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1、刘庄矿井初步设计（优化） （8.0Mt/a）安全专篇 第七章 井下其它灾害防治第七章 井下其它灾害防治第一节 顶板灾害防治及装备一、影响矿山压力显现基本因素分析（一）地层及地质构造刘庄井田为全隐蔽含煤区，钻探所及地层由老到新依次有寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系和第四系。第四系松散层呈南薄北厚，厚度介于为 60550m。本井田位于淮南复向斜中的次一级褶皱陈桥背斜之南翼，基岩由原地系统与推覆体两部分组成：原地系统的次一级褶曲不甚发育，但推覆体的煤系内却发育有两向两背的不对称紧密褶皱。原地系统的总体形态为一轴向 NWW 的不对称向斜之西部转折端，北翼地层走向近东西，倾角浅陡深缓；南翼地层比较
2、平缓，大部分为推覆构造所切割，形态保存不完整；推覆体为阜凤逆冲断层的上盘，主要由寒武系和石炭、二叠系组成，该部分地层走向混乱，倾向多变，规律性不明显。地质勘探和三维地震资料综合表明：本井田共发现断层 207 条，其中正断层 199 条，逆断层 8 条。若按断层的最大落差大小划分，分别有大于等于 100m 的 12 条，小于 100m 而大于等于 50m 的 11 条，小于 50m 而大于等于 30m 的 21 条，小于 30m 而大于等于 20m 的 32 条，小于 20m 而大于等于 10m 的 57 条，小于 10m 的 74 条。原地系统的 F14F 5块段内共有断层 71 条，其中正断
3、层 66 条，逆断层 5 条。按落差大小区分：大于等于 100m 的有 6 条；小于 100m 而大于等于 50m 的有 8 条；小于 50m 而大于等于 30m 的有 18 条；小于 30m 而大于等于 15m 的有 39 条。此外，尚有落差小于 15m 而大于等于 5m 的断层若干条。根据刘庄矿井西翼三维高分辩率地震勘探报告，三维地震勘区内共解刘庄矿井初步设计（优化） （8.0Mt/a）安全专篇 第七章 井下其它灾害防治释各类断层 109 条，其中小于 5m 的断层 10 条，510m 的 27 条，大于10m 的 62 条。矿井构造复杂程度属于中等。（二）煤层及围岩特性本井田含煤地层为华
4、北型石炭、二叠系，其中二叠系的山西组与上、下石盒子组为主要含煤层段。矿井主要可采煤层为 13-1、11 -2、8、5 和 1 煤层。其平均厚度分别为4.24、3.29、2.54、4.24 和 4.20m。13 -1煤层煤质松软，11 -2和 8 煤层煤质中硬，各煤层一般含有 12 层夹矸。夹矸厚度多在 0.2m 左右，夹矸多为炭质页岩或泥岩。本井田主要可采煤层的顶板，除 1 煤层以砂岩为主外，其余均以泥岩、砂质泥岩为主，少量为粉、细砂岩。根据直接顶板的稳定性分类：泥岩属不稳定类，砂质泥岩属不稳定中等稳定类，砂岩属中等稳定稳定类。底板岩性大部分为泥岩、部分为砂质泥岩。由此可见，本井田主要可采煤层
5、除 1 煤层外，顶板岩石的工程地质条件均比较差，巷道支护和顶板管理较为困难。主要可采煤层围岩力学性质：泥岩、砂质泥岩抗压强度为1.77159.85MPa，易坍塌冒落。粉砂岩抗压强度为 9.61102.38MPa，砂岩抗压强度为 25.0298.12MPa，岩性致密坚硬，物理力学性质高，不易坍塌。底板岩性主要为泥岩、砂质泥岩，抗压强度低，岩性多松散且易破碎，巷道或工作面局部可能产生底鼓。本井田开采深度-1000m。可采煤层主要属缓倾斜中厚及厚煤层，根据煤层赋存特点，设计采用综采为主的采煤工艺、走向长壁与倾斜长壁相结合的采煤方法。全井田东区划分为一个水平，西区划分为两个水平，矿井一水平标高-762
6、m，西区二水平标高暂定为-900m，均采用上、下山开采。矿井东二（13 -1）采区东区为首采区，首采面为 121303 工作面，接替工作面为东二（11 -2）采区 121105 工作面。121303 工作面自 2006 年 10 月刘庄矿井初步设计（优化） （8.0Mt/a）安全专篇 第七章 井下其它灾害防治开始试生产，已于 2007 年 11 月回采结束，121105 工作面也已收作，截至2009 年 5 月，已回采 4 个工作面，目前正在回采东二（11 -2）采区 121102工作面。西区首采区为西三（13 -1）采区，装备 1 个 13-1煤层综采面。东区和西区各布置 1 个综采面，实现
7、矿井生产能力 8.0Mt/a。综上所述，结合潘谢矿区生产矿井以及本矿井东区的实际情况，西区开采时，预计矿山压力显现明显，需加强采场顶板管理和控制，确保安全生产。二、一般顶板冒落灾害的防治措施及装备（一）回采工作面的支护1回采工作面顶板管理方式的选择根据井田煤层赋存特点及开采技术条件，刘庄矿井采用倾斜长壁和走向长壁相结合的采煤方法。（1）东区东二（13 -1）采区煤层平均煤厚为4.01m；煤层倾角1518，平均16.5；煤层伪顶为炭质泥岩或泥岩，厚度01.34m，直接顶为泥岩或砂质泥岩，平均厚度7.27m，直接底为泥岩或砂质泥岩。 东二（11 -2）采区煤层平均厚度3.80m，煤层倾角平均16.
