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1、复杂地质条件下大倾角综放开采工作面出切眼的研究 - 工 程事故分析 摘要：针对复杂地质条件下大倾角综放工作面出切眼的难题，介绍 了中煤大屯公司徐庄煤矿的现场研究和实践经验，阐述了相应的对 策、技术措施和生产组织管理，并对解决这一难题提出建议。论文关键词：切眼支护,试采,回采工艺,生产组织 试采出切眼质量对复杂地质条件下综放工作面的顺利回采 起着至关重要的作用，而其与切眼的设计布置、支护形式、回采工 艺选择、工作面设备安装以及现场生产组织控制等多方面因素是密 切相关的。中煤集团大屯公司徐庄煤矿在长期的综放开采中，经历 了多个复杂地质条件下大倾角综放工作面的回采，在工作面顺利出 切眼与试采方面进行
2、了深入的现场研究和实践经验。这些工作面如 7222、7172、7152、7139、7171 工作面构造较为复杂，断层发育、 数量多，且落差大于 2 m 以上断层两条以上。本文以徐庄煤矿复杂 地质条件下大倾角工作面的出切眼与试采为例，阐述该条件下出切 眼的对策和技术措施，以期为同类型工作面出切眼与试采的成功提 供借鉴。 1 复杂地质条件下大倾角工作面试采出切眼的主要表现 由于徐庄煤矿煤层倾角较大，断层较多，工作面都有一定 的顶底板涌水，顶煤极易松动、破碎，切眼均采用传统的架棚支护。 出切眼期间，顶煤都迅速离层，造成工作面未出切眼大部分顶煤提 前漏空、抽空，工作面陷入：“顶煤离层顶煤漏空、抽空支架
3、倒架顶煤继续离层顶煤漏空、抽空面积扩大支架倒架范围扩大 推移前、后部溜子支架后退工作面推进困难”这一境地，从而形 成工作面歪、咬、倒架的局面。可能原因是工作面直接顶未跨落甚 至初次放顶之前，由于工作面老塘方向属未充满状态，顶煤一旦离 层，一部分漏向老塘，一部分从支架前漏向工作面前部溜子，使得 支架处于“蹬空” 状态，为支架歪、咬、倒埋下伏笔，在推移前、后 部溜子时，将带动支架向老塘方向后退，从而造成工作面难以推进。 2 试采出切眼控制对策及技术措施 2.1 选择合理的切眼支护形式 切眼在巷道掘进过程中巷道的周边顶煤已经形成松动圈， 在工作面未安装之前受矿压影响，切眼周边顶煤松动圈将继续扩大，
4、加之工作面安装完毕试采，切眼周边顶煤松动圈受采动影响将再一 次扩大。针对这一现实情况，首先改进切眼的支护形式，采用属主 动支护形式的锚网索支护而不是被动支护的架棚支护；根据煤巷围 岩极限平衡区分类方法，以极限平衡区深入巷道围岩深度（）为主 要指标，以巷道围岩位移（u）为辅助指标进行巷道围岩分类，确定 切眼围岩类别，从而进行锚网、锚索支护设计，同时结合生产实践 确定切眼支护方式。 2.2 出切眼期间具体控制措施 2.2.1 出切眼一般性控制措施： 切眼采用锚网索支护的同时，在工作面开始生产之前，加强工作面支架初撑力的管理，对于达不到初撑力的支架，趁支架 可以大幅降下即在支架上方打连锁木垛接顶，使
5、其达到初撑力，确 保顶煤和直接顶处于相对完好的状态；只有这样，在工作面最初推 进的 510m 范围之内，切眼内的顶煤和直接顶开始跨落，由于整 体性相对完好，其垮落的过程属整体缓慢垮落，这样支架后方有了 一个强有力的支点，在推移前、后部溜子时避免了支架向老塘方向 后退。 为了配合锚网索支护的作用，采取工作面在出切眼期间 全面铺设单层菱形金属网，特别是全面铺设第一张金属网，采取“喂 网”的方式- 开始割煤的第一刀之前支架前梁先降下“喂网”-支架上 方铺设金属网同时配合 400020030（mm）大板喂网。 出切眼试采期间严格按规定采高进行回采，杜绝超高， 同时控制工作面的回采层位，严禁煤机手随意抬
6、刀、挑顶。 2.2.2 对复杂地质构造的控制措施 工作面回采时如局部顶煤漏冒迹象时，采取爆破做人工 超前预先逮顶煤的方式进行处理，支护用料为 2.03.0m 的半圆木， 做超前时必须上金属网。做完超前支护后用木锚杆对煤壁进行锚帮， 在支架前梁煤壁处用 250032 （mm ）的圆钢刹杆进行超前锚帮， 其外露 400500 mm ，待支架前梁到达该处后在外露端再上大板， 使得支架前梁托住大板，大板规格：400020030 （mm ） 。 过断层时，断层的下盘如“ 断层面三角带”顶煤稳定且运 输机竖直弯曲允许，在推进过程中可以逐步减少割底板的厚度；每刀“挑顶、抬刀” 高度不大于 200 mm ，同
