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提高上限綜采工作面回采實踐

文檔作者：任印超，臧恒斷文檔來源：皖北煤電集團任樓煤礦綜采預備區(qū)		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年03月17日
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煤礦現(xiàn)代化 2010-r第6期 總第99期
1 概況
提高上限綜采工作面回采實踐
任印超，臧恒斷
(皖北煤電集團任樓煤礦綜采預備區(qū)安徽淮北235123 J
摘要提高綜采工作面上限在老塘出水、工作面周期來壓劇烈條件下，通過精確掌握周期來壓步距，
合理安排回采循環(huán)，迎峰開采，實現(xiàn)工作面快速、安全回采。
關(guān)健詞提高上限；老塘水；周期來壓；迎峰開采
中圖分類號：TD323 文獻標志碼：B 文章編號：1009—0797f2010)06—0013—02
任樓煤礦2008年度礦井原煤生產(chǎn)突破300萬t，其主采
煤層7煤，平均傾角l7。。由于主采煤層上方覆蓋290m左右
的厚松散含水層，特別是其底部3—24．4m左右的較穩(wěn)定的砂
礫石第四含水層，直接覆蓋在可采煤層露頭之上，對煤系地層
直接滲透補給，給淺部煤層的安全開采構(gòu)成了極大威脅。為確
保礦井安全生產(chǎn)，原設計留設了80m～100 m的防水煤巖柱，
壓煤1000余萬噸。為提高煤炭資源回收率，任樓礦與科研院
校一起對任樓礦縮小防水煤柱進行工程試驗研究，現(xiàn)已安全
地回采了原防水煤柱壓煤130余萬噸。中四采區(qū)的回采上限
由原設計的一350m水平上提至一300m水平，目前正在收作的
7240工作面就是中四采區(qū)南部跨采區(qū)(中二采區(qū))布置的提高
上限回采工作面，該面走向長1630—1640m，平均1635m；傾斜
寬75m，回采上限一300m；地質(zhì)儲量40I4萬t；下伏82煤局部
已回采。具體見下圖：
48．76m(南部)、42．96m(北部)。根據(jù)《任樓煤礦縮小防水煤柱
試驗研究報告》提出的采裂比和淮北地區(qū)兩帶高度經(jīng)驗公式
計算導水裂隙帶高度分別為39和38．5m (按平均煤厚2．49m
計算)，取最大值39m，可知本面導水裂隙帶發(fā)育高度距“四
含”底界最小垂距分別為9．76m(南部)、3．96m(北部)，因此
7240工作面防水煤柱最小留設42．96m是安全可靠的。如回采
冒落裂隙導通“四含”含水層，四含水最大越流補給水量可大
120m3／h。
2．2．2 頂板砂巖裂隙水及老頂離層水
本面煤系地層砂巖裂隙水不豐富。一般以靜儲量為主，易
于疏干。由于工作面下分層8：煤已部分回采，7 煤老頂局部存
在離層現(xiàn)象，賦存有一定積水，預計局部段存在一定的老頂離
層水。
2．2．3 灰?guī)r水
在7240工作面東側(cè)(即下側(cè))平距本工作面最小平距
100m處發(fā)育已治理的7222導水陷落柱，說明該區(qū)域巖溶及小
圖1 上提％40綜采工作面回采圖
2 影響7240上提綜采工作面回采的主要因素分析
2．1 地質(zhì)構(gòu)造影響
本工作面煤巖層呈近單斜構(gòu)造，本工作面在掘進過程中，
共揭露十條斷層(H=0．4—5m)及一處底鼓現(xiàn)象， 其中
F7240-3290。 50。-70。H=2．5m F7240—490。 70?！?0。
H=0．5~5．0m、F7~l-0—5162~190。 50。一70。H=4．0m，對工作
面回采產(chǎn)生較大影響。
2．2 工作面水文地質(zhì)因素影響
2．2．1 上覆新地層“四含”水
該面上覆“四含”厚度在0．1～8．0m之問，平均厚5．3m，單
位涌水量q=0．O0837L／s．m，為一弱含水層，補給水源不充足，以
靜儲量為主。7240工作面設計最小防水煤巖柱厚度分別為
51．06m(南部)、47．46m(北部)。根據(jù)風巷實際資料，本工作面
距“四含”底界最小垂距(即最小防水安全煤巖柱)分別為
構(gòu)造發(fā)育，7 22陷落柱雖然封堵效果良好，
但不排除小構(gòu)造導通灰?guī)r水的可能。
2．3 工作面布置對回采的影響
