三软煤层下分层孤岛工作面掘进支护技术

三软煤层下分层孤岛工作面掘进支护技术
三软煤层下分层孤岛工作面掘进支护技术

三软煤层下分层孤岛工作面掘进支护技术

【摘要】针对旗山煤矿地质条件较复杂、支护难度大现状,开展三软煤层下分层孤岛工作面掘进支护方式、技术参数优化等技术研究试验,分析了三软煤层巷道的破坏特征、原因及确定了具体的有效巷道掘进支护形式,并经现场实施、监测,支护效果较为明显。

【关键词】三软煤岩;下分层;掘进支护技术;矿压监测

1 工作面概况

旗山煤矿33306工作面位于-700m东一采区,开采夏桥系下石盒子组3煤,走向长640m,倾向长130m,煤岩体f≦3,属于典型的“三软”煤层孤岛工作面。工作面平均煤厚2.5m,平均倾角5°,煤层松软。33306工作面正处于煤层分叉边缘带,煤厚及顶板岩性、断层等变化较大。从现场来看,回采巷道压力显现明显,特别在背、向斜轴部及断层地段压力显现更为明显,原有支护难以满足掘进巷道的正常使用。

2 三软煤层回采巷道破坏特征及原因分析

由于地质条件复杂、支护体力学特性与围岩力学特性不耦合等原因,巷道围岩出现大变形,突出表现在较大程度的顶板离层和两帮收缩变形,严重的底臌等。

2.1 破坏特征分析

(1)高应力作用下,围岩变形量大。通过对旧式支护的巷道变形监测结果显示,采用原有的支护形式,在观测期的83天时间内,巷道整体的变形量较大。掘进期间,两帮移近总量为377mm,最大位移速度为79mm/d;顶底移近总量为577mm,最大移近速度达到103mm/d,巷道超过允许变形量和变形速度。

从巷道表面位移曲线特征分析,变形曲线为加速-缓慢减速-恒速变形型,围岩达到稳定时间较长,变形曲线反映了围岩和支护体共同作用强度低于所受到的载荷。

a—顶底板移近量b—两帮移近量

(2)顶板平整度差,围岩破碎,出现“网兜”。由于煤层顶板节理裂隙发育,在深部高应力的作用下,顶板维护困难,多处地段出现“网兜”。

(3)底臌。深部大断面切眼,由于底板处于开放无支护状态,在较高的自重压力和采动应力的作用下,底臌现象严重,最大底臌量达到400~500mm,不得多次反复清底,巷道维护较为困难。

采煤工作面设计规范

采煤工作面设计规范 一、范围 1、本规范规定了采煤工作面设计的程序、依据、技术内容、设计说明书编写的格式。 2、本规范适用于综采工作面、综采放顶煤工作面、水采工作面的设计。 二、设计程序 1、采煤工作面设计由矿生产技术部门按采煤工作面衔接安排,确定工作面设计或项目设计负责人。 2、由矿总工程师组织有关科(部)室,根据采区设计研究确定采煤工作面设计的具体原则。 3、设计负责人根据设计指令下达设计通知单,通知有关单位提供相关基础资料或者通知各专业根据相关基础资料进行专业设计。 4、设计负责人或者各专业根据确定的设计原则及收集的相关资料进行采煤工作面设计。 5、编制采煤工作面设计说明书。 6、由矿总工程师组织有关单位负责人对采煤工作面设计进行审查。经修改通过后报送长治公司进行审核备案。 三、设计依据 1、长治公司批准的采区设计。 2、矿总工程师批准的掘进地质说明书。 3、采面位置、范围,井上、下关系及四邻采面的地质情况。包括煤层赋存情况、水文地质、瓦斯及二氧化碳等有害气体赋存情况与涌出特征,煤层爆炸倾向,煤层自燃发火倾向及分类情况。 4、采面内煤层顶底板岩性特征、岩移特点及上、下煤层间及夹矸关系;邻近工作面同一煤层的矿压观测资料。 5、邻近工作面及边界小窑采空区、积水情况资料。 6、编制内容必须符合《矿产资源法》、《矿山安全法》、《煤矿安全规程》、《煤炭工业矿井设计规范》、《煤炭工业小型矿井设计规范》等国家有关安全生产的法律法规、技术标准和规范的要求。

7、采煤工作面设计的编制必须以经集团、公司和政府有关部门批准的设计文件(矿井设计、矿井改扩建设计、水平延深设计、区域设计等)和经审批的采区地质说明书为依据。 四、工作面设计内容 1、工作面所处位置及编号,所采煤层位置(编号),巷道布置、巷道断面,支护形式及支护材料的选择计算,掘进设备。 2、工作面几何尺寸、位置、边界、煤柱,邻近工作面开采情况,采动对地面的影响预测及采取的相应措施,工作面储量计算及回采率。 3、采煤方法、生产工艺、顶板管理、设备选型、生产能力及其确定的依据、可采期及工作制度。 4、根据煤层赋存条件、顶底板岩性和矿压资料,确定液压支架选型设计和顶板管理方法。 5、通风、运输、供电、注浆、供排水、综合防尘、煤层注水、防灭火、瓦斯抽放、钻场钻孔、防治水、通讯照明和监测监控等系统的设施选型、布置和能力配套的设计,并附各种系统图及相关图纸。 6、综合防尘、防火、防瓦斯、煤尘爆炸的隔爆设施、措施及灌浆系统的确定。 7、防治瓦斯、煤层突出、火灾、透水及其它危险现象的安全技术措施。 8、采煤工作面主要技术经济指标。 9、六大系统(监测监控系统、井下人员定位系统、压风自救系统、供水施救系统、通讯联络系统、紧急避险系统包括避难硐室和救生舱)设计。 五、采煤工作面设计说明书的编制 设计说明书包括封面、会审签字表、会审记录表、章节目录、章节内容及附图。 概述 1、工作面的井上下位置及对地表的影响、盖山厚度和四邻关系、主要大巷的关系。 2、工作面周围开采状况。 3、工作面所采煤层及开采顺序。 4、该工作面计划接替时间及安装时间。

