枣庄矿业集团公司田陈煤矿魏振全刘孝栋
摘要:采煤工作面破碎顶板端面冒顶是影响安全及生产效率的重要原因,该文分析其内外因素,采取相应措施,加强顶板控制,降低冒顶事故,实现安全、高产、高效。
关键词:破碎顶板控制推进速度初撑力
田陈煤矿位于滕南煤田中部,主采3煤,采掘机械化率100%,目前实际生产能力1.8Mt/a。综采工作面主要布置在3下煤层,3下煤层顶板为泥岩或砂泥岩,易破碎,稳定性差,综采工作面顶板控制的关键是端面顶板的维护与控制,因为端面顶板基本属无支护区,是工作面顶板控制的最薄弱环节.找出控制方法.对安全生产有重大意义。
I端面冒顶的因素
1.1地质因素
煤与围岩的强度、节理、裂隙、断层、褶曲等地质构造是影响顶板稳定与否的内因;通常煤、岩层强度低,层理、裂隙发育,断层构造带是造成顶板岩层破碎易冒的重要因素。随工作面开采,煤层与围岩相对稳定的力学结构遭到破坏,顶板岩层应力通过煤层释放给底板岩层,若煤层强度低、易碎,顺板岩层应力无法或完全释放到底板岩层,从而导致顶板破碎。岩层的层理、裂隙是决定岩体强度的重要特征,层理、裂隙越发育,岩性越弱,强度越低,顶板岩层也越易冒落。断层、褶曲等地质构造带易造成顶板破碎、易冒,构造带与工作面夹角越小,揭露破碎带越宽,对工作面产生冒顶的影响也越大,断层落差越大;附近涨性构造裂隙越发达,岩性越松软,冒顶可能性也越大。
1.2端面距
若冒落程度用冒落范围占工作面总长的百分比表示,端面距越大,冒落程度随之增加(如图I)。但有的工作面梁端距近为零,仍发生不少冒顶,这说明端面距不是影响顶板冒落的唯一因素,它受诸多因素影响。
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1.3毛工作面推进速度
顶板冒落程度与工作面推进速度有直接关系,工作面推进速度增加,工作面支护速度也加快,减少了煤与围岩的变行,减少了工作面冒顶。田陈煤矿综采工作面1994-1995年平均日推进2m,端面顶板极难控制,冒顶事故经常发生,2001-2002年平均日推进达到6.2m,工作面冒顶事故基本杜绝。工作面推进速度越快冒落程度越小(如图2)。
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1.4支架初撑力
平均支护强度与冒落程度大致呈双曲线关系(如图3),且明显变化区间在250一300kN/m2之间,低于此阻力端面冒落急剧增加,高于此阻力,对端面冒顶的影响不大,如把支架平均支护强度控制在250一300kN/m2,就会减少端面冒顶。要保证支架的支护强度首先要确定支架初撑力,但实测表明,支架初撑力合格率平均只有70%左右,其主要原因:
(1)支架供液时间短,多支架同时供液;(2)泵站压力不足,阀及管路泄漏;(3)支架立柱、前梁千斤顶窜液;(4)支架上有浮煤、浮矸;(5)工作面底板松软;(6)泵站流量小,主管路内径细,供液不足。
1.5支护状态
良好的支护状态,会提高支架对顶板的控制能力,减少冒顶事故发生。由于采煤工艺不当,伪倾角掌握不好,造成运输机上窜下滑,支架不再垂直工作面,支架间呈台阶错茬,影响了支架支护状态;有时支架各立柱升柱不平衡,造成顶梁歪斜,不能平行支护顶板,形成顶梁与顶板线接触;有时出现歪架、咬架,调架不及时等,都会降低支架支护质量,导致顶板事故发生。
2破碎顶板的控制
2.1支架选型
煤层顶板不稳定,工作面尽量选择前梁具有伸缩性能的支架,采煤机通过后立即前移支架,支护刚暴露顶板时,伸出伸缩梁,最大限度缩小端面距。若煤壁折帮,可在煤机割煤前拉架,将支架前梁移至煤帮,即超前支护,在破碎顶板管理中也极为有效。
2.2顶板铺金属网
破碎顶板在进人顶梁上方时已很破碎,且在顶梁上方形成厚度不等的浮矸层,移架时,浮矸从架间及端面漏下,也可造成端面冒顶扩大;铺顶网能使破碎顶板形成一个整体,达到改善顶板之功效。顶网一般铺双层,这对顶板管理有以下好处:(1)防止架间、端面漏歼,改善顶梁与顶板的接触状态;(2)有利于提高平均支护强度及围岩刚度;(3)有利于防止煤壁少片帮,减少片帮深度。
2.3带压擦顶移架
当采用正常操作程序降架移架,很难保持破碎顶板的完整性时,应采取带压擦顶移架。移架时,先启动推拉千斤顶,再逐渐卸载,使梁与顶板保持一定的支撑阻力,带压前移。这样顶板不会出现明显松动,可有效控制顶板。
2.4安设初撑力保证阀
人工操作移架时,为提高移架速度,常因供液时间短,支架初撑力达不到额定初撑力。安设初撑力保证阀后,即使松开操作手把,支架仍可继续增压,直到达到额定初撑力后,才停止供液。
作者简介:魏振全男,助理工程师,现任枣庄矿业集团公药司田陈煤矿开拓科副科长,主要从事生产技术管理工作。
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