煤礦工作面斷裂構(gòu)造的分析與防治

煤礦工作面斷裂構(gòu)造的分析與防治

近年來(lái)，隨著綜合采井設(shè)備的發(fā)展，整個(gè)采井區(qū)的開(kāi)采方法越來(lái)越成熟、簡(jiǎn)單，不僅保證了安全效率，還降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。以補(bǔ)連塔煤礦12420工作面過(guò)F7斷層為例,提出綜采工作面落差大于采高斷層的通過(guò)方法,為同類地質(zhì)條件的綜采工作面過(guò)斷層提供借鑒。1地面工作面地面采空區(qū)補(bǔ)連塔煤礦12420綜采工作面所在煤層為12煤,位于補(bǔ)連塔井田四盤(pán)區(qū),居李家灣北東側(cè),趙家渠北西側(cè)。北西方向緊鄰剛回采完畢的12419工作面,南東方向?yàn)?2404、12405、12406、12407采空區(qū),南西方向切眼以外為12403采空區(qū)。地面標(biāo)高為1260～1305.4m,底板標(biāo)高為1054.0～1102.6m,工作面長(zhǎng)2626.0m,寬300.5m,面積為78.91萬(wàn)m2。12420工作面回采初期對(duì)應(yīng)地表物為李家灣居民區(qū),目前已搬遷。工作面采空后,地表產(chǎn)生一定塌陷,將造成地表物破壞。2運(yùn)順斷層局部特征PASAT-M探測(cè)工作面內(nèi)煤巖異常體主要基于地震層析成像技術(shù),該技術(shù)根據(jù)地震波走時(shí)或地震波場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)地球介質(zhì)進(jìn)行反演,獲取探測(cè)區(qū)域內(nèi)部介質(zhì)的波速等地震波參量,依據(jù)一定的物理和數(shù)學(xué)關(guān)系反演物體內(nèi)部物理量的分布,最后得到清晰的、不重疊的分布圖形,從而識(shí)別探測(cè)區(qū)域內(nèi)部的結(jié)構(gòu)及力學(xué)性質(zhì)。12420工作面運(yùn)輸順槽內(nèi)距切眼628.8m處揭露一正斷層,即F7斷層,回順距切眼860.5m處揭露一F8正斷層(295.7°∠75°H=0.4m)。F7斷層傾向?yàn)?40°,傾角為59°,落差為4.5m。巷道沿頂、底掘進(jìn),斷層巖石巖性為灰白色粉砂巖。工作面該區(qū)段煤厚約為3.55m,斷層面無(wú)水涌出。12420綜采工作面圍巖縱波波速平均為3.4m/ms。探測(cè)區(qū)域煤巖層總體賦存穩(wěn)定,兩處局部異常主要分布在靠近運(yùn)輸順槽側(cè)。Ⅰ#負(fù)異常體推斷為正斷層F7引起的破碎帶,影響區(qū)域走向長(zhǎng)度約166m,傾向長(zhǎng)度約146m,其中,I-a區(qū)的破碎程度大于I-b區(qū),對(duì)工作面生產(chǎn)影響較大。Ⅱ#正異常體推斷為局部煤巖層,巖性相對(duì)致密,完整性較好,最大傾向長(zhǎng)度約194m,走向長(zhǎng)度約145m,對(duì)工作面生產(chǎn)將有一定影響。探測(cè)區(qū)域內(nèi),斷層F7落差大于1.0m的延展長(zhǎng)度約為150m。斷層見(jiàn)圖1、圖2。斷層破碎帶頂板為錨網(wǎng)+鋼帶+錨索聯(lián)合支護(hù)。錨桿支護(hù)排距為1.0m,鋼帶排距為1.0m,每排錨桿、錨索總數(shù)不少于6只,見(jiàn)圖3。斷層處巷道高度超過(guò)回采時(shí)支架支護(hù)高度,需要對(duì)12420運(yùn)順斷層超高處進(jìn)行木垛填充,填充長(zhǎng)度24m,在斷層處平行巷道布置7排11#工字鋼(長(zhǎng)度為6000mm),每排布置4個(gè)工字鋼梁,第一排鋼梁距正幫400mm,最后一排鋼梁距副幫200mm,其余鋼梁排距為800mm,每個(gè)工字鋼由3套起吊錨索(?22mm×8000mm)固定,工字鋼下沿到巷道底板距離由3.3～3.6m逐漸過(guò)渡。