近距离煤层开采

1、浅谈马口煤矿极近距离煤层采空下开采设计&商要对马口煤矿极近距离煤层采空下开采设计进行分析,并 通过生产实践总结出一套可靠的采掘安全保障系统，形成了一套完整 的极近距离煤层采空下开采技术，对近距离煤层开采具有指导作用， 具有广阔的推广应用前景。关键词极近距离煤层;采空区下;巷道布置;开采技术。马口煤矿404盘区13层于2010年底开采结束，为保证盘区正 常接替，必须开采404盘区下部13”层。404盘区13=层与13已属极 近距离煤层，层间距不稳定。我矿从科学合理的盘区开采设计到首采 面13吧层8402工作面掘进、开采的成功完成，总结出宝贵的理论基 础和实践经验，形成一套完整的极近距离煤层采空下

2、开采技术。1、盘区概况层404盘区所处的开采水平为1185水平，上部13层均已回 采结束，盘区走向长度1161m,倾斜长度480615m。煤层厚度 1.8nT3.ini,平均厚度2.6m,煤层倾角1。一5。，平均3。，13”1和 13心煤层层间距1. 0m、2. 5m,平均2m。404盘区内地质构造复杂，有陷落柱2个，断层分布较密集。13层顶板为砂岩，层理、节理发育，稳定性差，掘进和回采时顶板不易 维护，易发生冒顶事故。2、开拓方案说明2. 1盘区巷道布置13层盘区8402综采工作面顺槽巷道采用内错距布置方式。如图1所示。2.2下顺槽内错距的确定13层受上覆13=层采空区及层间距的影响，根据上

3、部采空区塌 落稳定后采空区及巷间煤柱的压力传递范围，选择13扣层工作面与 131作面内错式布置。根据顺槽平巷矿山压力显现规律，13扣层顺 槽在其与13层层间距确定的情况下，应布置于压力的传递影响角以 外，压力影响角与煤层倾角、层间岩石性质有关，一般情况下当煤层倾角小于25时，压力影响为2545, 13层上覆13=层煤层倾角 一般为1V,所以上下顺糟内错距应按水平煤层压力影响范围公式 计算：LMH tgO式中L 上下顺槽内错距，米；H13与层间距，米，取2米；。压力影响角，度，取35。LMH tgO = 2 tg35 = 1.4 米根据上述公式计算及马口煤矿13=层与13层层间距及岩石性 质情况

4、，以及根据矿压观测沿走向上13层巷道对13层巷道布置 影响，最终确定上下顺槽净煤柱为5米，如图2所示：13一540213一?4?2，;平均2米P 米，13 一 钮0213初02?米I4 74 43、首采面8402工作面开采情况3. 1 13层8402工作面基本概况13层8402工作面相对上部13=层8402工作面内错布置，两顺 槽均内错5m,工作面走向长度560m,可采长413m （保护煤柱147m）, 工作面倾斜长度130m。3.2首采面8402工作面掘进情况2. 1实体煤下巷道掘进情况8402工作面上覆采空区段为1089ml205m,在非采空区段巷道掘 进时皮带巷高度为2. 6m,宽度为4

5、. 5 m,回风巷高度为2. 6m,宽度 为3. 8m,两巷均沿13层顶板掘进，支护形式为锚杆网、锚索联合 支护。切巷宽8m,高2.6m,锚杆、锚索联合支护。3.2.2采空区下巷道掘进及维护由于13层与属极近距离煤层，且层间距极不稳定，其中 200m范围采空下13心层与13-层间距0. 5nT2. 0m,平均1. 5m,所以 巷道掘进时采用留设13虹。顶煤掘进，支护采用锚网和工字钢棚联合支 护。巷道在采空区范围下掘进时压力显现非常明显，在5402巷具体 表现为：所留设的顶煤由于节理裂隙发育，整体性差，加之顶板压力 大，顶煤相当破碎，顶煤边掘边冒，掘进时随掘随冒，冒顶长度总计 为100m,冒顶宽