三软煤层巷道掘进支护实践应用研究

三软煤层巷道掘进支护实践应用研究 发表时间:2019-08-15T10:33:40.443Z 来源:《防护工程》2019年10期作者:韩磊孙鹏飞 [导读] 近年来,我国对煤矿资源的需求不断增加,煤矿开采越来越多。 陕西麟北煤业开发有限责任公司陕西宝鸡 721500 摘要:近年来,我国对煤矿资源的需求不断增加,煤矿开采越来越多。“三软”煤层指煤矿开采中遇到的软的顶板岩层、软的主采煤层和软的煤层底板岩层,一般情况下,具有三软特征的煤矿煤层和顶底板均为软弱岩层。煤层裂隙发育,构造复杂。本文主要介绍如何控制三软煤层掘进过程中掉顶、帮鼓情况,确保了安全生产。 关键词:“三软”煤层;软弱岩层;掘进 引言 三软煤层围岩条件,以往采用一般锚网支护后,还需要要靠工字钢、U型钢等架棚进行扩修和加固才能达到使用要求,造成巷道掘进单进低,返修率高。本文对三软煤层围岩掘进支护现状进行了研究,提出改进支护方案, 1我国三软煤层掘进工作的现况 三软煤层是指在煤矿开采过程中,其巷道的顶板层、地板层及开采曾都是较为松软的煤层地质,这是一个比较复杂的结构,在实际开采工作中,煤矿巷道周围岩石的承重能力较弱,导致开采工作难度大大提高,对于煤矿开采技术水平的要求也随之而增加,领我国煤矿开采行业面临着重大的挑战和机遇。进在煤岩层中进行巷道挖掘和煤矿开采,容易导致巷道周围的岩层原始力平衡受到破坏,久而久之容易导致想到中出现岩石断裂或者坍塌的现象。煤层的经应力是由岩石的强度和其弹塑性的分布所决定的。而由于三软煤层的岩石强度比较低,进行巷道开挖工作后三软煤层的岩层结构又受到破坏,令巷道的二次应力受到更深的威胁,三软每层中的岩体容易发生塑性变形,煤层岩层的支持力度大大下降,无法满足巷道开采支撑要求,导致巷道中的应力集中,两旁的岩梁支撑点容易发生断裂现象,令煤矿工作人员的人身安全受到严重的威胁和伤害。 2锚支工艺改造 2.1顶板锚索支护优化 靖远煤电魏家地煤矿地质条件复杂,煤层、顶板、底板较软,属于典型的三软煤层围岩条件,煤层直接底板为灰黑色粉砂岩,具有清晰的水平层理,厚3.78m。顶板揭露后,局部地段自稳时间较短,一般在20~60min之间,局部地段不具有自稳能力,随着顶板的揭露很快发生冒落。(1)加大锚索直径。原Φ15.24mm钢绞线锚索改为Φ17.8mm钢绞线锚索。与Φ17.8mm锚索相比,原Φ15.24mm锚索破断强度小,对顶板的控制范围较小。Φ17.8mm的钢绞线锚索破断力350kN,与Φ15.24mm的钢绞线相比,对顶板的悬吊控制能力提高了35%。从三径匹配上讲,锚索加粗以后,孔、径差从11.76mm降到9.2mm,更加接近最合理的匹配,其锚固强度和锚固长度都大大增强。粗锚索以其更大的承载能力和对围岩的主动约束力,能够更充分地调动巷道深部围岩强度,提高围岩自身的承载能力,有利于促进巷道的稳定。(2)增加顶锚索密度。原两排布置改为3排,间距2.4m一对加密到1.6m一组(一组三根)。由于顶板为泥质胶结的粉砂岩,强度低,且裂隙发育,局部顶煤、顶板的塑性变形深度较大,顶板一旦失去控制,将发生大范围和大深度的冒顶。加密、加粗顶锚索,可通过锚索较高的预紧力,对顶板施加径向应力,促使更大范围的顶板从二向应力状态向三向应力状态转变,改善围岩的自承载能力,促进了巷道的稳定性。 2.2锚网支护有效确保巷道周围岩体的稳固性 一般地,三软煤层的巷道两旁岩体的支撑强度会比顶板岩层的硬度要低,因此成为了巷道周围岩体结构中最薄弱的部分,容易受到外界或人为的破坏而失去基本的防护能力。所以巷道两旁的变形对于顶部岩层的稳定性会造成一定的负面影响,当巷道顶部岩层失去了承重支撑力,顶板离层就会被损害,顶部的岩层的承重能力明显下降。所以,采用锚网支护技术能够有效确保巷道两旁岩体结构的稳固性,在掘进工作中把巷道两旁支护工作作为三软每层支护工作的重点,能够有效提高巷道两旁岩体结构的强度和支撑力度,有效控制巷道两旁的墙体破损情况,提高巷道的承重能力。 2.3底部塑性区底角锚杆支护工艺的改进 软岩巷道支护理论认为,在一般软岩巷道中,巷道底板是一个关键部位,是一个比较容易忽略的底部塑性区,也是导致巷道不能在短期内进入稳定状态的因素之一。通过在底部塑性区两底角打设底角锚杆,可以起到部分加固底部塑性区的作用,通过对底角的控制,达到对帮、底的控制,从而促进巷道稳定,实现控制顶、帮的目的。 3变形大时的预注浆加固效果 在压力很大、变形严重的区域,选择新型低成本注浆材料,对工作面前方巷道围岩进行超前预注浆加固。这种特殊的高纯度超细波特兰水泥,加入特殊的系列外加剂,搅拌后形成的浆液,能很好地渗入到各类微细裂隙、裂缝和孔隙中。该材料不析水、不收缩,流动时间可调,凝固时间2.5h左右(20℃,水灰比1∶1时),比普通水泥浆快4倍多,主要用于岩土层的注浆加固,以快速提高岩土体自身强度和稳定性。巷道工作面注浆孔布置以拱肩部为主,拱顶部为辅,共布置18个(左侧8个,右侧7个,拱顶3个),封孔距离2~3.5m,单孔注浆水泥消耗量60~600kg,水灰比控制在0.83,注浆后所形成的波特兰微颗粒水泥浆液加固圈深度约为5m。未注浆前,巷道应力升高区围岩承受集中压力,影响到应力降低区,应力只能寻找巷道自由面进行扩散和解压,使得巷道严重变形;预注浆后,巷道围岩受力状况大为改善,应力升高区的集中应力往原始应力方向延伸,扩大了应力降低区范围,从而有效地控制了巷道变形。 4在三软煤层掘进巷道中应用锚网支护技术 4.1锚网支护技术在三软煤层掘进巷道顶板 在实际的煤矿开采工作中,三软煤层的巷道顶部顶板的强度与稳定性较弱,可以选用树脂全长锚固高强锚杆支护来巩固巷道顶板。高强锚杆全长锚在岩层的任意一个地方都可以进行固定,而且一旦发生变形,其变形幅度也比较小。当杆体对于周围岩体结构产生了较大的力时,能够有效阻止岩层出现离层的情况,所以巷道顶部岩层强度和硬度可得到有效的提高和增强,减少了巷道两旁的压力,避免两旁出