7240工作面是跨采區(qū)布置，工作面部分
位于8 煤采空區(qū)之上。由于本工作面部分
位于8 煤采空區(qū)之上，并下鄰7煤采空區(qū)，
因此頂?shù)装鍘r性已受到較大程度的破壞，巖
石抗壓強度下降，頂板差。另外本工作面傾
斜較短，僅75m，造成周期來壓步距長，來壓
顯現(xiàn)劇烈。
3 7240工作面設備配置
7~0工作面設計走向長1630～1640m，傾向長75m。工作
面使用設備：ZZ4400／17／35支架，共51架；運輸機SGZ764／2×
200；采煤機MG250／600一臺；轉(zhuǎn)載機SZZ764／160；破碎機
PLM一1000；皮帶機SSJ一150，2部，90T，一部。
4 7240工作面回采實踐
7240工作面于2007年11月開始回采，2009年2月回采
結(jié)束?；夭沙跗?，工作面壓力不大，每小班推進4～6刀，最高
單進為8刀／班，隨著回采的深入，工作面受8211工作面及
212集中軌道巷的影響，壓力明顯增大。當工作面回采至風巷
—55m、機巷j 一74m(即工作面推進50m±)時，從機巷采空
區(qū)老塘發(fā)生出水現(xiàn)象，初時水量2m3／h，水溫27℃ ；工作面推進
70m±時，水量增大至50m3／h±；工作面推進90m±水量減小
至10m~／h±；工作面推進115m±；水量又增大至70m~／h±，水
· 13 ·
煤礦現(xiàn)代化 2010年第6期 總第99期
溫26℃ ±，出水水質(zhì)永久硬度為42～50德國度，分析為四含
水越流補給水，工作面 水走向長約220m。2009年1月，工作
面采至風巷 點、機巷j 一20m時，工作面機巷老塘又發(fā)生出
水現(xiàn)象，水量在4～50m3&amp;amp;，出水水質(zhì)永久硬度為60～69德國
度，水質(zhì)硬度與純四含水硬度基本吻合，本次工作面出水走向
長約180m。
具體表現(xiàn)在：
(1)工作面兩次出水水量均表現(xiàn)為隨周期來壓而增大規(guī)
律，出水量出現(xiàn)反復狀態(tài)。
(2)工作傾斜長僅76m，工作面周期來壓較強烈。
(3)工作面煤壁側(cè)出現(xiàn)大面積偏幫、漏頂，頂板碎矸石順
著支架前梁落下。
(4)液壓支架壓力大，支架下沉，安全閥卸載，立柱無行
程，支架被壓死。局部高度不夠，致使采煤機無法通過，壓力表
顯示最大壓力在38 MPa以上。
(5)支架前梁部受壓嚴重，支架前梁千斤頂部分開啟。
7240工作面走向長、面短，地質(zhì)條件復雜，屬配采工作面，
工作面初采及第一次出水間，該面實行兩班生產(chǎn)，一班檢修。
回采時由于對工作面提高回采上限水文條件、地質(zhì)條件、設備
狀況認識不足，曾走過一定彎路，工作面周期來壓期間，支架
下沉，安全閥卸載、支架被壓死，生產(chǎn)非常被動。隨著回采的進
行，對周期來壓規(guī)律的認識逐步清晰，生產(chǎn)逐漸走向正?；?
工作面第二次出水期間，工作面平穩(wěn)開采，沒有出現(xiàn)支架壓死
現(xiàn)象。具體做法如下：
4．1 掌握周期來壓位置及來壓步距
從工作面回采實際情況看，周期來壓步距一般在23～
35m左右；當周期來壓來臨時，除工作面煤壁m現(xiàn)偏幫、掉頂
外，支架壓力表上數(shù)值一般都在30 MPa以上(支架每5架安
裝一塊壓力表)。
4．2 7240工作面實際回采過程中采取的措施
(1)加強礦壓觀測，為周期來壓做充分準備。加強工作面
壓力觀測，要求每班分三次：接班時、班中及班末，檢修班要每
隔2小時一次；發(fā)現(xiàn)壓力超過30 MPa，要及時報告區(qū)隊值班人
員及礦相關(guān)職能部門，采取預防周期來壓的措施；乳化泵的工
作壓力不低于30MPa，乳化液濃度不小于3％～5％；加強工作
面支架液壓系統(tǒng)維護，杜絕管路漏液、跑液現(xiàn)象；對損壞的安
全閥、壓力表要及時更換與修復；通過觀測分析7240工作面
來壓步距在23—28m。
(2)周期來壓來臨時，加強煤壁片幫和頂板管理。周期來
壓時，采取以下方法管理頂板：①提高支架初撐力，增大工作
阻力；② 安全閥卸載時，及時補液，并輔助單體支護；③ 發(fā)現(xiàn)煤
壁片幫，掉頂或工作面大面積切斷時，采取人工超前管理方法
管理頂板；④支架在移架時采取帶壓移架，嚴禁大起大落移
