综采开切眼巷道的快速安全掘进.doc

行业资料：_综采开切眼巷道的快速安全掘进单位：_部门：_日期：_年_月_日第 1 页 共 11 页综采开切眼巷道的快速安全掘进综采工作面开切眼巷道是安装综采机组，进行开采前准备的巷道。由于综采支架长6.60m，横向排列，从而要求其断面必须是跨度较大的掘进巷道。在分层开采的综采工作面中，受地质条件、支护材料和断面的影响，如果在短时间内迅速掘出开切眼巷道，则顶压、侧压传递不太明显，能保证安装综采设备时对高度、宽度的要求。反之，则开切眼来压周期较短，顶压、侧压传递较为迅速，不仅造成压断木质顶梁、使巷道净高变小、宽度变窄，综采设备无法安装，同时，还造成二次起底、扩帮开切眼巷道的重重困难。因此，快速而安全地掘进综采开切眼巷道是保证综采设备顺利安装的前提。本文以白芨沟矿南四4421（三）工作面开切眼巷道为例，阐述综采工作面开切眼巷道的快速掘进与安全管理方法。1工作面概况白芨沟南四4421（三）工作面位于南四采区第4阶段，所采煤层为2层煤，煤层结构变化较大。轨道上山北部煤层剩余厚度平均15.40m，煤层中有一层夹矸，局部有两层夹矸，夹矸下煤层厚度平均为1.80m。工作面倾斜长度为127m，煤层倾角9，煤层直接顶为金属网假顶，直接底为实体煤。根据掘进及回采地质资料证实，该工作面内地质构造简单，无断层和褶曲。2巷道施工及支护方法根据4421（三）掘进作业规程的规定，首先沿顶网以轨道中心线为标准开掘出小断面切眼巷道，再进行大断面巷道的扩刷工作。在掘进大断面切眼时，人为地分成煤帮侧、煤柱侧的掘进施工。正常的工作是先进行大断面（煤柱侧）的施工。大断面进行完打眼、放炮、出砟、架棚等工作顺序后，随之对其检查加固。然后再进行小断面（煤帮侧）的掘进施工，依次循环，要求两断面的间距不小于10m。支护方法为每循环放完炮后，先铺设金属网，背好帮、顶的板梁，接着挑前探梁，做好敲帮问顶工作后，上顶梁进行超前临时支护，然后出砟架棚。在掘出距运输顺槽10m的大断面巷道后，依次沿轨道中心线两侧各1.10m，小金属支柱进行巷道顶部的稳定加固。3实现快速掘进的方法（1）合理安排接续计划，确保开切眼施工按顺序进行。按综采工作面形成的接续计划，大致分为三种。一种是先掘出安装通路、小切眼巷道，等运输和回风顺槽与小切眼巷道贯通后，再扩刷大切眼巷道；第二种是先掘出运输、回风顺槽巷道，再掘安装通路、小切眼、大切眼巷道；第三种是先掘出安装通路、小切眼、大切眼巷道，再进行运输、回风顺槽巷道的贯通。按施工顺序方法的对比，第二种施工顺序比较科学。由于运顺巷道已经形成，在运输顺槽内可搭接皮带运输，掘进煤可直接经过皮带进入煤仓；安装通路、小切眼巷道由于断面小、煤量少，采取自上而下的掘进方法，大切眼的扩刷巷道由于煤量较大，采取自下而上的施工方法，而且能充分利用开凿安装通路、小切眼巷道所用的40T溜子及摩擦支柱；行人运料安全、方便，小切眼与运输顺槽巷道贯通后，物料自上而下运输，且在小切眼巷道内进行，煤由运输顺槽巷道运出，保证了行为运料的安全；通风方式更趋于合理，小切眼与运输顺槽巷道贯通后，形成自然通风系统，保证了瓦斯浓度在规定界限之内。（2）浅打眼，深掏槽，及时架设支架。由于在金属网假顶下，且煤质硬度系数为3.8以上，因此，按常规的炮眼深度布置为0.7m,循环进尺为0.6m，就很难提高掘进速度。在此情况下，提出了底部打眼深度为1.4m掏槽眼深度为0.9m顶眼的深度为0.7m的钻眼方法。