煤矿掘进工作面支护材料管理办法(原版+吴部+户部)

高头窑煤矿掘进工作面支护材料 管理制度 为确保安全生产,进一步加强高头窑煤矿掘进工作面支护材料管理工作,尽量减少支护材料投入,降低吨煤成本,提高矿井经济效益,实现规范化、精细化管理。特制定《高头窑煤矿掘进工作面支护材料管理制度》。 一、掘进工作面支护材料管理领导小组 组长:掘进副矿长 副组长:掘进副总 成员:生产技术部部长、安监部部长、物资部部长、监审部部长、掘进队队长。 掘进工作面支护材料管理领导小组下设管理办公室,办公室设在生产技术部,生产技术部部长兼任办公室主任,生产技术部掘进专责负责具体协调联络工作,各区队技术员、材料员为本区队支护材料的监督员,负责本区队支护材料领取时质量、规格的查验工作。 二、掘进工作面支护材料领导小组管理职责 (一)生产技术部职责 1.参与支护材料入矿检验、验收(检查内容包括支护材料出厂日期、出厂合格证、煤矿安全标志、出厂检验合格证、现场实物抽查)等工作。 2.负责总结、推广支护方面的新技术、新材料、新设备、

新工艺。 3.负责确定掘进工作面的支护方式及支护参数。 4.负责根据现场实际情况,及时变更支护材料的规格型号及技术要求。 5.负责支护材料的抽检、送检工作,并根据实验结果及现场使用情况确定支护材料质量是否合格。 6.负责掘进巷道支护参数的设计优化工作,在确保安全生产的前提下,尽量减少支护材料的消耗量。 7.负责检查各施工现场使用的支护材料、支护质量是否符合设计要求。对支护质量不合格的施工地点,有权责令其停止生产,并限期整改。 (二)安监部职责 1.参与支护材料入矿检验、验收(检查内容包括支护材料出厂日期、出厂合格证、煤矿安全标志、出厂检验合格证、现场实物抽查)等工作。 2.参与支护材料的抽检、送检工作,并根据实验结果及现场使用情况确定支护材料质量是否合格。 3.负责对支护材料现场实时监管工作,发现有使用不合格支护材料的施工单位,有权责令其停止生产,并限期整改。 (三)物资部职责 1.负责支护材料的采购、审批、领用和发放、仓储、装卸等管理工作。

掘进工作面临时支护管理规定

煤矿掘进工作面临时支护管理规定 为了确保开拓、掘进巷道施工安全,加强各类施工巷道的顶板管理,根据《煤矿安全规程》第四十一条之规定,现对煤矿施工巷道临时支护使用管理规定如下: 一、开拓、掘进巷道破岩(煤)长度达到掘进作业规程规定的循环进尺或完成一次爆破敲帮问顶后,必须立即采用临时支护,间隔时间以正规循环图表中规定的敲帮问顶时间段为准。 二、前探梁临时支护使用管理规定: 1、开拓、掘进工作面正常施工情况下,临时支护选用前探梁支护。 2、矩形断面巷道顶板使用4根顶锚时使用两根前探梁支护,掘进顶板使用5根顶锚时使用3根前探梁支护,掘进顶板使用7根顶锚时使用5根前探梁支护。拱形断面巷道前探梁使用数量按3根、5根、7根布置,各类巷道具体使用数量在作业规程中明确规定。 3、掘进循环进尺小于1m时前探梁可只用一道背木,掘进循环进尺大于1m、小于2m时使用两道背木,掘进循环进尺大于2m时,前探梁背木不得小于三道。 4、前探梁前排背木至迎头最大间距不得大于600mm,两道背木之间相距不得大于800mm,两边背木端头距巷帮距离不得大于400mm(拱形巷道以背木端头吊线距墙帮距离为准)。 5、前探梁背木原则上按2000×200×50 mm、1600×150×50 mm、1200×150×50 mm、800×100×50 mm四种规格制作,具体选用哪种规格(或其他特殊专用规格),可根据所施工巷道的宽度及其他

特殊用途在掘进作业规程中确定。单一规格背木一次报批使用和备用的总量不超过10块。 6、前探梁吊环螺丝必须拧紧,露出螺帽的螺纹不得少于一丝,背木必须背实,并用木楔打紧,保证牢固有力(用手拍打无明显移动)。 7、每块背木必须由2根及以上前探梁背支。 8、上山施工时,前探梁必须使用联网绳与顶板网或锚杆连锁牢固。 9、工作面爆破前,必须将顶板上的前探梁及吊环取掉;前探梁及吊环变形时,必须及时更换。 10、工作面除正常使用的临时支护材料外,必须至少备用2根前探梁、4个吊环、10根符合要求的背木(包括800×100×50 mm 型背木4块)。煤巷拆下后的临时支护材料必须和备用临时支护材料统一整齐码放在距离迎头不超过15m的巷帮一侧;岩巷拆下的临时支护材料必须和备用临时支护材料统一码放在耙装机后10m 范围内的巷道非水沟侧。 11、前探梁所用材料的规格、型号、材质;前探梁的安装间距必须在作业规程中明确规定。 三、木点柱临时支护使用管理规定: 1、巷道开口、顶板坡度突然变化较大等特殊情况下,无法使用前探梁时,可使用木点柱临时支护。 2、使用木点柱作为临时支护时,循环进尺不得大于1m。 3、矩形断面巷道顶板使用4根顶锚时使用两根木点柱支护,掘进顶板使用5根顶锚时使用3根木点柱支护,掘进顶板使用7根顶锚时使用5根木点柱支护。拱形断面巷道木点柱使用数量按3