6、度为1.0nT2. 5m高度为0. 4、1. Im；能留住的顶煤处, 由于顶煤已破碎，托于工字钢棚上方，压力显现：工字钢棚梁有变形。为了提高近距离煤层留顶煤复合顶板巷道顶板的稳定性，我矿在 极近距离煤层巷道13层5402巷首次进行了小孔径全长锚固螺纹钢 锚杆试验，该试验不仅实现了锚索和锚杆支护机具统一采用气动锚索 钻机，大大提高了锚杆支护的安全可靠性，而且由于对锚固区的围岩 整体约束，使锚杆支护系统刚度大大增强，有效的控制了顶板变形。 为了解决锚杆托板压烂、锚杆螺帽压飞、锚杆杆体被拉断带来的支护 及安全问题，我们采取了打2.0m短锚索加强支护的措施，支护能力 大大提高，支护效果非常理想。针对棚

7、梁压弯严重的现象，我们及时把棚距由0. 8m改为0. 5m, 在压弯的棚梁下支设单体液压支柱和木桩防止变形加剧。同时主动掌 握近距离煤层矿压显现特点及动压规律，在掘进巷道中每隔100m安 装一块压力盒和没50m设一组顶板离层仪，定期观测压力与离层显现 情况，发现压力大时，及时采取措施进行处理。通过以上支护工艺变更后巷道维护虽得到了一定的改善，但由于 留设的顶煤节理裂隙发育，整体性差，加之上覆采空冲击压力的影响, 仍经常发生顶煤边掘边冒的现象。为了更主动的超前解决巷道维护问 题，我矿采用马丽散聚合产品对巷道顶煤进行超前加固，超前注入马 丽散后，顶板的整体性得到加强，有效的防止了冒顶的发生，巷道矿

8、 压显现明显减少。新技术的不断使用保证了巷道的安全掘进，简化 了施工工艺，减轻了工人的劳动强度，提高了巷道的单进水平，为 8402工作面按期圈出及安全顺利回采打下了坚实的基础。3 8402工作面回采情况13层8402工作面从2012年4月10日正式生产，现已顺利回采90d,总进度413m,工作面经历了从实体煤下一采空区下一实体煤 下的安全回采，累计总产量19万t,平均日产2080t,最高日产2600t, 最高月产7万t,最低月产5万t。3. 3. 1采煤方法工作面采用单一长壁后退式综合机械化开采方法，全部跨落法辅 助人工强制放顶管理顶板。工艺流程为：单向割煤，尾部斜切进刀一 上行割煤一推溜一移

9、架，下行清煤。3. 3. 2工作面设备配置采高选择：本工作面在开采上覆实体煤段时，见顶见底，采高 2.6m；开采上覆采空区段时，见底留顶，保证复合顶板厚度2. 5m, JKiWj 2. lmo支架选型：根据开采层时的采高为2. 8m,留设顶煤厚度约 0. 5m可计算13层时每架支架所承受的最大静压力为上覆13=层顶 塌实时岩体冒落带及0.5m顶煤的重量之和，如图3所示。Pd二4.5X1.5X (0.5X1.35+9X2.5) =155. 4 吨/架上式中：4.5为支架接顶长度；1.5为支架宽度；0.5为留设顶 煤厚度；1.35为煤的容重；9为上覆13层顶板充填满13层采空 冒落带高度；2. 5

10、为岩石容重。若按1. 5的安全系数计算，则每架支架的支承能力应为233. It/架，换算可得每架支架的支承能力应大于2284. 38KNo所以本工作面选择ZZS5200/12/23支架可满足生产需要。3. 3.3工作面进上覆采空区下时的技术措施工作面进入采区前30m时，采高由2. 6m逐渐降低为2. 5m,留设 顶煤以保证顶板厚度在2. 5m以上；工作面进入采空区前20m时向煤 体打钢针，向煤壁打锚杆护帮，防止片帮，减少自由面；支架移架采 取紧跟采煤机前滚筒及时移架；把液压支架的大护壁板更换为小护壁 板，以减小机道空顶距离。工作面出采区前15 m时坚持及时移架，当进入实体煤后采用带 压移架；进