7、时保证工作面的回采高度， “挑顶、抬刀” 坚持“先挑后抬”的原则。 如果断层下盘破底矸，煤机强行割不动时，必须采取预 先打眼、小炮爆破松动后再用煤机割、装矸石。 工作面出现顶煤松动、片帮、漏冒现象时，及时采取追 机移架，伸出伸缩梁，割煤、推溜过后，立即移超前支架最大限度 保护顶板的完整性。 对于支架间隙造成的漏煤必须用小芭片、枇子及时预先 堵漏，防止因小漏冒破坏顶煤的完整性。 3 出切眼的生产组织管理 3.1 大倾角综放工作面出切眼期间的设备防滑 正确地选择工作面的伪斜开采是综采乃至综放工作面的关 键，只要采取合理的伪斜推进再加上合理的回采工艺，工作面的防 倒防滑问题是可以在不安装防倒防滑装置
8、情况下解决的。具体措施： a)采煤工艺-两端头斜切进刀，前、后溜单向至下而上进行推溜。b) 在正对前溜、后溜机头设置防滑单体支杆各一个（加工单体着力点 装置安设在机头） 。c)工作面的防滑主要针对前溜，前溜的防滑控制 是后溜的防滑关键。 3.2 工作面支架的“斜、挤、错、咬、歪、倒”的主要防治措 施 工作面支架的“支护姿态” 是工作面生产实际管理的重要组 成部分，因此抓住了支架“支护姿态” 的管理，也就是掌握了问题的关键。从工作面的生产实践可以看出：工作面支架支护姿态的管理 工作也就是支架发生“斜、挤、错、咬、歪、倒” 姿态的防治过程， 从长期的生产实践来看，支架的“斜挤错咬歪倒” 姿态是 一
9、个量变到质变的过程，它也是一个综合防治的过程，所以主要针 对以下几个方面加以控制，通过实践收到了较好效果。 工作面支架工成对操作，一人操作，一人观察。 强化支架初撑力的管理，初撑力是支架达到支护阻力的 前提。 强化支架侧护板的使用。 合理的伪斜开采，也是支架状态重要影响因素。 放煤的适度，消除因放煤而破坏顶板的完整性，单个支 架放煤以见矸为准。 合理支架前移顺序，原则上追机移架，发现调斜支架以 架间空隙大者为切入点，用侧护板调架同时至上而下移架。 顶板管理因素，发现顶板破碎及时做超前支护逮顶煤。 工作面回采层位控制- 严格跟底回采。 机头、机尾排头支架的防倒，我们根据实际情况规定： 机头三架不
10、放煤，机尾五架不放煤，同时铺设金属网，顶板破碎时 配合半圆木铺设金属网。 发现支架推移框架与支架底座相对调斜时，及时采取调 面方式进行调整。 4 建议和体会 (1)切眼巷道的掘进：切眼在掘进时尽量保持巷道良好的成 型，特别是巷道的高度，避免因巷道高低起伏而加大安装时期的接 顶量，否则支架在出切眼期间均达不到规定的初撑力而改变工作面 出切眼期间的顶板整体性，使支架支护姿态不正规，造成切眼顶板 提前破碎、漏冒。 (2)工作面后部溜子与支架联接：由于倾角大、断层多，工 作面起伏大，使得后部溜子与支架联接困难，造成往往后部溜子与 支架没有联接，或者用“软联接（用锚链联接） ” ，或者“硬联接”（正 常
11、联接通常称为硬联接）与“软联接” 并用，这都将给工作面迅速出 切眼带来困难。 (3)工作面前、后部溜子天窗分布与短节中部槽的使用：大 倾角工作面受回采条件的限制，经常造成工作面溜子“死机” 、 “断链” 等情况的发生，因此建议：最多隔 8 块中部槽设置一个带天窗的中 部槽，这样为回采时处理类似事故创造条件；再者受倾角的变化和 没有使用端头支架等原因，工作面倾向长变化大，造成上端头空顶 面积支护困难，所以必须是先延长前、后部溜子，且只能延一节短 节，可见短节溜槽是必要的。 (4)工作面涌水的防治：在工作面设计之初必须设计掘进可 靠的放水巷，在工作面回采之初保护好放水巷，避免因放水巷堵塞 而带来回采困难。 (5)选取切眼正确的超前量：对于大倾角综放工作面没有正确的切眼超前量可能造成在工作面出切眼之初即面临大幅的上窜、 下滑调整，这样不利于工作面回采控制，这将在一定程度上改变切 眼的顶板完整性。根据以往几个综放工作面回采实践，建议工作面 的切眼超前量设计为 1722m；工作面倾角超过 250，可以考虑超 前量设计为：2225m，但不能超过 25m。 (6)设备配套：在回采地质条件较为复杂的综放工作面时， 尽量选择带有活动前梁且活动前梁带有伸缩梁的综放支架。
