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[摘 要]采用负坡度下山施工底板切眼,可克服上山施工底板切眼存在的抽漏冒、“一通三防”隐患多难管理、压力大、巷道修复量大等弊端,从而提高工作效率。
[关键词]大倾角 厚煤层 负坡度施工 锚网索支護
中图分类号:P483 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)13-0384-01
1、 工程基本概况
龙煤集团鹤岗分公司富力煤矿-450南扩区11层位于井田南部,是我矿主采煤层,走向500余米,倾斜100米,煤层平均厚度9米,倾角31°,层理节理发育,根据冲击地压鉴定规定,临矿〔兴安矿〕本煤层发生过冲击地压,因此本区切眼施工过程中,严格按冲击地压煤层管理,进组施工前由矿压部门对该区域进行冲击危险性鉴定,制定专项防冲安全技术措施。以往掘送底板切眼是由机道开门后正向上山掘进,在施工中存在压力大、抽漏严重、施工难度大、发火隐患高,掘进速度慢、后期恢复量大、煤层注水效果差等问题,影响正常生产接续。这是困扰我矿掘进施工的一大难题。为解决以上问题,我们多次开技术工作会议专题研究这一课题,通过研究、分析、总结得出结论,上山巷道顶板由于受重力分力及下滑力作用,压力向工作面迎头和下方传递释放,从而导致上山施工出现的弊端。为此,我们一改以往底板切眼施工的工艺,决定在-450南扩区11层底板切眼采取下山负坡度施工,以克服正向施工带来的弊端,从而提高工作效率,保证采煤工作面接续的稳定。通过对该区进行实践验证,方法得当可行。
2、工程应用原理
根据矿山应力分布理论,上山掘进时,由于巷道顶板及前方受垂直应力和下滑力对煤层产生的作用,压力向自由空间传递释放,工作面掘进放炮产生震动后,造成迎头发生抽漏冒现象,有时抽漏至煤层顶板,处理难度相当大,危险性高,严重影响正常掘进,后期恢复量很大,延误工期,而且存在发火隐患。当时我们采用工作面打超前穿楔,制作人工假顶镶棚前进等方法,但施工困难,效果不明显。后来又采用注瑞米加固一号材料加固顶板,效果较好,但材料费剧增。始终未能从根本上解决抽漏问题。
针对这种情况, 我们多次进行技术分析论证,经过研究分析决定采用下山施工切眼。根据矿山压力与控制理论,下山掘进工作面,垂直应力和下滑力大部分作用在工作面前方煤体上,压力在前方煤体内传递,从而减小了巷道的压力,解决了抽冒问题。我们在施工时又采取先锚后架棚的主动联合支护方式(每米打3根锚索,锚到煤层顶板2米以上),有效地控制了巷道的顶板下沉。通过我们在-380南22层底板切眼和-450南扩区11层实践验证,下山施工底板切眼的技术性可靠,方法可行,效果显著。
3、 主要施工技术及安全要求:
㈠、主要技术规定
(1)、切眼设计长度100米,服务年限90天。巷道设计断面为矩形,净断面积为8.96㎡,净高2.8米,净宽3.2米;
(2)、切眼采用锚网索(杆)与单体工字钢棚联合支护,先锚网后备棚,锚网施工时顶板每排打3根锚索,间排距为1.0×1.0米,锚索选用∮17.8mm的7股钢绞线,长度8米。锚索铁托盘为500mm×100mm×50mm,网选用1.0×2.0米焊接钢筋网,锚索必须打至顶板岩石2米以上。锚索外露尺寸不得大于0.3米;
(3)、两帮各打2根锚杆,间排距1.0米×1.0米.锚杆选用2.5米左旋锚杆,每孔2个药卷。每根锚杆安装时使用气扳机紧牢;