如何根据煤层的厚度确定工作面的长度和走向

1、如何根据煤层的厚度确定工作面的长度和走向? 答:放顶煤条件下,工作面走向一般为1000~2000m,工作面长度一般为100~200m。 2、放顶煤条件下,如何根据顶板性质布置巷道(不同用途的巷道位置、数量)?答:放顶煤条件下,一般煤层厚、储量较大,工作面走向较长,回采工作面相应的服务时间也较长。该条件下,确定矿井开拓方式(不同用途的巷道位置、数量)必须要考虑顶板的性质。通常开拓巷道、准备巷道布置在煤层底板岩石中,回采巷道布置在煤层中(跟煤层底板);顶板岩性较差、矿山压力较大时,要增大巷道的支护强度,同时工作面回采期间,要加强巷道的维护。 3、放顶煤如何软化煤层? 答:对煤层注水。 4、放顶煤条件下,怎样在煤体中进行瓦斯抽放? 答:从瓦斯抽放时间上讲,采用采前预抽(2~3年)、边采边抽、采空区抽放;从位置上讲,采用高位抽放、本煤层抽放、相邻煤层抽放;从措施上讲,采用开采解放层、区域性抽放、局部性抽放。 5、放顶煤条件下,如何进行通风、瓦斯管理? 答:放顶煤条件下,工作面需要风量大、瓦斯涌出量高。因此,必须加强通风、瓦斯管理。(1)、工作面一般采用“M”型、“W”型通风系统;(2)、工作面供风量1500~2000m3/min。必要时,还要加大工作面供风量;(3)、加强工作面、巷道的清理、维护,确保工作面通风断面;(4)、加强通风系统管理,确保系统稳定、可靠;(5)、工作面安设瓦斯监测监控系统,在工作面进风侧、回风侧、采煤机、工作面回风流中安设瓦斯探头。必要时,在工作面上还要加装瓦斯监测

监控探头;(6)、严格瓦斯检查管理制度,设专人按《煤矿安全规程》要求定时、不定时、定点、不定点检查工作面上、中、下、上隅角以及瓦斯涌出较大地点的瓦斯浓度;(7)、加强工作面防尘管理,煤机要安设内外喷雾;工作面支架(分组)上要安设自动或手动防尘喷雾;(8)、工作面、巷道要定期、定时清扫或洒水防尘;(9)、工作面进风流、回风流中,需安设风流净化设施;(10)、采用长孔、短孔对工作面煤体进行注水;(11)、工作面进风、回风侧巷道中,需安设隔爆设施;(12)、工作面管理人员、技术人员、维护人员、煤机手均要携带性能良好的瓦斯便携仪;(13)、加强工作面机电设备管理,杜绝失爆现象。所有机电设备(含通讯、照明)防爆等级要大于隔爆型;(14)、加强工作面内、外因火灾管理,定期检查工作面进风流、回风流、上隅角、巷道高冒、采空区一氧化碳浓度、温度等其它火灾指标。 6、如何预防内因火灾? 答:(1)、定期检查工作面进风流、回风流、上隅角、巷道高冒、采空区一氧化碳浓度、温度等其它火灾指标;(2)、巷道高冒时,

千米深井三软煤层智能开采关键技术与展望

doi :10.11799/ce201901001 收稿日期:2018-11-20 基金项目:国家重点研发计划资助项目(2017YFC0603005);国家自然科学基金资助项目(51674243) 作者简介:王国法(1960 ),男,山东文登人,中国工程院院士二首席科学家二博士生导师,E -mail:wangguofa@https://www.360docs.net/doc/817771428.html,三 引用格式:王国法,庞义辉,任怀伟.千米深井三软煤层智能开采关键技术与展望[J].煤炭工程,2019,51(1):1-6. 千米深井三软煤层智能开采关键技术与展望 王国法1,2,庞义辉1,2,任怀伟1,2 (1.天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京 100013;2.煤炭科学研究总院开采研究分院,北京 100013) 摘 要:基于我国淮南矿区三软煤层赋存条件及综采自动化技术发展现状,分析了千米深井三软煤层综采工作面实现智能化二少人化开采的制约因素与技术瓶颈三针对三软煤层易发生煤壁片帮与顶板冒漏等问题,提出了基于多参量监测与融合分析的液压支架智能自适应控制策略;通过分析采煤机精准定位与智能调高存在的技术瓶颈,提出了基于地质信息模型和随掘随采探测动态修正的采煤机采高智能调控策略;分析了刮板输送机发生上窜二下滑等异常工况的原因,提出了基于刮板输送机三向姿态智能监测的异常工况预警与调控策略,并辅以刮板输送机推移工序进行调整;针对综采工作面超前支护区域难以实现智能化推进的难题,研发设计了单元式智能自适应超前液压支架及自动搬移装置,提高了对大变形巷道的适应性及智能化控制水平;分析了综采装备群智能协同推进控制策略,对综采工作面智能化开采技术的发展方向进行了展望三 关键词:千米深井;三软煤层;智能开采;智能自适应控制;智能调高控制;超前支护 中图分类号:TD823 文献标识码:A 文章编号:1671-0959(2019)01-0001-06 Intelligent Mining Technology Development Path and Prospect for Three -soft Seam of Deep Coal Mine WANG Guo -fa 1,2,PANG Yi -hui 1,2,REN Huai -wei 1,2 (1.Coal Mining and Designing Department,Tiandi Science and Technology Co.Ltd,Beijing 100013,China;2.Coal Mining Branch,China Coal Research Institute,Beijing 100013,China) Abstract :Based on the coal seam condition and fully mechanized mining automation technology development status,the restriction factors and technical bottleneck of intelligent mining technology for three -soft seam of deep coal mine was analyzed.In order to solve the problems of coal wall spalling and roof leakage in three -soft coal seam,an intelligent adaptive control strategy of hydraulic support based on multi -parameter monitoring and fusion analysis was proposed.Through analyzing the technical bottleneck of precise positioning and intelligent height controlling of the shearer,the resourceful coal mining energy regulation strategy based on geological information advanced detection and interface recognition of coal and rock was proposed.The reasons for the abnormal working conditions of the scraper conveyor was analyzed,and the early warning and control strategies for the abnormal working conditions based on the intelligent three -way attitude monitoring of the scraper conveyor was put forward.Aiming at the difficulty of realizing intelligent propulsion in advance support area of fully mechanized mining face,unit intelligent adaptive advance hydraulic support and automatic moving device were studied,which improved the adaptability and intelligent control level of advance hydraulic support for large deformation roadway.The intelligent cooperative promotion strategy of fully mechanized mining equipment group was analyzed,and the development direction of intelligent mining technology of fully mechanized mining face was predicted.Keywords :deep coal mine;three -soft seam;intelligent mining;surrounding rock intelligent adaptive;cutting height intelligent control;advance support 据不完全统计,我国埋深2000m 以浅的煤炭资源储量约为5.9万亿t,其中埋深大于1000m 的煤炭 资源储量约占一半以上[1,2]三由于近年来浅部煤炭资源的大规模高强度开发,我国煤矿开采深度正以每1第51卷第1期 煤 炭 工 程COAL ENGINEERING Vol.51,No.1万方数据

