数

上一篇: 回采工作面过空巷施工技术探讨

下一篇: 煤矿综采工作面低位放顶煤回采工艺分析

 
 
[ 矿业技术搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 打印本文 ]  [ 关闭窗口 ]

 
相关矿业技术
热门标签
大家都在看!
 
取消

感谢您的支持,我会继续努力的!

扫码支持
扫码打赏,你说多少就多少

打开支付宝扫一扫,即可进行扫码打赏哦