在放完炮后，虽然顶部煤体无冒落，但受到震动后，煤体松散，用尖钎撬掉顶煤后，即可支设第一架棚子，且空顶距在规定范围之内，接着继续撬掉顶煤支设第二架，由此可得出每一循环进尺为1.20m。当班大小断面各掘进3个循环进尺可达到7.20m。（3）充分利用工时，确保开切眼大小断面的合理掘进。根据4421（三）掘进作业规程规定，大、小断面的掘进间距最少要保持在10m以上，但间距亦不能过大，这样，在大断面打完眼后，打眼工将水（煤）电钻移至小断面继续打眼。这时，一部分人在断面放完炮后及时清砟、架棚，待大断面架棚、维护工作完毕后，小断面的准备工作也进行完毕，这时又可进行小断面的放炮架棚等工作了，而大断面侧再做放炮前的准备工作。如此循环，加快了掘进速度。（4）加强机电设备维护保养，减少机械事故。根据开切眼掘进巷道的实际情况，在运输巷铺设了SDP-600型胶带输送机，在回风巷储备了一大套SGW-40型机组，保证工作面随时更换配件。开切眼巷道掘进至中部时，将平行运行的两部40T溜子改为一部走向溜子，一部横向溜子，然后再按以前掘进的方法延设40T溜子至掘进头，这样可以减少机械事故，保证了掘进工作的正常进行。4安全管理方法（1）在开切眼小断面巷道及运输巷支设了空心木垛，缓解顶板压力。扩刷开切眼之前，先在小切眼与运输巷道交接处支设了三个连锁的空心木垛，防止了空顶面积过大而造成的顶板下沉；在开口20m内空心木垛支设在开切眼的中部，间距6.0m，剩余段木垛支设在靠小断面一侧距轨道中心线1.10m，间距保持8.0m；遇有压力较大地段，则缩小空心木垛间距；在距回顺20m时，同样，保持空心木垛间距为6.0m，并在回风顺槽与开切眼巷道交接处支设一空心木垛。（2）对已架设好的金木混合支架进行了套棚和支设点柱的维护处理。4421（三）工作面开切眼，由于处在南二、南四采区边界线侧，受煤柱压力的影响，工作面支设木棚处出现了许多棚梁被压断和压裂的现象。一方面，支设了点柱进行了维护，修改了许多迎山角不对的点柱，另一方面，用2.63m的金属钢梁配合2.80m的摩擦金属支柱进行了套棚处理，并沿轨道中心线支设一排点柱进行维护，支设点柱全部进行了“穿鞋带帽”。对个别由于顶板压力和侧压较大而造成的高度和侧帮宽度不够的现象，进行了扩帮和起底。这一系列措施，确保了顶板压力的相对稳定。（3）对开切眼巷道的伞檐和“滑坡煤”进行了处理，对小切眼巷道进行超前维护。在掘进开切眼巷道大、小断面时，因顶板破碎，压力大，造成伞檐、“滑坡煤”较多。为此，放炮前对支设的木支架先进行加固，放炮后及时进行敲帮问顶，用尖钎撬去伞檐和裂隙较大的煤块，对“滑坡煤”进行破碎清理，然后对点柱进行维护，再进行其它工序的工作。对于小切眼巷道，在掘进迎头前五架棚梁下支设点柱进行超前维护，确保顶板稳定。（4）加强对放炮警戒的设置，确保安全施工。因开切眼巷道分为大、小断面的分次掘进，因此，放炮警戒也就成了安全工作的重中之重。一方面，放炮前要先检查支架的稳固性，对个别支架进行加固，对软煤地带进行浅打眼，少装药，放震动炮。另一方面，在距放炮地点前后各100m放置警戒，严禁人员进入，然后再放炮，这样就确保了巷道的安全掘进。第 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页综采放顶煤工作面的顶板控制乌兰井田位于贺兰山北段煤田呼鲁斯太矿区的北端，井田内下二叠统山西组3#煤为井田内的特厚煤层，煤厚平均为9.95m。煤层结构复杂，有夹矸218层，一般有110层夹矸，上部距顶板1m左右有一层高岭石泥岩，厚度在0.8m左右，分布范围广，沉积稳定。