(四川省华蓥山煤业股份有限公司龙滩煤电公司 四川 广安 638600)
[摘要]龙滩煤电公司3113N工作面F311-2正断层,位于3113N上顺槽K0+785m处,断层倾向45°,倾角约58~60°,断层落差2.6m~3.4m,其破碎带宽约0.05m,断层面无水;3113N下顺槽K0+748m处,断层倾向31°,倾角约76°,断层落差2.5m,其破碎带宽约0.05m,断层面无水。根据目前国内过断层实施技术,一是硬推过,二是重新开掘切眼巷道。龙滩煤矿选择是硬推过断层,为确保顺利推过断层,成立由矿长为过断层的领导小组组长,生产副总为副组长,副总工及部门连队队长为成员。对过断层的技术实施方案进行论证,提前对过断层的材料准备,保障人材物,设备、支架的检修完好性,在断层前20m开始破顶提架,每推进1循环提架100-150mm,直至断层上盘,正常推进23天时间,顺利推过F311-2正断层,工作面未出现顶板垮冒现象。
[关键词]断层落差2.6-3.6m破顶提架无垮冒现象
作者简介:黄凯(1979-),男,四川大竹人,采矿程师,龙滩煤电公司,四川省广安市,2008年6月毕业于重庆职业技术学院采矿工程专业,大学本科,主要从事煤矿采掘技术工作。
杨一(1979.06),男,四川华蓥人,采矿助理工程师,龙滩煤电公司安全副总工,大专学历,主要从事安全生产管理工作。
1立项背景
3113N工作面F311-2正断层:揭露断层最大落差3.4m,揭露断层最小落差2.5m,根据以前的过断层技术经验,只有重做巷道。对于工作面重做巷的施工工期长,成本高、资源浪费量大;在工作面综采设备回撤、安装的安全风险高,根据以上因素。对工作面顶板支护、割煤机破岩性能、刮板输送机能力,瓦斯灾害治理等进行科学性技术论证。决定采用直接推过法过F311-2正断层断层。
2项目主要研究内容及技术方案
2.1技术方案
1.3113N工作面采取破顶提架方式通过F311-2正断层,在工作面回采至距F311-2正断层20m时开始破顶提架,按80~100mm/刀推进度进行提架,直至断层顶板。当工作面出现漏顶风险时,先将存在漏顶风险段支架拉拢煤壁,严防漏矸。
2.工作面在过断层期间采取仰采提架,割煤机割煤后必须跟机、带压移架,支架尽可能拉拢煤壁,端面距最大不得超过340mm,若存在端面距超过规定,必须采用钢梁+枕木+单体支柱进行补强支护,并保证支架初撑力不得低于24Mpa。
2.2主要研究内容
1.3113N工作面过F311-2正断层期间不发生轻伤及以上安全事故。
2.3113N工作面过F311-2正断层期间有毒有害气体不突不超、顶板不垮不漏(顶板不出现连续超过2架及以上空漏顶现象)。
3.项目应用实施情况
3.1 工作面概况
3113N工作面F311-2正断层:该断层揭露于3113N上顺K1+57m处,断层倾向29°,倾角约80°,断层落差1.2m,其破碎带宽约0.05m,断层面无水;该断层揭露于3113N下顺K1+52m处,断层倾向28°,倾角约60°,断层落差1.2m,其破碎带宽约0.05m,断层面无水。
工作面顶板采用ZQY4000/14/35D型支撑掩护式液压支架支护,两巷超前20m范围内超前支护采用DW28-250/100X型单体液压支柱配合长钢梁支护,一梁三柱,排距800mm,3113N上顺沿空留巷滞后60m范围内采用“一梁二柱”棚式支护,排距800mm。工作面采空区采用全部垮落法管理顶板。
3.2 准备工作
