大倾角综放工作面开采技术研究

葛亭煤矿大倾角综放工作面开采技术研究编制：段西亮大倾角综放工作面开采技术研究一、矿井基本情况二、矿井地质、水文地质情况三、矿井生产建设情况四、大倾角综放工作面开采研究情况矿井基本情况葛亭煤矿位于山东省济宁市任城区境内，距济宁市区14km，行政区划属任城区二十里铺镇及长沟镇管辖。葛亭煤矿距济宁市区14km，交通发达，运输方便（见图1）,东、南有105和327国道，北有日东高速。连接京沪、京九两大南北铁路干线的新～荷～兖～石铁路，从南部15km处通过，设有济宁及兖州西站；京杭大运河在西南4km处向南注入南阳湖，为重要的水上运输通道。图1交通位置图矿井地质、水文地质情况1、井田地层2、地质构造及构造类型3、水文地质情况4、影响开采的其他因素矿井地质、水文地质情况一、井田地层矿井内地层自上而下有第四系、侏罗系上统蒙阴组、二叠系上统上石盒子组、下统下石盒子组和山西组、石炭系上统太原组、中统本溪组、奥陶系中下统。下统山西组为含煤地层中的主要含煤岩组，本组由砂岩、粉砂岩、粉、细砂岩互层、粘土岩、煤层组成，本组内含煤5层(1、2上、2下、3上及3(3下)煤层)，其中3煤层厚度大，储量丰富，为本区主采煤层，位于本组的下部。矿井地质、水文地质情况二、地质构造及构造类型矿井处于济宁煤田鲁西南断块坳陷区的济宁地堑西侧。全矿井明显表现为一近南北向的向斜褶曲，区内主要发育有近南北向断层，构造类型为复杂偏中等（见图2）。井田内落差10m以上的大中型断层89条，其中落差大于100m的12条，50~100m的12条，20~50m的32条，10~20m的33条。根据三维地震勘探和实际揭露资料，井田内共发现陷落柱13个（均不导水）其中3煤发现10个，最大的陷落柱X1在工业广场西南侧，在3煤处表现为一长轴250m，短轴170m的椭圆。回采工作面揭露7个。矿井地质、水文地质情况图2矿井构造示意图矿井地质、水文地质情况三、水文地质情况葛亭煤矿位于区域水文地质单元的西北部，西、北界均为奥灰隐伏露头，奥灰属Ⅱ级中等富水区，是煤系各主要含水层的补给水源，为本矿井的补给边界。主要含水层组有六个，自上而下依次为第四系砂层、3煤顶底板砂岩、三灰、岩浆岩、十下灰和奥灰。目前矿井正常涌水量442.4m3/h，矿井最大涌水量479.8m3/h。矿井地质、水文地质情况四、影响开采的其他因素1、可采煤层顶、底板岩性3煤层直接顶板为粉砂岩，厚度2.04m，为较稳定顶板；老顶为中砂岩，厚17m；底板以泥岩为主，厚1.45m，属不稳定～较稳定底板。2、瓦斯3煤层瓦斯相对涌出量1.791m3/t，属低瓦斯矿井。3、煤尘爆炸性及自然发火倾向性3煤层爆炸指数40.87%，3煤层自燃发火等级为Ⅲ级，3煤层最短发火期31天。4、地温及地应力位于地温正常区，平均地温梯度1.49°C/100m；由于矿区大断层发育，裂隙发育，岩层破碎，原始构造应力已有所释放，应力以大地静力场型为主。矿井生产建设情况1、矿井于1999年2月6日正式开工建设，2001年1月10日正式移交生产管理，设计生产能力60万t/a，服务年限51.1年，当年生产原煤106万t。2006年核定生产能力120万t/a。现开采煤层为3、16层；其中3煤层，平均厚度6.35m，最大倾角53°。截止到2009年底矿井累计生产原煤1200余万吨。现生产工作面为330采区的3301工作面。2010年4月-6月矿井回采的2313工作面最大倾角达到49°，并实现了安全生产。矿井生产建设情况2、矿井开拓布置。矿井采用了立井开拓，水平大巷、采区上、下山开拓布置方式。