煤层变异系数0.42，为较稳定煤层。煤层顶板为粉、细砂岩，底板为砂岩。煤层倾角平均24。1综合开采技术在3#煤层中的应用3#煤层为乌兰矿的主采煤层，占全部储量的42%，xx年11月xx年3月，该矿在33#煤层中进行综采放顶煤开采工业性试验，经有关专家组成的技术鉴定委员会鉴定，认为该项目技术达到了国内领先水平，可以有效地指导生产，并在国内类似条件的煤层中推广应用。试验成功后，在3#煤层的开采方式主要采用综采放顶煤工艺。截止xx年7月，走向推进已达3200m。综放工作面的布置方式：工作面的两风巷沿煤层走向布置，沿底板掘进，采用矿用11#工字钢制作的梯形支架支护。沿顶板布置一条顶板道，与工作面风巷内错一定距离。工作面切眼沿底板布置，倾斜长度正常时为150m左右。工作面采高2.4m（支架正常支撑高度）。2综放工作面片帮冒顶原因分析综放工作面顶板，实际是支架上覆的顶煤，按顶板分类，应属破碎顶板。3#煤层普氏硬度系数为0.61.2。由于各种因素的作用和影响，工作面架前多次发生片帮冒顶，严重影响正常生产和安全，直接影响综放技术发挥优势和效益。（1）煤岩层性质影响。采煤工作面顶板破碎的根本原因是顶板为不稳定的煤岩层。综放工作面的顶板是煤层，支架上覆顶煤本身的性质，是导致顶煤板破碎的重要因素之一。乌兰井田3#煤层在不同的采区，其性质有所不同，从而使工作面顶板控制措施不同。北翼及中部采区的5321工作面、5331工作面、5332工作面、5333工作面、5334工作面，由于煤层自身产状相对稳定，节理裂隙不发育，加之硬度较南翼采区煤层高，分析开采过程的煤壁及顶板控制，由于煤层自身原因造成片帮漏顶的情况只占10%左右，并且是在遇到很明显的地质构造（如断层、褶曲等）才发生片帮冒顶，使顶板难以控制。南翼采区的5335工作面、5326工作面、5327工作面，在回采过程中发生的片帮漏顶事故，经分析有近90%是因为煤层遇地质构造（揉皱软煤区、小断层群造成裂隙、节理非常发育、层理紊乱、底板异常鼓起、出现泥岩伪底等）造成的。在不同的综放工作面，煤层性质都表现出了对顶板控制的重要的影响作用。从顶板控制角度，我们希望支架上覆的顶煤完整稳定，但放顶煤工艺本身又要求顶煤到达放煤口时必须达到一定的破碎程度，因此较软的煤层其放出性较好，宜采用放顶煤工艺，但对顶板控制不利。（2）矿山压力的作用。综放工作面顶煤是在矿山压力、工作面前方煤壁的支撑压力及煤的自重力作用下，产生裂隙、离层逐渐破碎，在支架切顶线后方冒落。如果由于自身性质及外部作用，破碎已达一定程度，架前片帮冒顶就有发生的可能。分析3#煤层的开采情况，周期来压很不明显，支架工作阻力普遍较小，支架所受顶板压力作用点前移，并且在支架顶梁上非均匀分布，支架上方顶煤在支架前移后，很少出现悬顶现象。架前顶煤经常出现沿煤壁切开，但煤体并不是特别破碎，说明并没有受到极大的挤压作用。因此，放顶煤工艺的特点，使3#煤层工作面矿山压力显现不明显，发生大范围的片帮冒顶情况很少出现，所以矿山压力对放顶煤工作面顶板控制的影响并不大。但要明确的是，如果有其他因素的共同作用，矿山压力将加剧采场恶化程度，给顶板控制增加困难。（3）人员操作和劳动组织因素。放顶煤工作面对操作和工艺组织要求不同于普通综采工作面。顶板控制对人员操作要求就是要及时支护，并尽最大可能预防片帮冒顶，包括对局部架前、架间漏顶、片帮的重视和处理。综放支架前梁上方常常是已破碎的顶煤，移架操作要求少降支架，带压擦顶前移；在工序安排上，规定移架距采煤机后滚筒不得超过3架。