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小議綜合機械化采煤中如何防止頂板漏矸

發布日期:2020-01-29  瀏覽次數:95
 摘 要:工作面漏矸會嚴重影響的質量。文章在分析頂板漏矸的原因的基礎上,介紹了作者在工作中總結的防止頂板漏矸的方法。

關鍵詞:綜合機械化采煤;漏矸;防止 
前言
近幾年來,某煤炭公司原煤產量大幅度增加。其中80%以上的煤量來自綜合機械化長壁采煤工作面,因此長壁采煤工作面的煤質直接影響到全公司的煤質。灰份作為煤質控制的主要指標之一,其構成除煤層賦存內在灰份以外,還包括外在灰份。根據該公司各礦井現有生產和管理技術水平,長壁采煤工作面采煤機割頂和割底已經杜絕,外在灰份主要來自工作面漏矸。因此,在現場生產管理中,加強長壁綜合機械化采煤工作面頂板漏矸的預防與控制,對于促進原煤生產提高煤質有著重要的意義。
一、 頂板漏矸原因分析
1、采動影響
煤體在沒有受到采動破壞之前,處于三向應力狀態,受力大小相等,方向相反,所以煤體及上下巖體處于相對穩定狀態。隨著長壁工作面的回采推進,煤體的整體性被采煤機破壞,該條帶煤層頂板處于懸空狀態,上下相應力失去平衡,根據不同的頂板巖性和煤層賦存條件,將造成不同程度的煤層頂板位移及破壞。液壓支架的前移可以平衡一部分應力,但是液壓支架梁端距范圍內的區域和采煤機滾筒后方10-15m區域,處于空頂狀態,應力仍無法平衡,當上方應力大于直接頂承受能力,造成直接頂破壞解體,就將形成工作面的一次漏矸。長壁回采工作面前一刀煤完成回采后,由于液壓支架梁端距范圍內的空頂區域和采煤機滾筒后方10-15m空頂區域的存在,在一定條件下,受到液壓支架支撐切頂破壞,在液壓支架再次降架前移時,就將造成液壓支架頂梁前或側面的二次漏矸。在現場實際生產過程中,一次漏矸與二次漏矸并沒有明顯的區分界限。因此,綜采工作面頂板漏矸在很大程度上是由一次漏矸與二次漏矸的共同作用引起。
2、支護質量
據支架狀態監測,工作面支架的初撐力普遍偏低,僅達到額定初撐力的58%-65%,強支架弱支護的現象十分突出。這對控制受拉應力作用,且層理十分發育、易離層冒落的采場頂板非常不利。
3、缺少應急防冒手段
漏頂發生后,只被動清理冒落下巖石,未實施主動、有效防冒手段進行阻止,致工作面冒頂范圍、高度日趨擴大。
二、 防止措施
根據上述分析,造成長壁綜采工作面漏矸的直接原因是液壓支架梁端距范圍內的空頂區域和采煤機滾筒后方10-15m空頂區域的存在。在現有的長壁綜采裝備和回采工藝條件下,這一空頂區域的存在是必然的,只能通過控制空頂區域的范圍和盡量保證煤層直接頂板的完整性以提高其承載能力,來實現綜采工作面頂板漏矸的預防與控制。
1、保證頂底板平整
回采工作面頂底板平整與否,直接影響到工作面液壓支架頂梁和底座與頂底板的接觸狀況,關系到液壓支架能否合理有效對頂板進行支護,緩阻頂板臺階下沉。此外,該礦區目前長壁回采工作面采高(4.8m左右)大于兩巷高度(3.7m左右),存在高差過渡問題。如果過渡段過急或起伏較大,也會影響該范圍內的支架支護效果。正常情況下,過渡段保持在12-18m之間,均衡降低采高,基本可以滿足液壓支架頂梁與頂板之間的平緩過渡。
2、調整工作面壓力周期
該礦區煤層賦存條件屬于典型的淺埋煤層,工作面礦壓顯現的突出特點是頂板基巖沿全厚切落,基巖破斷角較大,采動影響直接波及到地表。來壓期間有明顯的頂板臺階下沉和動載現象,壓力顯現劇烈。在這種情況下,回采工作面煤壁片幫嚴重,不僅加劇了梁端距區域的空頂范圍,而且頂板的整體性受到破壞,極有可能發生冒落。另外在發生周期來壓煤壁前方3-5m區域內,由于頂板受到拉伸破壞作用,基巖不同程度出現裂隙,也有冒落危險。生產實踐中證明,加快工作面推進速度,周期來壓步距增大,減緩了頂板載荷傳遞,降低了基本頂臺階下沉的塊度,從而提高了巖體結構的穩定性和自承能力。同時采取降低工作面采高加大采空區充填度,以緩阻基本頂臺階下沉速度,對于控制工作面煤壁片幫和預防漏矸也是非常有益的。
3、及時拉架和超前拉架
在正常回采過程中,采煤機截深為865mm,正常回采高度下的梁端距為500mm,即支架前端最大空頂寬度為1365mm。在周期來壓或者受到地質構造影響的情況下,如果采取正常作業形式拉架,極有可能造成這一區域的漏矸。在現場實際生產中,采煤機的正常割煤速度在8-9m/min,而支架移架速度小于8m,為滿足及時拉架需要,采取多人拉架或者由采煤機后滾筒司機做兼職拉加工,協助拉架,實現支架緊跟采煤機前滾筒及時前移。如果在這種情況下仍不能夠滿足控制要求,在推完刮板機以后,由另外1名支架工對支架進行二次前移,封閉梁端距。在實際操作中,可以靈活掌握,對有漏矸傾向的區域,可以采取二次甚至三次超前拉架,拉架過程中可以采用帶壓或者擦頂拉架,及時封閉空頂區域,其他區域仍可正常作業。
4、控制工作面采高
液壓支架前梁在不同采高下的運行軌跡形狀很像一個拉得很長的“s”形,即為“雙扭線”。這一特性,說明液壓支架在不同采高范圍內的梁端距變化是較大的,但是在一定高度區間內梁端距變化相對較小。JOY-2.4/5.0型液壓支架在不同采高下的實測梁端距如表1。

