小研杨庄矿采空区的技术处理

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小研杨庄矿采空区的技术处理插图

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  小研杨庄矿采空区的技术处理

  1.引言

  Ⅲ532 综采工作面为Ⅲ53 采区西翼首采工作面,该面走向长度700m,倾斜长度130m。采深约293m,工作面煤层厚度0.5~3.09m,平均厚度2.5m,煤层倾角10~18°,平均约15°,煤层直接顶为泥岩,0.3~1.0,平均0.5m,总体为外部厚,里部薄,切眼及初期回采厚度为0.3~0.5m。老顶为闪长玢岩,厚度12~20.22m,平均16m,在闪长玢岩底部有少量的天然焦,厚度在1.0 左右,不稳定。煤层底板为泥岩,平均厚度为9m。由于4、5 煤层相距较近,在回采过程中,局部地段4 层位火成岩构成5 煤的直接顶板。就Ⅲ53 采区而言,采区西翼4 层火成岩厚度绝大部分在15m 以上,范围走向约800m,倾斜长约1200m,在上部4、5 煤层层间距仅0.5m 左右,下部4、5 煤层间距1~2m;而采区东翼,4 层火成岩厚度大部分厚度也在15m 以上,范围走向约800m,倾斜长度600m,与采区西翼相比,4、5 煤层层间距较大,在3~12m 之间,大部分在4m 以上[1]。

  2.工作面巷道布置及回采工艺

  2.1 巷道布置概况

  ①工作面采用机、风、轨三巷布置方式,其中轨道巷因断层影响未能作为进料、进风使用,只作为排水路线。巷道为煤巷沿底布置,属五煤层,工作面上部为不可采边界;东北为采区上山保护煤柱;西南部到不可采边界;下部为Ⅲ534 工作面(未采区)[2]

  ②机、风、切眼概况[3]

  风巷:施工为工字钢棚支护,梁×腿=3.2×2.8m,棚距为500mm;

  机巷:施工为工字钢棚支护,梁×腿=3.6×2.8m,棚距为500mm;

  切眼:施工为锚带棚复合支护,宽×高=6.8×2.6m 的矩形断面。

  ③工作面及巷道布置平面图。

  2.2 回采工艺

  该工作面采用综采工艺,其支架及设备型号所示。

  3. 工作面初期开采状况及结果

  1、工作面于4 月2 日开始安装,5 月21 日工作面试生产,工作面回采初期(5 月21日-7 月8 日),推进20m,出煤11081 吨,无明显的矿压显现,工作面初撑力在泵压的60-80%。原因为:局部煤层较厚,加之煤层直接顶厚度变化大,造成部分支架超高,升不上劲,抵车、拉架困难。同时因工作面倾角大造成支架倾斜、夹架、爬架等现象,严重影响正常生产进度。后经采取针对性措施,如:安设防倒千斤顶、工作面提车、提架降低采高,对工作面局部超高段支架顶梁上装木垛等[4]。经实施,效果明显,工作面于7 月8 日恢复正常生产,但由于工作面煤层基本顶为火成岩,厚度大,硬度高,没能及时冒落,而直接顶较薄,造成采空区大面积悬顶,支架初撑力及工作阻力无明显变化,顶板无来压趋势,对安全构成很大威胁,尤其上端头段,天然焦厚度大,致使工作面超高在4m 左右,给工作面安全管理带来很大困难[5]。

  2、截至7 月18 日,风巷推进62m,机巷推进35m,工作面仍无明显老顶来压(垮落)征兆,经集团公司与矿研究决定工作面停采,同时研究制定深孔控制爆破方案,对采空区顶板进行强放。为钻场及钻孔布置平面示意图,为钻孔设计布置剖面示意图[6]。

  4.观测结果及分析

  爆破后,根据集团公司要求,工作面继续向前回采。工作面共向前推进5m(其中2.2m使棚),推进5 米期间压力显现不明显。8 月13 日8 时,采空区中下部开始较大面积的`局部剥离跨落,如所示。从14 到28 架的大块冒落,冒高在1 倍采高以上,面积1197.81m2;从35 到54 架的大块冒落,冒高在1.5 倍采高以上,面积1809.05m2,局部剥离冒落总面积为3006.87m2,则采空区冒落率为36.94%。工作面下部1-13 架斜弧形悬顶20m,14-28 架的支架后方呈大块状冒落,面积为1197.80m2;中下部29-39 架悬顶未落,面积为507.53m2;工作面上部55-86 架老塘完整悬顶未落,面积为3502.29m2。

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