三软煤层综采工作面切眼支护技术研究

三软煤层综采工作面切眼支护技术研究 发表时间:2017-11-23T11:33:21.973Z 来源:《防护工程》2017年第18期作者:朱辉[导读] E3211外段工作面位于钱营孜煤矿东一采区南翼。 安徽恒源煤电股份有限公司钱营孜煤矿安徽宿州 234116 摘要:针对E3211外段工作面切眼“三软”煤层条件下掘进易冒顶片帮的难题,采用“临时支护+永久支护”联合支护技术,该支护技术的有效实施,对巷道围岩压力进行有效的控制,满足了综放工作面的安装需求。 关键词:三软煤层;切眼支护;综采工作面;联合支护 1.工程概况 E3211外段工作面位于钱营孜煤矿东一采区南翼。为满足E3211外段工作面回采时通风、行人、运输、设备摆放及管线铺设等需要,E3211外段进行贯通成切眼,切眼设计长度205.2m(平距)。 E3211外段工作面内煤厚在1.35~3.7m之间,平均煤厚2.44m,煤厚变异系数γ=20%,属中厚煤层。煤层结构较复杂,夹矸以泥岩和炭质泥岩为主,少数为含炭泥岩。顶底板岩性以泥岩为主,次为粉砂岩和细砂岩,因此E3211外段工作面属于三软煤层工作面。切眼掘进过程中易发生片帮冒顶事故,为了保证施工安全,矿方制定切眼支护设计方案。 2.切眼支护设计 为了保证切眼掘进施工质量,采用临时支护+永久支护进行支护,保证掘进工作安全高效的进行。 2.1临时支护工艺 (1)顶板临时支护 锚网梁支护期间,使用ZLJ-10型机载临时支护,选用一梁两柱作为备用临时支护。机载临时支护最前端距工作面距离不大于0.6m,正规循环进尺1.6m,最大空顶距2.1m。 顶板临时支护流程:掘进机退后至安全地点—落下截割头,按下截割闭锁—找净顶帮活矸危岩—机载临时支护供压,打开临时支护—顶梁架上的磁铁将钢带牢固吸实,升主架—对临时支护未覆盖区域顶板进行永久支护—支护临时支护框架覆盖区顶板。 (2)帮部临时支护 同一排顶板支护完成后,帮部刷挖或支护前,先挂帮部金属网,离底板距离不超过1.5m,上端连接在顶板金属网或肩窝锚杆上,下部连接在后一排帮部网上,挂好网后,方可进行帮部刷挖、支护等其他工作。 (3)端面临时支护 1)巷道上山掘进超过12°、迎头断面必须采取全断面防片帮措施。平巷或不超过12°上山的掘进巷道高度超过2.6m、迎头端面距巷道底板1.5m以上必须采取防片帮措施。 2)防护网的材料及规格 防护网采用直径不小于7mm的聚酯纤维网,网格规格100×100mm。若迎头防护网损坏不能正常使用时可以采用菱形金属编织网或高强度塑编网替代使用;防护网的形状及长、宽度视巷道形状、断面而定,总体要求是迎头防护网下部应到巷道底板处。 3)防护网的使用要求 巷道上山掘进不超过12°上山巷道高度超过2.6m时: ①上部选用直径6mm圆钢加工好的小型“S”钩,把防护网与顶部的金属网连接,间距500-800mm。下部固定点不少于3处,间距1600mm,距底板不大于1500mm。在永久支护的情况下,首先吊挂上部吊钩固定点,然后固定两帮; ②防护网两帮采用霸王桩固定,霸王桩长度不低于0.6m,以楔实为准; ③防护网与霸王桩的连接采用不低于14#双股铁丝,连接必须紧密、可靠; ④防护网要紧贴迎头岩(煤)面,每次使用时,要求防护网完好,严禁使用连续破损超过三个以上网格(菱形方格100×100mm)的防护网。 2.2 永久支护工艺 E3211外段切眼采用锚网梁索联合支护。 依据支护设计,导硐断面为宽×高=4.5m×3m,顶部锚杆6根,锚杆间排距为800mm×800mm,矩形布置;帮部锚杆4根,间排距800×800mm。锚索间排距1600mm×1600mm,沿巷中布置,一排两根打在两根锚杆之间。 切眼刷大断面规格:宽×高=2.8m×3m,顶部锚杆4根,锚杆间排距:800mm×800mm,矩形布置;帮部锚杆4根,间排距800×800mm。锚索间排距1600mm×1600mm。 其他具体材料规格如下:顶部锚杆采用φ22mm×2400mm左旋无纵筋等强螺纹钢锚杆;老塘侧帮部采用φ20mm×2000mm右旋全螺纹锚杆,刷大侧帮部锚杆采用φ20mm×2000mm玻璃钢锚杆;锚杆托盘规格为B×L×H=150mm×150mm×10mm;巷道顶部及老塘侧帮部采用菱型金属网,刷大侧帮部采用高强塑料网;锚固剂采用MSZ2370型树脂锚固剂;帮部采用KTM4型钢带,顶部采用KTM4型钢带;锚索为φ17.8mm×6.2m钢绞线;锚索托盘为正方形碟形托盘,规格为:B×H×L=250mm×250mm×14mm。 3.锚网梁索支护施工工艺 (1)打锚杆眼:打眼采用用规格为Φ28mm钻头,锚杆眼的位置要准确,眼位误差不得超过±100mm,眼向误差0~15°。锚杆眼深度必须与锚杆长度相匹配。打顶板眼时必须在临时支护的掩护下操作。打眼的顺序:必须按由外向里先顶后帮的顺序依次进行。 (2)安装顶板锚杆:挂好网,上好钢带梁,锚杆穿过托盘孔内,用锚杆顶住树脂锚固剂穿过钢带梁眼孔和网片,送至眼底,用专用转换套筒将锚杆螺母与锚杆机连接,开动锚杆机带动杆体旋转将锚杆旋入树脂锚固剂,对锚固剂进行搅拌,直至锚杆达到设计深度,搅拌25~30s,并顶推91~180s方可拧紧螺帽。