由表1看出,該型號液壓支架在3.8-4.2m的采高范圍內,梁端距的變化范圍僅為6mm。因此,工作面采高控制在這一區域,可以保證支架合理的梁端距,控制采煤機后方頂板的空頂面積。
5、加強系統檢修與支架調整
根據淺埋煤層頂板結構及巖層控制研究結果表明,液壓支架的初撐力和工作阻力對于基本頂巖層回轉和失穩具有關鍵控制作用。因此,在實際生產當中不僅要保證支架的初撐力,而且要加強對支架各系統的維護和保養,以確保穩定的工作阻力。另外液壓支架的架型結構對于其支護效果也有一定的影響,所以必須對傾倒及頂梁接頂狀況不好的支架進行調整,以保證最佳支護效果。
三、 結語
由于綜采工作面走向跨距較大及煤層賦存原因,漏矸漏頂事故頻繁發生,給礦井安全生產造成嚴重影響。因此,現場管理中,加強綜采工作面頂板漏矸漏頂的預防與控制,對綜采工作面安全高效生產具有十分重要意義。
綜采長壁工作面頂板漏矸的預防控制,實質上就是工作面頂板管理與控制。其最終結果不僅將有益于煤質的提高,還將直接加強工作面頂板管理,為工作面安全、高產提供有力保證。
參考文獻:
[1]岑傳鴻.采場頂板控制及監測技術[M].徐州:中國礦業大學出版社,1998.
[2]錢鳴高.采煤工藝學[M].徐州:中國礦業大學出版社,1992.

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