厚煤层“机轨合一巷”在峻德煤矿的成功应用

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  摘 要:1. 巷道形状及煤层特征分析2. 大断面U型可缩性钢棚喷碹支护。
  关键词:厚煤层,底板巷,U型可缩性钢棚支护,帮锚索,机轨合一巷。
  中图分类号:P618.11
  矿井概况:
  峻德煤矿位于黑龙江省鹤岗市兴安区,隶属于龙煤集团鹤岗分公司。是鹤岗煤田最南部的一个井田,北部边界与兴安煤矿相邻。井田地理坐标为:
  东经 130° 13′ 54″ ~130° 17′ 13″
  北纬 47° 09′ 16″ ~47° 12′ 48″
  峻德井田走向5.6km,宽3.5km,面积19.56km⒉。煤系地层为北北走向,向东倾斜的单斜构造,煤层倾角为25°~35°一般30°左右,局部最大可达42°。
  峻德矿采煤方法均为走向长壁后退式全部垮落法,回采工艺以综合机械化为主。矿井设计年产300万吨。
  1. 概述
  随着国内外采煤方法和回采工艺的不断进步和发展,峻德煤矿要想建设成为鹤矿集团公司的高产高效矿井,就必须在回采工艺上做出改进,提高机械化水平。然而,采煤工作面要想实现综采机械化首先需要解决的问题是------回采巷道的运输、通风等问题,这就要求掘进巷道的两巷断面与之相匹配。
  峻德煤矿,17层煤层是主采层、倾角在28?~32?之间,煤层厚度在8米~17米,过去常采用π放顶煤采煤方法,掘进施工巷道都是抓底板掘送,常采用木棚或工字钢棚支护,顶板来压后造成巷道断面缩小,折梁断柱严重,维护巷道工作量加大,给运送设备,以后生产带来极大困难。
  近年来、随着煤矿机械化的提高,大断面U型可缩性钢棚和锚网支护技术的发展和推广,施工回采巷道实现了“机轨合一巷”。
  一、巷道形状及煤层特征分析
  以往施工机道、回风道形状都是不规则四边行,由于煤层倾角大,上帮高,下帮矮,给打眼、挂网带来一定难度;厚煤层抓底板巷道采用梯形棚支护,由于随着工作面的推进,顶板断裂伴随着破断岩块的变形与失稳,从而导致工作面顶板急剧下沉,普遍出现来压现象或鼓底,造成架棚折梁断柱严重,巷道断面缩小,给设备的安设、行人带来一定的困难。
  1、在施工一水平北十七层一二区二段时抓底板掘送采用木亲口梯形棚支护,由于鼓底造成巷道断面缩小,抽顶严重造成空顶积存瓦斯,给以后的生产带来了极大的困难。
  2、在施工二水平南十七层下行区一区北块时抓底板掘送采用工字钢棚支护,由于工作面顶板急剧下沉,普遍出现顶板来压现象,鼓底,造成巷道断面缩小,给设备的安设、行人,生产带来一定的困难。
  3、该煤层特征底板及两帮比较松软侧压大。所以施工时两帮采用加打帮锚索加固手段。
  二、大断面U型可缩性钢棚喷碹支护“机、轨合一巷”
  我们峻德煤矿前几年是以π放工作面为主,经过这几年的生产实践,转变为综采放顶煤生产工艺,为适应“高产高效”矿井综采放顶煤生产工艺的需要,解决综采放顶煤的安装和生产所需条件,经过大量的科学论证和实践。成功移交了二水平南十七层下行区南块,大断面U型可缩性钢棚喷碹支护机、轨合一巷在我矿的应用具有以下特点:(一)U型可缩性钢棚喷碹支护
  1、减少防灭火工作费用,对于安全生产、有重大作用,二水平南17层下行区南块底板层比北块防火材料节省费用。
  北块使用:玛丽散:3万元/吨×12吨=36万元;玻璃水:0.8万元/吨×72吨=57.6万元;瑞米充填材料:0.49万元/吨×200吨=98万元;罗克休:2.7万元/吨×12吨=32.4万元;人工费:1.2万元/月×10月=12万元,粉煤灰:97元/吨×1400吨=13.58万元,合计:249.58万元。
  南块使用:罗克休:2.7万元/吨×9吨=24.3万元;粘稠剂:0.8万元/吨×6吨=4.8万元;粉煤灰:97元/吨×200吨=1.94万元,合计:31.04万元。
  防火材料节省费用:249.58万元-31.04万元=187.5万元。