(4)、备棚为一梁三柱,棚距1.0米/架,梁选用3.2米净口工字钢梁。单体使用3.15米长单体。所有单体必须达到初撑力并立在底板柱窝内麻面上,底软时要垫木鞋。所有单体必须拴牢防倒绳。采用备棚时,顶板破碎处棚距修改为0.6米或缩小棚距以提高支护强度;
(5)、锚网索巷道紧跟场子头,架棚支护不得滞后锚网2.0米,场子头往后4架棚不得缺少中心顶柱;
(6)、架棚时帮顶每隔0.5米刹一道,顶及两帮打好筋巴力,包全网,金属网逢环必联;
(7)、施工中严格按设计方位(正中心)、沿煤层底板施工。严禁留底煤,给棚时必须迎回山合适;
(8)、严格执行防冲击地压措施,对巷道前进方向、两帮及顶板分别打注水钻孔,并对煤体进行注水。软化顶板、降低粉尘、煤体卸压;
㈡、一般安全措施
(1)、每循环放炮后,必须在临时支护下进行先锚后架棚工作;
(2)、刮板运输机刮板间距加密为0.5米,刮板缺失必须及时补齐;
(3)、切眼内刮板运输机侧,每间隔10米设一道挡矸装置,并保证安全可靠;运料时切眼内不得有人员作业或逗留,出货时如有大块必须砸碎,运料和出货不得同时进行;
(4)、必须做到人货分流,刮板运输机道同人行道隔开,防止煤(矸)滑落伤人,人行道设扶手、梯子和信号。刮板运输机上齐挡煤板;
(5)、严格按设计抓煤层底板施工;不得留底煤;
(6)、巷道边缘采用光爆;
(7)、进行顶板离层监测,并进行锚索、锚杆拉力测试;
(8)、临时支护:
1、施工锚索或架棚前,首先将空顶处铺网,然后采用2根单体和木板梁将顶板撑住,单体必须打在硬底上;
2、巷道两帮片帮严重时,两帮必须打好超前穿楔,防止扣腿窝时片帮伤人;
3、架棚支护未结束前,严禁拆除临时支护;
4、顶板破碎时,铺双层金属网,防止顶煤脱落伤人;
实践应用效果
㈠、该技术措施的应用达到的技术指标:
(1)、有效地解决了顶板抽冒问题,在很大程度上减少了巷道恢复量;
(2)、提高了掘进速度和单进;
(3)、“一通三防”工作效果明显;有效地解决了正坡度上山掘进时切眼内瓦斯积聚现象,通过有效控制顶板抽漏,降低煤层发火隐患,为采煤工作面打好了基础;超前静压注水,降低煤层煤尘量;
(4)、节省了材料费、工资费;
(5)、保证了工期,稳定了接续,为高产高效奠定了基础;
(6)、有力于煤层超前高压及静压注水钻孔布置,水量外溢少,注水效果好,对掘进卸压治理冲击地压及防尘工作有帮助很大且不影响掘进进尺。
㈡、该技术措施对防治冲击地压工作的益处;
(1)、随着掘进,对巷道前进方向、两帮及顶板分别布置超前注水钻孔,由于负坡度向顶板施工钻孔,注水后水外溢量减少,超前注入煤体内水量增加,较大程度上松散煤岩体,降低了煤岩体的强度和冲击倾向性,使得冲击危险性降低;
(2)、对煤岩体的强度进行弱化后,使得应力高峰区向岩体深部转移,并降低应力集中程度;
(3)、采取注水的减冲解危措施后,使得掘进工作面压力降低,保护了已掘巷道;
(4)、经钻屑法多次效果检验后发现负坡度施工切眼并注水后,工作面卸压效果明显,为安全生产打好基础。
㈢、经济价值:与以往相比,减少巷道恢复量合计150米。
(1)、节省材料费;坑木77m?×520元/ m?=4万元
(2)、节省工资费:150m×400元/m=6万元
(3)、提前完工20天,多出煤炭2万余吨,增加掘进进尺80米;
创利润:2万吨×100元/吨=200万元(按100元/吨)
(4)、节省“一通三防”材料及工资费用6万元。
通过该项措施的实施共节省资金16余万元,创利润200余万元。
5、结束语
大倾角倾斜厚煤层底板切眼下山掘进施工技术,方法得当可行,可在行业内同等地质条件下参考推广应用。
作者简历