掘进工作面临时支护作业流程

掘进工作面临时支护作业流程 为进一步规范掘进工作面临时支护作业流程,提高顶板管理水平,经与相关领导结合,现对掘进工作面临时支护作业流程进行规范如下: 一、岩巷掘进工作面 1、岩巷掘进工作面临时支护流程如下: 验炮→敲帮问顶(工器具、材料准备)→初喷浆→临时支护→拱部锚杆支护。 2、岩巷掘进工作面临时支护形式:弧形前探梁或钢管前探梁。前探梁必须有一定备用量,其备用数量、备用材料规格等必须在作业规程中明确。 3、工作面验炮后验收员初步校验巷道尺寸,校验巷道尺寸时必须站在永久支护下进行,采取比对上一循环初喷浆尺寸方式进行校验。 4、工作面初喷浆时,锚喷工按照验收员要求进行喷浆,验收员负责观察照灯以把握巷道初喷浆尺寸。 5、工作面初喷浆后进行临时支护,而后验收员详细校验巷道尺寸并划轮廓线,对于初喷浆尺寸偏小的,采用风镐开挖至设计尺寸,而后撤除前探梁进行补喷;对于初喷浆尺寸偏大的,直接撤除前探梁进行补喷。巷道补喷后,及时采用前探梁进行临时支护。 6、工作面临时支护后及时进行永久锚网支护,工作面永久及临

时支护方式、最大空顶距、最大控顶距、循环进尺等必须在作业规程中明确。 7、如工作面验炮后,因交接班、设备原因、材料原因等不能及时初喷浆时,必须采用前探梁进行临时支护,避免工作面悬顶时间过长。 8、严禁单独采用喷射混凝土作为临时支护。锚喷巷道遇断层破碎带、地质构造带、揭穿煤层或爆破后围岩破碎时,可初喷一层30~50mm厚混凝土封闭围岩,防止风化。喷射混凝土可作为一项辅助临时支护与其它形式的临时支护一起使用。 二、煤巷掘进工作面 1、煤巷掘进工作面临时支护流程如下: 割煤→敲帮问顶(工器具、材料准备)→临时支护→顶部锚杆支护。 2、煤巷掘进工作面临时支护形式:机载临时支护或单体柱配合π型梁或钢管前探梁。前探梁必须有一定备用量,其备用数量、备用材料规格等必须在作业规程中明确。 3、煤巷掘进工作面推广使用机载临时支护,机载临时支护装置支护后两侧距巷帮大于400mm时要有其它辅助临时支护措施。 4、使用单体液压支柱配合金属梁临时支护时,金属梁排距、单体液压支柱间距、柱压等要在作业规程中明确规定,同时要采取可靠的防倒防滑措施。 5、在2502工作面下顺槽及2502工作面上顺槽进行临时支护试验,

煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措施

编号:AQ-JS-06687 ( 安全技术) 单位:_____________________ 审批:_____________________ 日期:_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措施Classification of coal seam working face roof, mechanism of roof fall and treatment measures

煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的 机理及处理措施 使用备注:技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解,进而形成更加科 学的技术安全观,并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施,最终达到提高安全性的目的。 1煤层的顶底板 煤层的顶底板是指煤系中位于煤层上下一定距离的岩层,按照沉积顺序,在正常情况下,位于煤层之下,先于煤层生成的岩层是底板;位于煤层之上,在煤层形成之后的岩层叫顶板。由于沉积物质和沉积环境的差异,顶底板岩层性和厚度各不相同,在开采过程中破碎,冒落的情况也就不同,了解这些岩层的岩性特征、厚度、层理及节理发育程度,强度及含水性等,对确定顶板管理和巷道支护方式均有重要意义。 根据顶底板岩层相对煤层的位置和垮落性能,强度等特征的不同,从上至下顶板划分为基本顶(老顶)、直接顶、伪顶三个部分;底板分为伪底、直接底及老底三个部分。不过,对于某个特定的煤

层来说,其顶底板的这六个组成部分不一定发育俱全。可能缺失某一个或几个组成部分的岩层。 1.1煤层的顶板 1.1.1伪顶:是紧贴煤层之上的,极易随煤炭的采出而同时垮落的较薄岩层,厚度一般为0.3~0.5m,多由页岩、炭质页岩等组成。 1.1.2直接顶:是直接位于伪顶或煤层(如无伪顶)之上岩层,常随着回撤支架而垮落,厚度一般在1~2m,多由泥岩、而岩、粉砂岩等较易垮落的岩石组成。 1.1.3基本顶:又叫老顶,是位于直接顶之上或直接位于煤层之上(此时无直接顶和伪顶)的厚而坚硬的岩层。常在采空区上方悬露一段时间,直到达到相当面积之后才能垮落一次,通常由砂岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石的组成。 1.2煤层底板 1.2.1伪底:直接位于煤层之下的薄层软弱岩层,多为炭质页岩或泥岩,厚度一般为0.2~0.3m。 1.2.2直接底:直接位于煤层之下硬度较低的岩层,厚度一般由