第一水平为-386m水平，从井底车场开拓了－386m水平的东、西翼大巷。第二水平-500m水平，从-386m水平东翼轨道大巷通过主、副暗斜井延深至－500m，在-500m水平布置了-500m水平大巷。从各水平大巷掘进采区车场和上下山布置了各采区。矿井生产建设情况3、通风方式。矿井采用立井开拓，中央并列式通风，通风方法为抽出式，副井进风，主井回风。大倾角综放工作面开采技术研究一、2313工作面情况1、工作面情况2313工作面是230采区西翼下山第四个回采工作面，工作面面长65m（平距），推进长度328m，煤厚平均6.5m，煤层倾角32°-49.0°，平均40°，基础储量19.4万吨。大倾角综放工作面开采技术研究2、工作面装备：ZF4200/16/26型低位轻型放顶煤液压支架52架，MG150/368-WD型大倾角交流变频调速电牵引采煤机一部，SGZ-630/264型前、后部刮板运输机各一部。大倾角综放工作面开采技术研究3、采煤方法工作面采用倾斜壁式后退式综合机械化放顶煤采煤法，割煤高度2.3m，放煤高度4.2m,采放比为1:1.83，割煤深度为0.6m。放煤采用“两刀一放”,双轮顺序放煤,放煤步距1.2m。工作面老顶初次来压后开始放顶煤，距停采线10m时停止放顶煤。大倾角综放工作面开采技术研究4、工艺流程割煤(机尾向机头)→移架→空机返回→推前部运输机(机头向机尾)→拉后部运输机(机头向机尾)→采煤机斜切进刀割煤→移架→空机返回→推前部运输机→采煤机斜切进刀→放顶煤→拉后部运输机(机头向机尾)。大倾角综放工作面开采技术研究5、工作面生产情况工作面自4月2日开面试生产，至6月14日撤面创条件结束，整个开采过程实现了大倾角安全生产。工作面共回收煤炭16.94万吨（4月份开始生产26天产量57533吨，5月份生产26天产量88800吨，6月份生产7天产量23100吨），资源回收率达到87.3%。其中5月份生产天数26天产量达到8.88万吨（按30天计算超过10.25万吨），最高日产3828吨（5月26日），平均日产3415吨，工作面回收率达到91.2%。大倾角综放工作面开采技术研究二、大倾角工作面生产存在主要问题（一）顶板管理方面1.工作面极易漏顶出现这种情况的原因主要有：⑴支架出现咬架、挤架、超高、错台等现象时容易造成工作面顶板漏顶。⑵工作面顶板周期来压或遇到断层构造等造成顶板破碎导致面前漏顶。⑶支架后部放煤过度或因架间间隙过大、支架尾梁掩护不利等因素造成漏煤导致漏顶。⑷支架初撑力不够造成控顶不及时。⑸工作面片帮控制不及时，顶煤从面前漏开导致漏顶。大倾角综放工作面开采技术研究（一）顶板管理方面2.端头管理难度大大倾角工作面采用伪斜开采控制运输机和支架的下滑，造成下端头支架与巷道端头支架形成一定的夹角，当夹角较大时，造成间隙过大，控制不力时容易造成漏顶。大倾角综放工作面开采技术研究（二）工作面支架极易失稳倒架和下滑通过统计分析认为大倾角放顶煤液压支架在工作面的失稳、倒架及其趋势主要有以下几种：整体向下倾倒、支架前部下滑、支架后部下滑、支架整体下滑、支架底部下滑导致支架向上倾倒、支架前端顶梁向下低头、支架前端顶梁向上抬头等。从影响因素来看，影响综放支架失稳倒架的主要因素有综放面地质条件、综放支架本身特点、综放面围岩本身特点、采煤工艺以及人为管理因素等五个大的方面。大倾角综放工作面开采技术研究（二）工作面支架极易失稳倒架和下滑第一，大倾角综放工作面地质条件对综放支架稳定性的影响是客观的，这些因素主要表现在：1、工作面倾角的影响。2、顶板破碎局部冒顶影响。