在工字鋼上方緊密充填木垛,道木規(guī)格:150mm×150mm×1200mm。在工字鋼下方鋪設(shè)一層10#鉛絲網(wǎng),用10#鐵絲與工字鋼連接,以防道木墜落傷人。木垛施工時(shí)對(duì)于不平整的頂板用木楔鋪墊找平,木垛施工后不得傾斜。施工木垛時(shí)用鉚釘連接牢固。施工錨索時(shí),樹(shù)脂藥卷(錨固劑)必須充分?jǐn)嚢?。錨索外漏長(zhǎng)度不超過(guò)200mm,孔深允許偏差為0～+50mm?？拙嘣试S偏差為±20mm,錨索安裝后漲拉力在14t以上,抗拔力在22t以上,破斷拉力在35t以上。3采煤機(jī)采煤機(jī)斷層優(yōu)化方案根據(jù)F7斷層情況分析,結(jié)合12420工作面頂?shù)装逄匦约捌鋲毫︼@現(xiàn)情況,制定2套方案過(guò)斷層:①調(diào)整好過(guò)斷層的方向,采煤機(jī)直接截割巖石通過(guò)斷層;②配合采煤機(jī)截割煤巖,遇到巖石比較堅(jiān)硬時(shí),先預(yù)裂爆破,然后采煤機(jī)截割通過(guò)斷層。3.1直接錯(cuò)誤(1)工作面在斷層上正坡推進(jìn)+斷層段采高控制圖4工作面推進(jìn)到斷層段時(shí),煤機(jī)司機(jī)必須控制好工程質(zhì)量,保證頂?shù)装迤骄忂^(guò)渡,煤機(jī)先割底刀,后割頂?shù)?速度控制在3m/min以內(nèi),工作面整體以正坡推進(jìn),以5.5°坡調(diào)整好坡度,每刀抬底量不超過(guò)100mm,抬一刀平一刀推進(jìn)。機(jī)頭段4#～6#架采高控制好,保證運(yùn)輸順槽過(guò)渡,采高控制在3.0～3.1m。工作面進(jìn)入斷層段時(shí)在斷層上盤(pán)內(nèi)推進(jìn)12m,最厚割矸度為1.7m,預(yù)計(jì)在斷層上盤(pán)內(nèi)割矸量5000t。在斷層下盤(pán)內(nèi)推進(jìn)35m,最厚割矸度為2.5m。預(yù)計(jì)在斷層下盤(pán)內(nèi)割矸量21875t。(2)頂頂加頂高確定由于割矸石粉塵比較大,所以煤機(jī)行走8～10m后停下,檢查工作面頂?shù)装迨欠衿秸?如平整則將空頂處的架子拉出去,如不平整則煤機(jī)退回來(lái)重新割頂割底。當(dāng)頂板出現(xiàn)離層或者漏頂?shù)惹闆r時(shí),必須帶壓擦頂拉架,必要時(shí)進(jìn)行二次拉架以縮小梁端距。調(diào)整好架形,保證支架接頂嚴(yán)實(shí),沿工作面成一條直線,不允許工作面中部滯后。根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整運(yùn)輸順槽內(nèi)的支架和過(guò)渡架初撐力,保證不漏頂以及支架間空隙不超過(guò)200mm。支架頂梁與頂板平行支設(shè),最大仰俯角小于7°。液壓支架垂直頂?shù)装?偏斜度±5°。端頭支架大腳嚴(yán)禁鉆底,以防壓住推移框架使轉(zhuǎn)載機(jī)推移困難。(3)把它吐出來(lái)保證推出的刮板機(jī)沿工作面要平直,在刮板機(jī)不竄動(dòng)的情況下保證工作面每割一刀煤推進(jìn)度一致,防止出現(xiàn)彎曲型工作面。3.2預(yù)裂爆炸工作面推進(jìn)到斷層段時(shí),先放炮,然后煤機(jī)割煤。割煤、拉架以及推溜工藝同上。3.2.1炮眼接收點(diǎn)及爆破藥卷的裝配工作面炮眼布置見(jiàn)圖4。利用風(fēng)鉆施工炮眼,超挖尺寸不應(yīng)大于150mm,欠挖尺寸不得超過(guò)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。