金荣光,男,生于1986年6月5日,2009年毕业于黑龙江科技学院采矿工程专业,本科学历,助理工程师,现任龙煤鹤岗分公司富力煤矿综掘区技术员。
[关键词]大倾角 厚煤层 负坡度施工 锚网索支護
中图分类号:P483 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)13-0384-01
1、 工程基本概况
龙煤集团鹤岗分公司富力煤矿-450南扩区11层位于井田南部,是我矿主采煤层,走向500余米,倾斜100米,煤层平均厚度9米,倾角31°,层理节理发育,根据冲击地压鉴定规定,临矿〔兴安矿〕本煤层发生过冲击地压,因此本区切眼施工过程中,严格按冲击地压煤层管理,进组施工前由矿压部门对该区域进行冲击危险性鉴定,制定专项防冲安全技术措施。以往掘送底板切眼是由机道开门后正向上山掘进,在施工中存在压力大、抽漏严重、施工难度大、发火隐患高,掘进速度慢、后期恢复量大、煤层注水效果差等问题,影响正常生产接续。这是困扰我矿掘进施工的一大难题。为解决以上问题,我们多次开技术工作会议专题研究这一课题,通过研究、分析、总结得出结论,上山巷道顶板由于受重力分力及下滑力作用,压力向工作面迎头和下方传递释放,从而导致上山施工出现的弊端。为此,我们一改以往底板切眼施工的工艺,决定在-450南扩区11层底板切眼采取下山负坡度施工,以克服正向施工带来的弊端,从而提高工作效率,保证采煤工作面接续的稳定。通过对该区进行实践验证,方法得当可行。
2、工程应用原理
根据矿山应力分布理论,上山掘进时,由于巷道顶板及前方受垂直应力和下滑力对煤层产生的作用,压力向自由空间传递释放,工作面掘进放炮产生震动后,造成迎头发生抽漏冒现象,有时抽漏至煤层顶板,处理难度相当大,危险性高,严重影响正常掘进,后期恢复量很大,延误工期,而且存在发火隐患。当时我们采用工作面打超前穿楔,制作人工假顶镶棚前进等方法,但施工困难,效果不明显。后来又采用注瑞米加固一号材料加固顶板,效果较好,但材料费剧增。始终未能从根本上解决抽漏问题。
针对这种情况, 我们多次进行技术分析论证,经过研究分析决定采用下山施工切眼。根据矿山压力与控制理论,下山掘进工作面,垂直应力和下滑力大部分作用在工作面前方煤体上,压力在前方煤体内传递,从而减小了巷道的压力,解决了抽冒问题。我们在施工时又采取先锚后架棚的主动联合支护方式(每米打3根锚索,锚到煤层顶板2米以上),有效地控制了巷道的顶板下沉。通过我们在-380南22层底板切眼和-450南扩区11层实践验证,下山施工底板切眼的技术性可靠,方法可行,效果显著。
3、 主要施工技术及安全要求:
㈠、主要技术规定
(1)、切眼设计长度100米,服务年限90天。巷道设计断面为矩形,净断面积为8.96㎡,净高2.8米,净宽3.2米;
(2)、切眼采用锚网索(杆)与单体工字钢棚联合支护,先锚网后备棚,锚网施工时顶板每排打3根锚索,间排距为1.0×1.0米,锚索选用∮17.8mm的7股钢绞线,长度8米。锚索铁托盘为500mm×100mm×50mm,网选用1.0×2.0米焊接钢筋网,锚索必须打至顶板岩石2米以上。锚索外露尺寸不得大于0.3米;
(3)、两帮各打2根锚杆,间排距1.0米×1.0米.锚杆选用2.5米左旋锚杆,每孔2个药卷。每根锚杆安装时使用气扳机紧牢;
(4)、备棚为一梁三柱,棚距1.0米/架,梁选用3.2米净口工字钢梁。单体使用3.15米长单体。所有单体必须达到初撑力并立在底板柱窝内麻面上,底软时要垫木鞋。所有单体必须拴牢防倒绳。采用备棚时,顶板破碎处棚距修改为0.6米或缩小棚距以提高支护强度;
