可缩式增阻单体棚与防冲支架联合支护在具有冲击危险采煤工作面超前支护的应用
摘要
关键词
巷道支护 冲击地压 支护强度 联合支护
正文
冲击地压灾害作为重大灾害的一种,重大灾害的治理是安全工作的重中之重。我们牢固树立“防范胜于救灾、治灾重于生产、超前治灾、源头预防”的理念。我矿2018年12月鉴定为冲击地压矿井以来,冲击地压防治始终坚持“区域先行、局部跟进、分区管理、分类防治”原则;以杜绝冲击地压事故发生,实现“零冲击”为目标。严格落实“三限三强”,其中强支护就是其中非常重要的一项。
为继续发展和巩固矿井安全生产局面,提升煤矿动力灾害预防能力水平,大隆矿采用可缩式增阻单体棚与防冲支架联合支护的形式对冲击危险采煤工作面超前支护范围联合支护,并在北一1601综采工作面成功试验,取得良好安全生产技术效果。
1综采工作面概况
大隆矿北一1601工作面东侧以890火成岩体为界,西侧以FN1-3号断层为界,南侧以大隆矿工业广场保护煤柱为界,北侧以切眼外推5m保护煤柱为界;工作面上部为北一1501、1502工作面采空区。
北一1601工作面地表位于兴隆屯村与娘娘庙村之间,地表有娘娘庙村和兴隆屯村住宅;有多条通讯及供电线路通过;多条矿区铁路从该工作面地表通过;地表有一条季节性小溪流过,水量很小。地表地势起伏较大,有多个积水坑,地表标高为+73~+75.6m,整体为北高南低。
北一1601工作面可采走向面长279m,宽284m,可采面积为79339m2;井下标高约-514~-546m,埋深约584~618m。
北一1601工作面所在煤层为16煤层,为复合煤层,厚2.1~2.9m,均厚2.20m。煤层中含2~4层夹石,夹石以粉砂岩、炭质泥岩为主,厚0.05~0.40m,均厚0.10m。煤类为长焰煤,煤质较好。
16煤层上覆为15煤层,最大层间距为20.16m,最小层间距为15.66m,平均层间距为19.36m。15煤层厚2.20~4.50m,均厚3.20m。
工作面老顶:粗砂岩、中砂岩,灰白色,石英、长石组成,含少量火成岩砾3~5mm。间夹条带状粉砂岩。最大厚度43.90m,最小厚度29.0m,均厚37.95m。
工作面直接顶:细砂岩,灰白色,以石英、长石组成。粉砂岩,灰色,致密,质硬。砂砾岩,灰白色,以石英、长石组成,分选好,致密,质较硬。最大厚度20.16m,最小厚度15.66m,均厚19.31m。
工作面伪顶:炭质泥岩,最大厚度0.10m,最小厚度0m,均厚0.05m,黑色,含碳及煤屑夹煤线,易碎。
工作面直接底:细砂岩,灰白色,以石英、长石组成,间夹条带状粉砂岩。最大厚度11.14m,最小厚度7.13m,均厚9.24m。
本工作面煤层总体呈一北高南低的单斜构造。走向:50~140°,倾向:140~230°,倾角:0~12°,平均为7°。
本工作面水文地质简单,顶板中的粗砂岩为主要含水层,含孔隙水和裂隙水,含水量中等。工作面断层封闭良好,透水性较差。一般涌水量为3m3/h,最大涌水量为6m3/h。本工作面上覆北一1501采空区积水预计为3500m3。
根据2018年12月中国矿业大学编制的《大隆矿北一采区15煤层开采后对被保护层16煤层保护效果的效果检验报告》结论:北一保护层15煤层的开采对下伏16煤层起到了保护效果,消除了北一采区16煤层的被保护区域的突出危险性,北一采区16煤层被保护区域为无突出危险区。预计回采期间绝对瓦斯涌出量为16.8m3/t。
2 工作面冲击危险区域划分
根据山东科技大学编制的《北一1601工作面回采期间冲击危险性评价及防冲设计》结论,北一1601工作面(包括钻场)回采期间冲击地压危险性指数Wt=0.33,∈(0.25,0.5],具有弱冲击危险。根据多因素耦合法分析,将北一1601工作面回采期间划分了5个冲击危险区域,4个为弱冲击危险区域,1个为无冲击危险区域。
3 支护方案
根据《国家煤矿安监局关于加强煤矿冲击地压防治工作的通知(煤安监技装〔2019〕21号)》内要求“具有冲击危险的采煤工作面安全出口与巷道连接处超前支护范围不得小于70米”。
在北一1601综采工作面回采期间超前支护段顶板管理超前支护长度不小于70m,随工作面推进随时移设防冲支架及增阻单体棚。
入风顺槽超前支护使用三组ZT9200/19/35替棚支架配合2组防冲支架组联合支护顶板,防冲支架组分别由3架防冲支架和2架防冲支架组成,入风顺槽三组替棚支架安设在尾架前超前支护段,防冲支架组布置在替棚支架外,间距10m,2组防冲支架组间距10m。
回风顺槽超前支护使用三组ZT9200/19/35替棚支架支护配合2组防冲支架组(防冲支架组由2架防冲支架组成)、增阻单体与铰接顶梁形成增阻单体棚联合支护顶板。回风顺槽从端头向外在转载机两侧各安设三组替棚支架,距替棚1.6m外施工两排增阻单体对顶板加强支护,增阻单体间距1.6m。防冲支架组布置在增阻单体外,间距1.6m,2组防冲支架组间距10m。
4 支护情况
随着国家对重大灾害治理工作的不断重视,防治煤矿冲击地压工作尤为重要,随着专业技术人员对冲击地压工作的认识不断加深、研究不断透彻,冲击地压防治措施更加的多样化、系统化、完善化,但万变不离其中,“三限三强”始终是冲击地压防治工作的基本要求,强支护也是防治冲击地压工作的基本措施。
(1)实现强化冲击地压矿井巷道支护的目的。通过安设防冲支架与可缩式增阻单体棚联合支护顶板,使工作面在正常回采及面对初次来压、周期来压时能够更好的对影响区域的顶板加强支护,从而防止冲击地压事故的发生。
(2)实现了减少支护设备占用大量巷道空间的问题。使用可缩式增阻单体棚与防冲支架联合支护顶板在支护强度不打折扣的情况下,在空间上减少了巷道的占用面积,保留了足够的行人空间。
(3)问题及改进办法。前期使用的防冲支架不具备自移功能,移架需要使用平板车运输支架,非常费时费力,经过改造效仿替棚支架,使用拉缸来移动支架使防冲支架实现了自移,大大减少了移架过程中带来的不便。
4 结 语
实践表明,采用可缩式增阻单体棚与防冲支架联合支护的形式对冲击危险采煤工作面超前支护范围联合支护具有支护强度大、减少占用面积、方便移动等优点,尤其在不影响综采工作面日常生产的条件下,就能够有效的对工作面巷道做到加强支护,具有现实意义。
大隆矿北一1601综采工作面采用可缩式增阻单体棚与防冲支架联合支护的形式对冲击危险采煤工作面超前支护范围联合支护,为实现安全回采提供了重要保障。
作者简介:田战战(1984-),男,工程师,2010年毕业于辽宁工程技术大学安全工程专业,现任大隆矿两防办副主任。联系电话:18941075908。
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