大倾角综放工作面开采技术研究（二）工作面支架极易失稳倒架和下滑第二，液压支架本身特点也会影响到支架在使用过程中的稳定性，主要表现在以下三个方面：1、支架初撑力及工作阻力的影响。2、液压支架本身故障的影响3、支架本身有无防倒防滑设置大倾角综放工作面开采技术研究（二）工作面支架极易失稳倒架和下滑第三，大倾角综放面围岩本身特点也是影响支架稳定性的主要因素之一。1、采高影响。2、综放面冒顶片帮的影响。3、松软底板(或留底煤)的影响。大倾角综放工作面开采技术研究（二）工作面支架极易失稳倒架和下滑第四，综放面的采煤工艺也是影响综放支架稳定性的重要因素。1、综放开采的顺序与工艺对工作面生产设备稳定性的影响。2、工作面布置方式也可以影响到综放支架的稳定性3、大倾角放顶煤开采的顶煤运移规律对支架的影响大倾角综放工作面开采技术研究（二）工作面支架极易失稳倒架和下滑第五，人为管理因素对综放支架稳定性的影响主要体现在工作面现场使用管理技术和操作水平两个方面：1、管理技术因素主要体现在支架管理制度的制定和管理方面。2、操作水平因素主要体现在支架具体使用和操作人员的操作习惯、操作方式和操作过程三个方面。大倾角综放工作面开采技术研究（二）工作面支架极易失稳倒架和下滑根据以上分析，要想保证大倾角条件下液压支架的稳定，不出现下滑与倒架现象，需要在以上五个方面进行控制。综放面地质条件是客观存在的，需要对其进行全面的掌握，从而制定相应的开采方案。在支架的本身影响因素方面，在液压支架已经选定、支架初撑力和工作阻力已定的情况下，必须降低液压支架的故障率。另外还需要在人为管理因素、综放面围岩特点以及开采工艺等方面进行综合考虑，从而确定复杂条件大倾角综放面支架稳定性的控制方案。大倾角综放工作面开采技术研究（三）前、后部运输机下滑工作面倾角大，前、后部运输机下滑力大于摩擦力，导致前、后部运输机下滑。前部运输机下滑造成支架推移连杆向下侧摆，拉移支架时使支架向下侧摆错动，使工作面支架前梁错台甚至出现咬架现象。后部运输机下滑使后部拉移油缸出现侧向力，易损坏油缸，并且使支架尾梁向下侧滑，容易导致咬架。大倾角综放工作面开采技术研究（四）采煤机电缆下滑采煤机电缆采用U型拖移槽，当采煤机自上端头向下割煤时，采煤机电缆拖移装置折弯处在采煤机上侧，若无防滑措施，当折弯段至采煤机段过长，电缆拖移下滑力超过摩擦力，采煤机电缆将急速下滑，致使电缆拖移跑出电缆槽甚至撞伤、擦伤下侧人员，或者使电缆拖移进入前部运输机，造成事故。大倾角综放工作面开采技术研究（五）现场管理难度大1、煤矸极易滚落伤人2、增添、回撤支架工序复杂，难度大大倾角综放工作面开采技术研究三、采取重要措施（一）回采工艺上采取的措施1、改变顺槽布置层位，制造工作面下端头留设防倒弧。2、工作面采用伪倾斜开采。3、严格执行由上而下单向割煤。4、采取由上而下单向移架。5、由下而上单向推（拉）移运输机。大倾角综放工作面开采技术研究三、采取重要措施（二）顶板管理方面1、严格控制割煤高度2、加强下端头支架管理3、及时支护顶板、煤壁4、精确预测预报工作面老顶来压大倾角综放工作面开采技术研究三、采取重要措施（三）支架防倒、防滑1、支架防倒防滑设施2、严格控制采高，顺平顶、底板，保证支架初撑力。3、坚持带压移架，减少空顶时间。4、加强端头支架防倒、防滑。大倾角综放工作面开采技术研究三、采取重要措施（四）采煤机、运输机防滑1、严格采煤机操作程序作业。2、前、后部运输机安设防滑油缸3、前部运输机安设防侧翻油缸大倾角综放工作面开采技术研究三、采取重要措施（五）安全管理1、防煤矸伤人安全措施2、增添、回撤支架安全措施谢谢大家