(5)、锚网索巷道紧跟场子头,架棚支护不得滞后锚网2.0米,场子头往后4架棚不得缺少中心顶柱;
(6)、架棚时帮顶每隔0.5米刹一道,顶及两帮打好筋巴力,包全网,金属网逢环必联;
(7)、施工中严格按设计方位(正中心)、沿煤层底板施工。严禁留底煤,给棚时必须迎回山合适;
(8)、严格执行防冲击地压措施,对巷道前进方向、两帮及顶板分别打注水钻孔,并对煤体进行注水。软化顶板、降低粉尘、煤体卸压;
㈡、一般安全措施
(1)、每循环放炮后,必须在临时支护下进行先锚后架棚工作;
(2)、刮板运输机刮板间距加密为0.5米,刮板缺失必须及时补齐;
(3)、切眼内刮板运输机侧,每间隔10米设一道挡矸装置,并保证安全可靠;运料时切眼内不得有人员作业或逗留,出货时如有大块必须砸碎,运料和出货不得同时进行;
(4)、必须做到人货分流,刮板运输机道同人行道隔开,防止煤(矸)滑落伤人,人行道设扶手、梯子和信号。刮板运输机上齐挡煤板;
(5)、严格按设计抓煤层底板施工;不得留底煤;
(6)、巷道边缘采用光爆;
(7)、进行顶板离层监测,并进行锚索、锚杆拉力测试;
(8)、临时支护:
1、施工锚索或架棚前,首先将空顶处铺网,然后采用2根单体和木板梁将顶板撑住,单体必须打在硬底上;
2、巷道两帮片帮严重时,两帮必须打好超前穿楔,防止扣腿窝时片帮伤人;
3、架棚支护未结束前,严禁拆除临时支护;
4、顶板破碎时,铺双层金属网,防止顶煤脱落伤人;
实践应用效果
㈠、该技术措施的应用达到的技术指标:
(1)、有效地解决了顶板抽冒问题,在很大程度上减少了巷道恢复量;
(2)、提高了掘进速度和单进;
(3)、“一通三防”工作效果明显;有效地解决了正坡度上山掘进时切眼内瓦斯积聚现象,通过有效控制顶板抽漏,降低煤层发火隐患,为采煤工作面打好了基础;超前静压注水,降低煤层煤尘量;
(4)、节省了材料费、工资费;
(5)、保证了工期,稳定了接续,为高产高效奠定了基础;
(6)、有力于煤层超前高压及静压注水钻孔布置,水量外溢少,注水效果好,对掘进卸压治理冲击地压及防尘工作有帮助很大且不影响掘进进尺。
㈡、该技术措施对防治冲击地压工作的益处;
(1)、随着掘进,对巷道前进方向、两帮及顶板分别布置超前注水钻孔,由于负坡度向顶板施工钻孔,注水后水外溢量减少,超前注入煤体内水量增加,较大程度上松散煤岩体,降低了煤岩体的强度和冲击倾向性,使得冲击危险性降低;
(2)、对煤岩体的强度进行弱化后,使得应力高峰区向岩体深部转移,并降低应力集中程度;
(3)、采取注水的减冲解危措施后,使得掘进工作面压力降低,保护了已掘巷道;
(4)、经钻屑法多次效果检验后发现负坡度施工切眼并注水后,工作面卸压效果明显,为安全生产打好基础。
㈢、经济价值:与以往相比,减少巷道恢复量合计150米。
(1)、节省材料费;坑木77m?×520元/ m?=4万元
(2)、节省工资费:150m×400元/m=6万元
(3)、提前完工20天,多出煤炭2万余吨,增加掘进进尺80米;
创利润:2万吨×100元/吨=200万元(按100元/吨)
(4)、节省“一通三防”材料及工资费用6万元。
通过该项措施的实施共节省资金16余万元,创利润200余万元。
5、结束语
大倾角倾斜厚煤层底板切眼下山掘进施工技术,方法得当可行,可在行业内同等地质条件下参考推广应用。
作者简历
金荣光,男,生于1986年6月5日,2009年毕业于黑龙江科技学院采矿工程专业,本科学历,助理工程师,现任龙煤鹤岗分公司富力煤矿综掘区技术员。