  2、提高了掘进速度,大断面U型可缩性钢棚机、轨合一巷的使用,减少职工的劳动强度,提高了掘进速度。二水平南十七层下行区北块施工时掘进单进140米以下,二水平南十七层下行区南块施工时掘进单进突破217米,并被局、矿评为精品工程。
  3、减轻巷道施工中工人劳动强度,二水平南十七层下行区北块施工机道时,由于施工断面小无法上掘进机和进车,为控制煤层自然发火在掘进场子头后50米内跟喷浆队喷浆,掘进材料和喷碹材料需依靠人工背扛650米,在掘进期间85天里,每天投入80人次运送材料;二水平南十七层下行区南块施工机道时矿车提至材料需要地点。
  4、有利于煤炭的回收,二水平南十七层下行区北块是抓底板施工一次采全高,由于本矿十七层煤顶、底板有2.7---3.2米厚的硬煤,使综采放顶煤开采过程中难以达到煤量回收效果;二水平南十七层下行区南块采用先采完顶板层,再布置综采放煤的采煤方法,避免了以上的不足,提高了回采率。
  5、二水平南十七层下行区南块采用机掘施工厚煤层底板巷破底板岩石一米,留标志层结合锚杆前探控制抽顶施工,保持了围岩的完整性,减小松动圈范围,使破碎顶板减少抽漏,预防瓦斯积聚和防火具有重大意义。
  6、大断面U型可缩性钢棚机、轨合一巷的使用,能有效的防止冲击地压对巷道的破坏程度,给综采的安装和生产创造良好的达标基础。
  (二)、两帮加打锚索
  1、帮锚网索支护保持围岩的完整性,减小松动圈范围,使之成为整体。
  2、帮锚网索可以把围岩松动圈以内的岩体通过挤压、组合成拱,在围岩应力的作用下产生整体塑性变形,释放一部分原始应力,最后形成稳定的挤压组合拱,把被动支护变为主动支护。   3、帮锚网索支护能有效减小冲击地压对巷道的冲击。
  4、由于两帮加打锚索,使得巷道变形量明显减小,为设备的安设、行人提供了有力的保证,巷道保持了宽敞、美观。
  三、经济指标分析
  1、 二水平南17层下行区南块U型可缩性钢棚可回收再利用:
  1600元/米×820米×80%=10.5万元
  2、 二水平南17层下行区南块底板层比北块防火材料节省费用187.5万元。
  四、大断面U型可缩性钢棚喷碹支护机、轨合一巷的优点
  1、由于我们采用了“大断面U型可缩性钢棚喷碹支护”施工的支护形式,解决了断面小掘进机不能使用的问题。
  2、掘进机的成功使用减小了对围岩的破坏,保持围岩的完整性,减小松动圈范围。
  3、拱形巷道架棚可以把围岩松动圈以内的岩体通过挤压而组合成拱,在围岩应力的作用下产生整体塑性变形,释放一部分原始应力,最后形成稳定的挤压组合拱,把被动支护变为主动支护。
  4、拱形巷道架棚支护能控制冲击地压对巷道的冲击。
  5、“机轨合一巷”的成功,大幅度地减轻了工人的劳动强度。支护材料可以运送到场子头。
  6、解决了设备的安设、行人、通风等问题。
  7、大幅度的减少了巷道维护量、巷道宽敞、美观。
  8、拱形巷道架棚支护,稳定性好,长时间不变形,在二水平南17层下行区一区机道实现了“机轨合一巷”。
  五、社会效益
  1 、原始的木棚和工字钢支护,已不能适应当前生产安全需要。“大断面U型可缩性钢棚喷碹支护,机、轨合一巷”在峻德矿二水平南十七层下行区南块的应用。是建设本质安全型矿井的必然选择,不仅减轻了工人的劳动强度,提高了支护强度,提高了单进,使安全生产、质量达标有了根本保证,更为以后的综放工作面的安装生产提供了有力的条件。
  2、大断面U型可缩性钢棚支护机轨合一巷在峻德矿二水平南十七层下行区南块底板层的应用,厚煤层底板巷U型棚支护,经过17个月的工业性试验三次大的改进,基本适应厚煤层、底板巷机轨合一巷的综放工作面的安装与生产,及防灭火。从技术先进、安全可靠、效益显著,是代替木棚和工字钢棚的有效支护方式,具有很高的推广使用价值。
  六、结束语
  通过这次成功实践,我们对“机轨合一巷”有了进一步的认识,我们会依据支架的性能作出调整,充分发挥其优点,努力打造一支快速高效的掘进队伍。
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