技术人员和施工人员对大量的片帮冒顶事故进行分析总结，对3#煤层综放工作面移架工序制定相应措施。由于煤层自身性质及矿山压力的作用，支架架前出现煤壁压酥破碎、片帮深度0.40.6m。如果采用挑伸护帮板临时支护，护帮板与煤壁接触面积较小，有时是线状接触，煤壁得不到有效支护，架前空顶也没有改善。同时由于操作失误造成的人为冒顶事故，如降架过多，支架不正、倒架、咬架、不按放煤工艺规定放煤等，也会引起顶板状况恶化。3综放工作面片帮冒顶的处理和预防综放工作面片帮冒顶后，因支架上方是破碎的顶煤，大量的破碎状顶煤流入回采空间（输送机里、架前、架间空间），使作业中断，输送机停止运行。如果冒险启动输送机继续运转，就有可能使片帮冒顶扩大，顶板岩石垮落，输送机被“压死”，甚至影响到工作面通风系统，有时侥幸有大块煤矸塞堵暂不漏，但片帮冒顶隐患依然存在，并使支架上方形成“空洞”，给作业带来威胁。因此，综放工作面片顾冒顶应以预防为主，一旦发生片帮冒顶必须想方设法控制其蔓延扩大，然后采取合适的处理措施。3.1片帮冒顶的处理综放工作面片帮冒顶后，可利用“撞楔法”通过破碎带，该方法适用于破碎的煤岩体中有大块，片面性帮深度不太大的情况，用撞楔堵住漏洞，然后再加强支护控制冒顶。施工人员和技术人员现场总结出的“顶网法”，单独采用或与其他方法配合使用时，产生较好效果。冒顶后，松散煤体堆满架下空间，片帮冒顶的深度不明，并且顶煤非常破碎，颗粒较小时，先用金属网挂在前梁上，然后用金属钢梁或木梁配合单体顶向煤帮，阻力大时，可先用锹掏梁前的煤边顶；金属网不够长时，可适当再加一遍网；见到煤帮后，在顶梁下支设单体支撑。个别较深处，在钢梁上方打撞楔。控制煤帮不漏后，启动输送机将冒顶煤运走。自上而下对所顶的钢梁进行加强支护，并对煤帮进行维护。此方法在3#煤层过地质构造带软煤区时，发挥了很好的作用。片帮冒顶后还有一种情况就是出现了空顶，如果片面强调接顶，将可能耽误时机，反而于顶板控制不利。空顶并不是顶板已稳定，而是暂时的、相对的。根据现场实际，此时要立即进行处理，不能耽误时间，否则要引发更大的片帮冒顶。可采用铺顶网，架走向抬棚的方法，封闭空顶区，并对煤壁进行支护。当然这是相当危险的情况，要用经验丰富的职工观察顶板、煤壁，清理好安全通道。抬棚支设必须有一定的支护强度，防止顶煤再次垮落后冲击而倒棚。3.2预防从前文分析可看出，综放工作面的顶板控制有其自身特点，顶板失控后，影响很大，即使采取措施处理，也已造成人力、物力浪费，甚至出现安全事故，因此，预防更为重要。首先，对采用综放技术开采的煤层要进行地质预测，必须从开采设计上就采取预防措施，避免给回采埋下隐患。工作面布置及设备选型必须考虑克服煤体破碎，利于控制顶板，一般不适宜布置仰采，支架应尽可能实现对架前顶煤全封闭。其次，开采后遇破碎煤体、构造软煤区，必须从人员操作上制定科学、合理的措施并贯彻执行，减少人为造成片帮冒顶。理想的方法应该是对煤体进行固化，如注化学药剂等。现场试验了注水方法，即对工作面煤壁沿走向布置注水孔，用动压或静压注水。我们分析认为，注水后，使煤体内应力分布发生了变化，一定程度上增加了煤体粘结性，也可能改变了其他物理特性，但注水到底对预防片帮冒顶是如何产生作用的，还待进一步观测和研究。另外也可采用“提前开帮”法，人工用手镐或风镐在煤壁掏梁窝，架设走向棚，对架前及煤帮进行维护，防止割煤移架时，发生片帮冒顶。第 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