8、5；直接顶板为05.15m厚的砂质泥岩或细砂岩，伪底为厚度0.87m的碳质泥岩和0.45m的11 -1煤，直接底为泥岩。回采工作面采用走向长壁布置，一次采全高，全部垮落法管理顶板。综采面装备SL 500型采煤机、ZZ10000/22/45（D）型支撑掩护式液压支架、SGZ1000/1710型刮板运输机、SZZ1000/315型转载机、DSJ-1400/3450顺槽胶带机。（2）西区西区 13-1煤层首采块段煤层厚度平均约 4.95m，倾角 8左右，走向长度 14002000m，倾斜宽 19002100；顶、底板以泥岩和砂质泥岩为主，顶板类别属12，底板属a，开采条件与矿井东区首采区条件刘庄矿井
9、初步设计（优化） （8.0Mt/a）安全专篇 第七章 井下其它灾害防治类似。首采区回采工作面采用倾斜长壁布置，一次采全高，顶板管理方式与东区一致，采用全部垮落法。采区顺槽采用锚梁网加锚索支护，工作面开切眼采用锚梁网+单体支柱支护；准备顺槽采用沿空掘巷，留设 45m 煤柱。 2回采工作面支架的选型矿井回采工作面基本属“三软”采场环境。因此，要求支架必须能够实现快速移架、追机作业、及时支护，支架应具有良好的稳定性能，底座对底板的比压要小且受力分布合理，同时需具备高强的控制顶板和煤壁片帮能力。目前矿井东区已投入生产，通过对西区首采区顶底板岩石力学参数性分析，考虑到潘谢矿区支架应用情况，结合矿井煤厚、
10、采高变化大，顶板易于破碎等的特点、运输条件以及东区综采设备使用情况，鉴于西区首采区为矿井 C 组煤的接替采区，目前矿井东区在 C 组煤试生产的综采面设备运转良好，且使用的 ZZ10000/22/45 型支撑掩护式液压支架是根据本矿井地质条件设计制造的，因此设计确定西区首采区采用东区现有综采成套设备，不再另行选型。ZZ13000/27/60D回采工作面在生产中都必须遵守煤矿安全规程第 5458 条中的相关规定。3工作面端头支护及顺槽超前支护工作面端头支护采用单体液压支柱加金属铰接顶梁支护。工作面端头支架与工作面相同。工作面超前支护措施：顺槽均采用锚梁网加锚索支护，超前工作面20m 范围内，采用直
11、接在 M 钢带下用 4.5m 工字钢挑三排挑棚，2050m 范围内挑两排工字钢挑棚，50100 米范围内挑一排工字钢大棚或打点柱加强支护。ZT23200/18/35 型风巷超前支护支架（支架高度为：2.24.5m）机巷 ZT23200/18/35A 型机巷超前支护支架（支架高度:2.44.5m）刘庄矿井初步设计（优化） （8.0Mt/a）安全专篇 第七章 井下其它灾害防治（二）掘进工作面的支护根据国内先进矿井巷道支护的成功经验和潘谢矿区巷道支护现状，并结合本矿井东区巷道支护实践，设计确定岩巷支护以锚喷为主，大巷过断层段采用锚喷加混凝土碹或 U 型钢支护；煤巷支护采用锚网（喷）加锚索支护为主，服
12、务年限较长的煤巷视条件可采用锚网（喷）加 U 型钢等支护。掘进工作面的顶板管理措施：1在地质破碎带掘进巷道时，必须采取前探支护或其它措施。2掘进工作面严禁空顶作业。靠近炮掘工作面 10m 内的支护，在爆破前必须加固。爆破崩倒、崩坏的支架必须修复之后方可进入工作面作业。修复支架时必须先检查顶、帮，并由外向里逐架进行。3更换巷道支护时，在拆除原有支护前，应先加固邻近支护，拆除原有支护后，必须及时除掉顶帮活矸和架设永久支护，必要时还应采取临时支护措施。在倾斜巷道中，必须有防止矸石、物料滚落和支架歪倒的安全措施。4掘进工作面用支架支护时，支架间应设牢固的撑木或拉杆。可缩性金属支架应用金属支拉杆，并用机