1.材料准备:施工队及时掌握工作面综合情况和推进度,煤层变化,煤层瓦斯布孔治理情况。结合地测部预测预报资料提前做好过断层的准备工作,必须备齐支护材料。如单体液压支柱、木料(枕木等)、笆片等材料,以及准备好爆破的各类工器具,所有备用支护材料备齐后,根据需要分别放在上顺、下顺超前支护外,且必须堆码整齐并挂牌管理。
3.3 过断层实施技术
3.3.1顶板管理技术措施
1.超前支护:回采至断层前30m位置时,对“两巷”超前靠工作面20m内支护由“一梁两柱”调整为“一梁三柱”倾向抬棚支护,棚距800mm、钢梁长3.5m,钢梁与顶板空隙处采用木料接顶严实;特殊破碎段及顶板压力较大段根据现场实际情况缩小棚距、柱距。
2.沿空护巷:断层前后各10m采用砌墙支护,砌墙的宽度按0.7m施工并按5m/个加强墩(宽度不小于1.0m)。沿空护巷支护时,墙体滞后工作面距离不得超过1.5m;砌墙后保证巷道净宽不得低于4.1m(墙体距红外线0.6m),墙体必须砌筑在实底上。
3.工作面顶板支护
(1)上出口使用单体液压支柱配合11#矿用工字钢按“一梁两柱”棚式支护,顺巷道倾向支护,单体支柱排距800mm,高度不得小于1.8m。如工作面上出口最后一架支架旁的顶板支护距离超宽,则采用单体液压支柱配合
11#矿用工字钢按“一梁三柱”挨着最后一架支架沿工作面走向布置,排距0.8m。
(2)下出口桥转机与刮板输送机接口处,采用双抬棚钢梁(一梁三柱)迈步前移,抬棚钢梁排距为300mm,迈步步距为800mm,人行侧支柱间距不得小于800mm,高度不得小于1.8m。
(3)工作面过断层期间,顶板完好段割煤后拉架距离不得滞后割煤机5架支架并及时移架。
(4)在断层处拉架采用带压跟机移架,不留端面距,防止顶板破碎岩石冒落。
(5)工作面所有支架要保证接顶严实有效,支架不得出现背矸等现象,以及出现咬架、挤架、歪架等现象。
(6)如煤层在支架上方,割煤后出现漏矸、垮冒等现象时,采用笆片、木料或钢梁从支架接顶完好段依次对未接顶支架进行铰顶。
(7)工作面掩护支架不接顶时,采用枕木垫底用单体支柱支伸前探梁至顶板。
(8)在过断层时,工作面支架出现空顶漏顶、片帮段,在煤壁侧采用单体支柱沿煤层底板与支架伸缩梁打贴帮支柱(间距为1.0-1.5m),漏顶漏帮采用枕木+笆片进行临时支护,并系好防倒绳。
(9)严格控制采空区悬顶面积,确保悬顶面积不超过10m2时。
3.3.2过断层割煤技术要求
1.推进方式:据地质资上下顺揭露断层分析,工作面与断层线近平行,需在过断层前将工作面调斜交过断层,由下顺提前过断层,在过断层时10m,下顺超前上顺不得小于16m,工作面推进断层由上盘向下盘推进。
2.割煤控制:工作面煤壁距断层面10m时采用仰采破顶方式逐步提架,每刀循环进度约0.8m(根据破顶岩层硬度系数,可浅截深进刀)、每刀上提约80-100mm方式进行过断层。过正断层破顶岩层时,必须专人采用防尘水管冲洗岩层防止割岩产生火花发生CO超限等事故。
3.采高控制:工作面过断层期间采高控制在2.5~2.7m之间,在工作面过断层揭露断层时,采高严禁超过支架的有效支护高度。
4.过断层期间控制速度分段管控,割煤正常段按正常速度推进,防止瓦斯超限。
3.3.3矿压管理
1.当班负责人密切观察顶板来压前的预兆,当工作面顶板出现大面积来压时,必须立即停止作业,所有人员撤至上、下顺距工作面上下出口100m外进风流顶板支护完成地点。
2.支架压力表读数在35~42Mpa之间时,必须在该支架对应煤壁施工至少2个超前卸压孔,孔径42mm,孔深不得小8m,孔间距不得大于1.5m。