锚杆支护技术在三软煤层中的应用

锚杆支护技术在三软煤层中的应用 【摘要】三软煤层指煤矿开采中遇到的软的顶板岩层、主采煤层和煤层底板岩层,煤层裂隙发育构造复杂,给掘进巷道及安全生产管理带来很大难度。本文通过工程实例介绍了三软煤层支护特点,并探讨了三软煤层巷道锚杆技术的有效应用。 【关键词】锚杆支护施工技术三软煤层 1 工程概况 蔚州矿业公司郑沟湾矿郑沟湾井位于河北省蔚县矿区,井田面积2.6平方公里,煤层厚度为1.6—2.6米,平均厚度2.1米。矿井开拓方式为混合式单水平开拓,采用混合式通风,采煤方法为走向长壁式全部跨落法。现矿井掘进支护推广使用锚杆支护。 2 三软煤层巷支护的特点 在“三软”煤层巷道的锚杆支护中,充分利用锚杆支护对锚固区内岩石的夹持和加筋作用有效的改善围岩体的力学性能,提高岩体的内聚力、内摩擦力和岩石的残余强度,同时利用支护过程中顶板、两帮、地板的变形相互联系、相互影响的作用机理,通过锚杆支护把一定范围的帮、顶岩石连接形成一种承载和抗变形结构,以达到控制巷道底臌,减少巷道围岩变形的目的。 3 锚杆支护选择 根据煤层回采工作面的巷道矿压观测结果,受采动影响时,工作面超前支撑压力影响范围为40米,压力值10.33MPa,支撑压力峰值在工作面前方15米左右,压力值14.99MPa,侧向支撑压力值距煤帮3~5米,两帮煤体挤压破坏值0.6~0.9米。 4 锚固方式的选择 顶板完整,压力不大时,采用端锚支护,设计锚固力≥60KN,杆体选用圆钢或螺纹钢。如果顶板较完整,压力较大,采用全长锚固支护。当顶板完整,稳定性好,巷道压力不大时,采用单体锚杆支护;如果顶板较完整,巷道压力较大时,采用桁架钢带锚杆联合支护。巷道帮锚杆采用树脂锚杆支护。 5 锚杆支护参数的选择 本掘进工作面掘宽2.8米,掘高2.5米;煤层伪顶为0.3~1.3米厚灰色页岩,直接顶为3.0~5.0米灰色细砂岩与粉砂岩互层,故顶锚杆支护主要起悬吊作用,计算侧压采用自然平衡拱法作为锚杆支护参数设计的理论模型。

掘进临时支护方式

掘进临时支护方式规定 一、临时支护的结构 采用金属前探梁作为临时支护,前探梁为2根4m 长3寸加厚钢 管,在每根前探梁前端增加一套折叠梁,该梁正常工作状态为垂直使 用,上面有3组T型挂钩,用于安设逼帮板,逼帮板规格根据现场巷 (依据为L≥K-1,其中L为为逼帮板长度,K为巷道宽度),道宽度确定, 居中放置,厚度≥40mm,宽度≥200mm,折叠梁不使用时,可以折回 用专用护链水平固定在前探梁上,用4套特制钢卡(工字钢支护为特 制老虎爪)吊挂在前进左右帮第二根顶板锚杆上(工字钢支护在距梁 头1200±200mm位置上)均匀布置于工作面,前探梁顶部放置一块和 逼帮板规格相同的护顶板,随前探梁前移而前移。 二、安装工艺 一)机掘煤巷 1、割完煤后,将掘进机截割头落地,各操作手把打到零位,隔 离开关打到零位并闭锁(队干确认),并设专人监护;掘进机隔 离手把由每班专职掘进机司机交接,每次割煤完毕后将隔离手把 打至零位并取下固定销和隔离手把,由掘进机司机负责保管,其 他人员不得私自启动掘进机;专职检修时间内隔离手把由机电工 负责保管; 2、敲帮问顶:所有人员全部撤到安全地点,由当班班组长 站在安全可靠的永久支护下,用专用工具(不少于2m长6分钢管, 一头尖,一头扁)对顶、帮进行敲击,敲打点对点的距离不超过

600mm,凿掉所有的活煤活矸,跟班队干、安全员要对敲帮问顶进行监护,发现问题立即处理; 3、确认无危险后,将掘进机截割头上护罩安设好; 4、利用一块(厚度为≥40mm,宽度≥200mm,长度依据现场定)木板放在掘进机护罩和梯子上作为工作平台; 5、人员站在工作平台上将金属网和顶托梁(工字钢支护时为顶梁)托起,并将网花联,将前探梁迅速平行穿移至工作面,打开护链放下折叠梁至垂直位置,在跟班队干的监护下将逼帮板插入T型钢筋挂钩内,打好限位销(折叠梁下端前后水平晃动量<200mm即可),调整好护顶板位置,使护顶板处于最后一排永久支护和顶托梁(工字钢为顶梁)之间,打好前探梁防退销(防止前探梁向后滑移,必须保证每根前探梁上有一个防退销吃劲); 6、前探梁的悬臂段不得大于2.3m,最下面一块逼帮板以下裸露的煤墙高度不大于1.5m,防退销或限位销垂直安设,不用上开口销,穿过管卡的外露长度不少于100mm; 7、完成对迎面煤壁临时支护后,跟班队干要对临时支护进行检查,确认合格后方可进行下一步工序; 8、临时支护完毕后撤出人员,将掘进机退离工作面不少于5m,截割头落地并上好护罩,各操作手把达到零位,隔离开关打到零位并闭锁,由跟班队干确认,并清理好安全退路; 9、作业过程中跟班队干、安全员必须随时观察顶板的状况。二)炮掘煤巷