11、入实体煤后，逐渐加大采高至2.6m后，更换小护壁板为 大护壁板。3. 3. 4工作面矿压显现情况8402工作面在实体煤下推进，支架阻力平稳，安全阀按周期来 压步距28m-35m均匀开启；当工作面推进到上覆采空区前20m至进入 采空前7m时，工作面及巷道片帮严重，顶板压力增大，局部破碎冒 落，支架阻力增大到30Mpa左右，安全阀8096开启；当工作面推进至 距采空区边界7m时，工作面进入煤体的塑性变形区，顶板压力变小, 煤壁片帮现象减轻；当工作面完全推进至采空区下后，顶板压力小， 煤壁平直，截齿牙痕明显，支架阻力平稳，安全阀很少开启；当工作 面推进至采空区范围外15m时，压力显现与工作面进入采空

12、区时相 似，强度稍弱。3.3.5超前、端头支护管理超前支护采用DZ31. 5-28/100型单体液压支柱、1. 2m长兀型钢梁进行支护，在实体煤下支护长度两巷均为20m,双排支设，柱距0.8m。采空区下单体液压支柱直接支护在原支护棚梁下，5402巷超前支护60m,双排支设；2402巷超前支护30m,双排支设。在实体煤下安全出口处支护的原超前支护不能提前回取，每循环 只能回取二根单体支柱。在采空区下原超前支护不变的情况下，增设 迈步式抬棚，抬棚支护方式为二对四梁，棚梁为11#工字钢，长度为0m,每对抬棚梁间距0. 3m,两对抬棚间距为血。移架与抬棚迈步 的关系为：当顶板比较完整时，先移两对梁的第

13、一组梁，回取支架与 抬棚之间的抬棚未架设的原支护棚梁、单体支柱，回取后，重新支设 在第二组梁的左（或右），错距0. 8m,再移架，依次往复；当顶板 破碎时，抬棚梁进行迈步前移，采取延续棚梁，抬棚棚梁与原支护棚 梁进入支架上方，在抬棚彻底进入采空区后，用回柱车将其回出。工作面上下端头支护均由工作面支架设至巷中，巷中至煤柱侧由 DZ31. 5-28/100型单体液压支柱、1. 2m长兀型钢梁均匀支设至支架与 煤帮中间，柱距0. 8m,支设范围为放顶线至煤壁线，每循环回一次。 工作面端头支架距煤帮小于0.8m时，端头将不采取加强支护，端头 支架至煤帮为0. 8m-2. 5m时，平行顺槽在支架与煤壁中

14、间支设一排单 体支柱，端头支架距煤壁1. 8nT2. 5m时，平行支架支设两排单体支柱, 其中在切顶位置必须支设两根关门柱。当进入采空区下顶板比较破碎 时，抬棚梁及原巷道支护棚梁进入支架上方，端头支护采用单体液压 支柱支设在原巷道支护棚梁下，每梁棚下支设一根，共一排。3.3.6通防综合管理138402工作面为一低瓦期工作面，但上覆采空区C0浓度超标,回采过程中对8402综采工作面采取均压防灭火措施，在2402巷口安 设均压风机并在2402与5402巷口安设均压风门；对13#-1层采空区 黄泥灌浆；在皮带巷与回风巷内对上覆采空区钻孔灌注氯化镁和马丽 散聚合产品，有效的的防止上覆采空区C0向工作面泄露，保证工作 面的安全生产。4、存在的问题巷道在采空区下掘进时的顶板支护不能有效的控制上覆采空的 冲击压力，支护破坏严重，巷道二次维护工程量大，回采时钢棚回收 率低。巷道的掘进时底板底鼓严重，虽然采取了向煤柱打中108mm的 钻孔卸压，但效果不明显。5、结语本项目研究成功后，将安全开采出404盘区13#-2层煤炭50万 t,该盘区开采结束后，可创经济效益1.5亿多元。首采面开采