3.支架压力表读数连续5架高于42Mpa时,必须在该支架对应煤壁施工超前卸压孔,孔径42mm,孔间距不得大于1m;在该段对应煤壁顶板施工深度为8~10m的深部预裂孔。
3.3.4瓦斯管控
1.过断层期间,要加强区域验证工作,控制循环进度,由通防部指派专人根据现场煤层厚度、松软情况;防突预测情况,矿压预测等布置排放孔,排放孔重点区段加密,双排布置,孔深不小于8m。
2.防突施钻人员作业前必须对帮上活煤矸找净,确保作业安全,同时作业过程中时刻注意煤壁是否有松动的煤矸。煤壁异常松动时,所人员立即进入支架支柱背后进行躲避。
3.工作面割矸期间,由瓦检员通知调度室信息中心监控室,监控中心监控人员对3113N工作面回风探头进行监测,发现工作面回风传感器有异常时,必须立即通知采煤一队停止割煤,防止各类传感器超限。
4.过断层期间必须有2名瓦检员,1名瓦检员跟机检查瓦斯,发现煤层变化等异常立即停止割煤作业采取措施。1名瓦检员随时检查工作面区域内的瓦斯情况。
5.通风队负责通风系统保障,确保风量充足系统稳定。
3.4 安全管理
3.4.1支护
1.支护时,必须做好敲帮问顶工作,找净悬矸。
2.支护作业时,现场必须有专人指挥,作业点前后10m范围内不得干与维护无关的工作,统一口号,递料、装顶等工序要协调一致,并保证退路畅通。
3.使用注液枪等工具时,工具必须连接完好。
4.支护作业时,人员必须站在顶板支护完好处方可进行作业。
5.支护打设必须稳固可靠,并采用防倒绳捆绑,防止卸压时倒落伤人;加强检查若出现卸压支柱及时更换或补液。
6.作业高度超过2m时,必须系好安全可靠的保险绳及保险带。
3.4.2割煤拉架
1.割煤拉架人员要时刻观察工作面煤壁、溜子、支架的情况,有影响正常割煤问题时要向现场当班负责人汇报,及时采取措施处理;如现场不能处理,安全威胁大时,必须及时撤出人员。
2.割煤与拉架必须配合好,拉架必须由操作熟练、经验丰富的职工操作,拉架时要做到快、稳、一次拉到位,现场人员应站在顶底板支护稳定的支架内作业,防止支架下陷造成人员受伤,其他人员不得在该段逗留。
3.断层处割煤时,很容易发生片帮现象,时刻注意煤壁的情况,割煤司机要站在离滚筒10m以外支护稳定的支架内割煤。严禁无关人员穿过割煤机,如果出现大块片帮时,人员立即躲进支架立柱后。
4.割煤机要放低割煤速度,采煤机司机要密切注意采煤机的运行情况,发现不安全因素,及时停机进行处理。
5.割矸破顶期间,在工作面上出口回风侧悬挂CO便携仪,且超过5ppm时,必须立即停止割矸采用水枪冲洗岩壁后,经检测回风无CO超限方可允许再次割矸。
6.出现漏顶情况,必须采取拉架、支护好后再割煤。
7.在过断层期间,应注意保护支架各千斤顶、侧护板和工作面溜子,避免损坏支架、溜子和造成工作面支架死架等情况发生。
8.工作面过断层期间,保证各支架接顶严实,支架间无错差、咬架,工作面煤壁、溜子、支架要保证平直。
9.当工作面底板较软时,防止支架插底,移架必须采用单体液压支柱辅助移架,移架后使用好支架伸缩梁,工作面若由于顶板破碎等特殊情况导致端面距超宽时,在煤壁底板至支架前探梁处采用单体支柱+枕木+笆片进行贴帮支护,确保端面距不超过规定和不漏矸,煤壁易片帮处割煤后及时补打贴帮支柱。
10.推溜管理:过断层期间,必须加强推溜移架管理,严禁出现急弯陡坡,相邻两节槽体垂直夹角不得大于5°,水平夹角不得大于3°,确保设备运行正常。工作面顶板破碎带易垮落,割煤期间务必采取跟机拉架并伸出前探梁进行锁口;加强断层揭露段推进,确保顶板岩层压裂前支架接入下盘顶板。