13、械或力矩扳手拧紧卡缆。支架与顶帮之间的空隙必须塞紧、背实。5锚杆必须按规定做拉力试验。锚杆必须用机械或力矩扳手拧紧，确保锚杆的托板紧贴巷壁。（三）交岔点及大硐室的支护交岔点一般以锚网喷加锚索支护为主，岩性较差段、局部过断层破碎带、穿煤层或地压较大时，采用锚网喷加锚索吊梁或加 U 型钢支架支护或锚喷加混凝土碹支护；硐室一般采用锚网喷加混凝土碹或钢筋混凝土等支护；马头门、装载硐室采用曲墙六心圆断面，锚喷加钢筋混凝土复合支护。（四）矿山压力观测设备1综采工作面配备了圆图压力记录仪和液压支架压力下缩自记仪。刘庄矿井初步设计（优化） （8.0Mt/a）安全专篇 第七章 井下其它灾害防治以掌握支架受力状况
14、和顶板压力显现规律。2锚喷支护巷道配备了超声波围岩裂隙探测仪和岩石强度测定仪，以测定围岩松动圈与喷层厚度，确保锚喷支护效果。3矿井掘进工作面均配备了激光指向仪等设备。三、巷道安全间距井田可采煤层顶、底板岩石的工程地质条件较差，巷道支护和顶板管理较为困难，因此矿井设计过程中，根据井田煤层赋存情况、各个生产时期采场分布，以及矿压显现等，结合潘谢矿区及邻近生产矿井设计、生产实践，针对矿井开拓、准备以及开采巷道等安全距离均有所考虑：（一）开拓巷道井筒间距 80m 以上；井底车场主要巷道间距 50m 以上；两翼轨道大巷、胶带机大巷、回风大巷间距 40m 以上；开拓巷道均布置在岩性相对较好的岩层中。（二）
15、准备巷道采区上山基本布置在防水煤柱线以外；回风上山、胶带机上山、轨道上山间距均为 30m 以上。各提升斜巷均设置若干躲避硐室，斜长间距不大于 40m。（三）开采巷道顺槽、开切眼均布置在防水、风井场地等煤柱线以外；回采工作面停采线距上山距离，由生产单位根据现场实测数据确定，以不破坏上山为限；准备顺槽采用沿空掘巷，留设 45m“小煤柱” ，并做好放漏风和防治水等工作。另外准备顺槽距离采场大于 200m。（四）净岩柱小于 5m 的巷道立交处为防止漏风及保障上部巷道运输需要，上下巷道均应采用砼砌碹等方式加强支护；施工前应制定安全措施，以防两巷道施工相互影响。四、坚硬顶板跨落灾害的防治措施本矿井及西区主
16、要可采煤层顶、底板大多以泥岩为主，粉砂岩次之，砂岩少量，除 1 煤顶板较坚硬外，其它煤层顶板均易坍塌冒落。根据矿井刘庄矿井初步设计（优化） （8.0Mt/a）安全专篇 第七章 井下其它灾害防治多年的生产经验，一般不需强制放顶。如果在 1 煤工作面出现回柱后顶板不垮落、悬顶距离超过作业规程规定时，必须停止采煤，采取人工强制放顶措施。第二节 开采冲击地压煤层的措施井田各地质勘探报告均未提供有关冲击地压方面的资料，从淮南矿区开采实践来看，尚未见冲击地压煤层。第三节 爆破材料库矿井地面不设爆破材料库，在东区井下设有爆破材料库。由于井下爆炸材料库距西区爆破工作地点一般均超过 2.5km，故西区井下设爆破材料发放硐室。硐室位于西区-747m 井底车场西侧 290m 处、-747m 轨道石门和回风石门之间，硐室设独立回风道；发放硐室设有单独的发放间，硐室出口处设有 1 道能自动关闭的抗冲击波活门；硐室距最近的