煤层工作面顶板的分类冒顶发生的机理及处理措施

煤层工作面顶板的分类冒顶发生的机理及处理措施 Revised by Hanlin on 10 January 2021

煤层工作面顶板的分类、冒顶发生的机理及处理措施1煤层的顶底板 煤层的顶底板是指煤系中位于煤层上下一定距离的岩层,按照沉积顺序,在正常情况下,位于煤层之下,先于煤层生成的岩层是底板;位于煤层之上,在煤层形成之后的岩层叫顶板。由于沉积物质和沉积环境的差异,顶底板岩层性和厚度各不相同,在开采过程中破碎,冒落的情况也就不同,了解这些岩层的岩性特征、厚度、层理及节理发育程度,强度及含水性等,对确定顶板管理和巷道支护方式均有重要意义。 根据顶底板岩层相对煤层的位置和垮落性能,强度等特征的不同,从上至下顶板划分为基本顶(老顶)、直接顶、伪顶三个部分;底板分为伪底、直接底及老底三个部分。不过,对于某个特定的煤层来说,其顶底板的这六个组成部分不一定发育俱全。可能缺失某一个或几个组成部分的岩层。 1.1煤层的顶板

1.2煤层底板 2采煤工作面顶板分类 根据工作面顶板冒落的难易程度,将顶板分为五类。 2.1易冒落的松软顶板。该类顶板的特点是煤层顶板是易垮落的松软岩层,回柱后顶板能立即冒落,且能填满采空区。这类顶板由于冒落比较充分,使位于裂隙带的老顶岩层,在回采过程中,很容易取得平衡,因而老顶的开裂,弯曲下沉,对工作面几乎没有什么影响,工作面来压比较缓和,无明显的周期压力,靠采空区一侧的顶板下沉量较稳定,顶板容易管理。

2.2中等冒落性的顶板。该类顶板的特点是直接顶,厚度一般小于煤层平等的6~8倍,其上部为比较坚硬的老顶,虽然回柱后直接顶随之垮落,但因厚度不大,不能填满采空区,老顶则置于悬露状态,当工作面推进一段距离后老顶才开始垮落,此时因采空区落差较大,致使工作面呈现周期来压状态,严重时可使采场切顶垮面。对于这类顶板应注意老顶的活动规律。 2.3难冒落的坚硬顶板。这类顶板的特点是老顶直接赋于煤层之上,或有一伪顶,无直接顶,由于老顶垮时采空区的落差太大,使工作面呈现明显的周期来压,工作面平时的下沉量及下沉速度较小,而当周期来压时下沉速度急剧增加,工作面顶板情况迅速恶化,应当注意及时采取措施。 2.4极难冒落的坚硬顶板。这类顶板的特点是煤层板为极其坚硬的整体性厚岩层,在采空区能悬露上万平方米而不垮落,当垮落时则能形成暴风,致使工作面造成垮面和严重破坏。 2.5可塑性弯曲的顶板。该类顶板的特点是直接顶,虽是具有一定厚度的坚硬岩层(如砂岩、石灰岩),但由于其中存在有平行于工作面的节理裂隙,采煤后顶板下沉,在移动过程中断裂成块,但仍互相挤在一起具有传递水平的能力,就像“砌体梁”一样,各岩块互相牵制而成平衡,随工作面推进顶板弯曲下沉接触底板。

界沟煤矿三软煤层综放开采

116 1 工作面概况 7222工作面为界沟矿井东翼采区72煤第一个回采面。其上方为7221工作面及第四系防水煤柱,其下方为7223设计工作面。左为采区上方保护煤柱,右为井田边界与采区边界界沟断层和界沟断层防水煤柱。煤层厚度3.5~7.0m,平均厚4.2m,倾角为4°~20°,平均10°。走向长1174~1245m,平均1209.5m;倾向长171.8~180.3m,平均176m。7222工作面采面标高在-415~-345m之间。工作面地面标高+26.8m;直接顶板为泥岩,厚度4~8m;直接底为泥岩,厚度1.0m。该工作面为单斜构造,163°~219°∠4°~20°,局部存在褶曲,小断层构造发育。根据三维勘探和上、下顺揭露有13条断层,将不同程度地影响工作面回采。 2 巷道布置及支护方案 工作面上顺为回风顺槽,巷道采用锚杆锚索联合支护(矩形断面),顶部锚杆布置6根φ22×2200m m 的全螺纹钢锚杆,加铁托盘,配合12# 长度为4100mm的槽钢梁,槽钢梁上方覆盖一层菱形金属网支护顶板,正常断面锚杆间排距为700×700mm;利用6根ф17.8×6400mm的锚索锚入直接顶,锚索间排距700mm。左帮采用规格φ22×2200mm的全螺纹刚锚杆配合180×105×8mm 的金属托盘支护。上覆3300×180×3m m 的钢带加塑钢网支护帮部;当顶板伪顶发育、遇断层时并岩性较差,采用工字钢棚配合以上支护方式支护巷道。巷道净宽4m,净高3.65m,净断面积 14.6m 2。 工作面下为运输顺槽,巷道采用锚杆锚索联合支护(矩形断面),顶部锚杆布置6根φ22×2200mm的全螺纹钢锚杆,加铁托盘,配合12#长度为4000mm和长度为1200mm两种槽钢梁交替搭接使用,槽钢梁上方覆盖一层菱形金属网支护顶板,正常断面锚杆间排距为700×700mm;利用5根φ17.8×6400mm的锚索锚入直接顶,锚索间排距700mm。左帮采用规格ф22×2200mm的全螺纹钢锚杆配合180×105×8mm的金属托盘支护。上覆3300×180×3mm的钢带加塑钢网支护帮部;当顶板伪顶发育、遇断层时并岩性较差,采用工字钢棚配合以上支护方式支护巷道。巷道净宽4.6m,净高3.65m,净断面积16.79m 2。 3 回采工艺 采用走向长壁后退式采煤法,沿底板回采,全部垮落法处理采空区。 界沟煤矿“三软”煤层综放开采研究 王 朋 吴 涛 (淮北市濉溪县五沟镇界沟煤矿技术科,安徽 淮北 235000) 摘要: “三软”煤层综放开采时,围岩变形量大,在生产过程中,设备易出现上窜下滑,端面煤岩易出现片帮、冒顶现象。针对回采过程中出现的技术难题,从回采巷道布置与支护方式、回采工艺、煤岩活动规律、设备稳定性控制等方面进行分析研究,确保了“三软”煤层综放开采的高效生产。关键词: “三软”煤层;综放开采;巷道布置;回采工艺中图分类号: TD823 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2012)28-0116-032012年第28期(总第235期)NO.28.2012 (CumulativetyNO.235)

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