3.4.3工作面大块矸石处理措施
1.工作面若存在大块矸石应拉到机头(转载机机尾)进行破碎,大块矸石采用人工方式进行破碎,若无法拉出就在工作面松动爆破破碎。
3.4.4机电设备管理
1.在过断层期间,检修班负责工作面设备的全面维护检修工作,下班前应对设备进行试车,确保设备运行可靠保证设备完好不影响生产;各班组进班及班中需对工作面区域内的电气设备、线缆等进行全面检查,杜绝失爆。
2.割煤司机每班进班后必须先对割煤机进行全面检查,特别是割齿的完好情况,发现缺失或有不完好的必须进行更换。
3.矸石特别坚硬时,不得使用割煤机强行截割,必须向相关部门汇报,编制专项安全技术措施后按措施要求作业。
4.检修班必须把液压支架的检修放在首位,液压支架不得出现漏液、串液现象。每班进班后组织技术业务过硬的钳工对液压支架进行全面检查,发现问题立即处理,生产班必须派电钳工值班,防止设备临时出现故障。
5.工作面溜子必须保证平直,严禁上窜下滑,溜槽无破损,刮板无损坏,各连接部牢固可靠,机巷皮带无跑偏,保证配件齐全完好,各转运点,设备转动部位,下煤点,必须安设好安全防护栏。
6.在工作面推至距断层面3-6m位置时,对工作面设备进行一次日常性全面检修,检修内容包括溜子、支架立柱、采煤机等机电设备。
3.4.5其他
1.作业人员在作业前必须先检查安全,对危险源进行识别后,方可进入下一步工作;每班进班时,必须对工作面区域内的支护情况进行检查,发现问题及时处理。
2.拆除、安装设备前,必须将设备停机闭锁。
3.人员因检修需进入煤壁作业时,必须敲落帮上煤矸,并用支柱配合铰接顶梁打好护帮支护,保证人员安全。
4.过断层期间,要合理安排和组织好生产,合理提高工作效率,不得无故停班,尽快推过影响区,以防顶板来压,造成移架困难;过断层期间必须加强工作面支护质量管理,严禁出现歪梁、斜柱、支架不直现象。
5.搬运支柱的过程中要相互协调配合好,统一指挥、步调一致。
6.工作面破顶留有底煤段,每推进2刀(1.5m),工作面每间隔2架支架喷洒一次阻化剂(熟石灰水),防采空区煤层自燃。
4. 总结
1.3111N上顺过F311-2正断层采取硬过,提前破顶提架,以每循环提架100-150mm。对安全生产和能源保供,提供有力保障。
2.对瓦斯治理方面,每天早班工作面局部防突方面,安排10人施工防突钻孔,2人瓦斯接抽,施工的钻孔每班不得少于100个孔,孔深不得少于8m,接抽钻孔不得少施工钻孔的80%,抽放时间不得少于4小时,瓦斯抽放管路不得有漏气现象的发生,在瓦斯抽放浓度在1%以下时,工作面方可进行割煤推进。在瓦斯的治灾方面技术得到了保障。
3.3111N上顺过F311-2正断主要是对设备的保障,工作面的割煤机、刮板输送机的设备检修到位。割煤司机随时注意到割煤司机的割齿,要随时观察割煤是否有异响,割齿磨省层度。在破顶时大块矸石刮板输送机的运载能力。
3111N上顺过F311-2正断层破顶提架,对工作面人员安全得到保障,生产效益得到了提高,过断层的生产成本降低,过断层的时间大大的缩短,对3111N上顺过F311-2正断层的技术值得大力推广应用,节省新开掘工作面时间,回撤、安装等工作。在安全得到保障。在时间、空间、效益都为企业创造新的价值。
5.下步过断层研究的方向
对正断层破顶提架,在破顶提架时,推进采用浅割推进方式,工作面减少大块矸石,减少刮板输送机承载能力,如何保障运行正常。