放炮人員進(jìn)入溜槽進(jìn)行打眼工作前必須將將周圍支架護(hù)幫板完全打出去,溜子閉鎖并上鎖,再將片幫煤、離層煤撬掉。放炮地點(diǎn)及左右5架范圍的電纜、液管、立柱須加以保護(hù)。8m炮眼必須與工作面垂直,達(dá)到預(yù)裂爆破效果。炮眼裝藥量在250～300g/m。炮眼必須打在支架的正下方,盡量減少矸石飛出。裝配引爆藥卷時(shí),選擇頂板完好、避開(kāi)電氣設(shè)備和導(dǎo)電體的放炮工作面地點(diǎn)附近進(jìn)行,嚴(yán)禁坐在炸藥箱上裝配引藥。裝配引爆藥卷的數(shù)量以需要數(shù)量為限。裝配引爆藥卷時(shí),雷管必須全部插入藥卷中,嚴(yán)禁將雷管斜插在藥卷的中部或捆在藥卷上。雷管插入藥卷后,應(yīng)用腳線將藥卷纏住,以便把雷管固定在藥卷內(nèi),同時(shí)必須將雷管腳線扭結(jié)成短路,以防雜散電流引爆。在裝藥前,必須清理炮眼內(nèi)的煤或巖粉,在裝藥時(shí),用炮棍輕輕把藥卷向里推,使藥卷銜接緊密,嚴(yán)禁搗實(shí)炸藥。3.2.2彎巷道放炮命令①設(shè)置警戒,警戒崗哨的位置要符合安全距離的要求:直巷100m,拐彎巷道70m;②放炮前,班組長(zhǎng)須確認(rèn)所有人員都已撤出警戒線以外,方可下達(dá)放炮命令;③放炮15min后,工作面的煙被吹散,放哨警戒人員由布置警戒的班組親自撤回后,人員方可進(jìn)人工作面工作。3.2.3現(xiàn)場(chǎng)要做好材料的保管工作①爆破連線必須按照規(guī)程執(zhí)行,接頭要清潔并擰緊,線連接完畢后,爆破員再檢查連接是否正確,有無(wú)錯(cuò)誤或漏連;②裝藥時(shí),爆破員應(yīng)手拉直雷管腳線使其緊靠炮眼的眼壁,注意不要把腳線搗斷或搗破腳線絕緣皮;③放炮前,必須認(rèn)真檢查放炮母線和發(fā)爆器的完好情況;④做好現(xiàn)場(chǎng)的管理,火藥箱應(yīng)存放在干燥無(wú)滴水的安全地點(diǎn),不用時(shí)不準(zhǔn)打開(kāi)炸藥箱或撕掉炸藥包裝;⑤不得使用變質(zhì)或嚴(yán)重硬化的炸藥,雷管下井前做道通檢查,不同廠家生產(chǎn)的雷管不得串聯(lián)使用。3.2.4裝放炮時(shí)的注意事項(xiàng)①由于連線不良造成的瞎炮,可重新連接放炮;②在距瞎炮至少0.3m處另打同瞎炮眼平行的新炮眼,重新裝藥放炮;③嚴(yán)禁用鎬刨或從炮眼中取出原放置的引藥或從引藥中拉出電雷管,嚴(yán)禁將炮眼殘底(無(wú)論有無(wú)殘藥)繼續(xù)加深,嚴(yán)禁用打眼的方法往外掏藥,嚴(yán)禁用壓風(fēng)吹這些炮眼;④處理瞎炮的炮眼爆炸后,放炮員必須詳細(xì)檢查炸落的煤、矸,收集未爆的電雷管;⑤在瞎炮處理完畢以前,嚴(yán)禁在該地點(diǎn)進(jìn)行同處理瞎炮無(wú)關(guān)的工作。4起爆時(shí)的地面爆破12420綜采工作過(guò)斷層時(shí)先進(jìn)入斷層上盤(pán),在斷層上盤(pán)推進(jìn)時(shí)工作面上部巖石越來(lái)越厚,當(dāng)巖石厚度達(dá)到1m時(shí)煤機(jī)割不動(dòng),需要預(yù)裂爆破,每隔一個(gè)8m深的炮眼布置兩個(gè)2.5m深的炮眼,兩個(gè)2.5m炮眼與煤壁有一個(gè)夾角(65°～75°)。起爆時(shí)2.5m炮孔先爆,8m炮孔后爆,利用風(fēng)鉆進(jìn)行炮眼施工。當(dāng)工作面推進(jìn)到斷層破碎帶時(shí),整個(gè)工作面都是巖石,推進(jìn)到斷層下盤(pán)炮眼布置方法一樣,起爆方法也一樣。預(yù)裂爆破后,煤機(jī)割巖比較容易,煤機(jī)司機(jī)必須要將頂?shù)装甯钇?/p>