架；⑤嚴格移架質(zhì)量，并將護幫板、伸縮梁等升到位；⑥發(fā)現(xiàn)支
架架型不正規(guī)時，必須采用單體等進行輔助調(diào)架，確保架型正
規(guī)有力；⑦ 在工作面推進25m時，若未來壓前，采取在底板松
軟的地段下底梁，底梁采用2．8m工字鋼，每架兩根，均勻布
置，沿傾向鋪設；⑧頂板大面積切斷、支架壓死、工作面不夠高
煤機過不去等情況時，采用臥底、挑頂?shù)却胧┻M行處理。
5 7240提高回采上限工作面取得的成功經(jīng)驗
(1)精確掌握周期來壓步距。加強礦壓觀測，掌握周期來
· 14 ·
壓步距。一般工作面的來壓步距與工作面頂板巖性、工作面傾
斜長及開采循環(huán)等因素有關(guān)，所以一個工作面的周期來壓步
距需系統(tǒng)、定時觀測，才能取得科學數(shù)據(jù)。7240工作面通過大
量、系統(tǒng)觀測較好地掌握了工作面的來壓步距，為做好工作面
頂板及煤壁管理提供了技術(shù)依據(jù)。
(2)嚴格工程質(zhì)量，迎峰開采、強勢推進。加強工作面的
管理，注重工作面工程質(zhì)量，杜絕液壓元件“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)
象的發(fā)生，確保支架前兩立柱上線，運輸機平、直、穩(wěn)，使工作
面設備一直處于一種完好狀態(tài)。當周期來壓來臨時搶時間、抓
進度，加快工作面的推進，在支架還沒下沉前，快速推進，把周
期壓力“甩”到老塘側(cè)。2009年元月3日夜班(位置：j 點前
12．5m， 點前50m)，工作再次壓力顯現(xiàn)，工作面中部壓力明
顯，出現(xiàn)較大面積片幫掉頂，20架至35架安全閥開啟。采用快
速推進，開動采煤機強行推進，煤機緊貼支架前梁通過。在推
進兩刀后，壓力消退，工作面片幫掉頂現(xiàn)象消失。避免了因周
期來壓帶來煤壁片幫、漏頂事故的發(fā)生，保證了該工作面正常
生產(chǎn)。
(3)加強水路管理。7240工作面在回采過程中，總共出現(xiàn)
兩次大范圍的老塘出水現(xiàn)象，水質(zhì)均為四含越流補給水，受周
期來壓的影響時大時小，在第一次工作面出水期間，因?qū)咸?
水認識規(guī)律掌握不清，排水設備、管路(設計2寸的)不能滿足
要求，造成機巷積水，巷道下沉嚴重，給工作面下出口管理帶
來較大威脅。后來一方面通過掌握來壓步距與出水量的關(guān)系，
提前分段做好水倉，另一方面把原排水管路更換為兩路4寸
管路及增大排水設備的方法，較好地解決、治理了工作面老塘
出水。
(4)合理設計、布局減小地壓影響。上提工作面一般在采
區(qū)生產(chǎn)后期設計布置，受提高高程的限制工作面面寬往往偏
小(傾斜寬多在lOOm以內(nèi))，工作面回時，周期來壓步距長，礦
壓顯現(xiàn)劇烈，在地壓比較大的礦井由為顯著，給工作面頂?shù)装?
管理帶來較大困難。
(5)提高綜采設備能力。7240工作面使用設備為ZZ440／17／35
支架(于2004年購置投放使用)，周期來壓時，經(jīng)常發(fā)生安全
閥開啟造成壓架事故。所以提高工作面支架工作阻力，加強工
作面支撐強度，會明顯減小周期來壓對工作面頂?shù)装寮懊簬?
的破壞，會大大提高丁作面回采效率。
總之，提高回采上限工作面遇到水、頂板事故較多，7240
工作面條件較為復雜，后期的成功回采，為類似條件的工作面
的回采，提供了寶貴的可借鑒經(jīng)驗。
參考文獻
f1] 孫寶錚，劉吉昌．礦井開采設計【M】．徐州：中國礦業(yè)大學出
版社．1986．
【21 張幼蒂等．采礦系統(tǒng)工程【M]．徐州：中國礦業(yè)大學出版社，
2000．
作者簡介
『11任印超(1982一)，男，安徽淮北市濉溪縣人，205年畢業(yè)
于安徽理工大學計算機系，助理工程師，現(xiàn)在皖北煤電集團任
樓煤礦綜采預備區(qū)從事綜采設備安裝、拆除、采煤技術(shù)工作。
l臧恒斷(1981一)，男，安徽碭山縣人，2005牟畢業(yè)于安徽理
工大學電氣工程系，助理工程師，現(xiàn)在皖北煤電集團任樓煤礦
綜采預備區(qū)從事綜采設備安裝、拆除、采煤技術(shù)工作。
(收稿日期：2010—7—17)

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