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小研楊莊礦採空區的技術處理

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小研楊莊礦採空區的技術處理

1.引言
  
  Ⅲ532 綜採工作面爲Ⅲ53 採區西翼首採工作面,該面走向長度700m,傾斜長度130m。採深約293m,工作面煤層厚度0.5~3.09m,平均厚度2.5m,煤層傾角10~18°,平均約15°,煤層直接頂爲泥岩,0.3~1.0,平均0.5m,總體爲外部厚,裏部薄,切眼及初期回採厚度爲0.3~0.5m。老頂爲閃長玢岩,厚度12~20.22m,平均16m,在閃長玢岩底部有少量的天然焦,厚度在1.0 左右,不穩定。煤層底板爲泥岩,平均厚度爲9m。由於4、5 煤層相距較近,在回採過程中,局部地段4 層位火成岩構成5 煤的直接頂板。就Ⅲ53 採區而言,採區西翼4 層火成岩厚度絕大部分在15m 以上,範圍走向約800m,傾斜長約1200m,在上部4、5 煤層層間距僅0.5m 左右,下部4、5 煤層間距1~2m;而採區東翼,4 層火成岩厚度大部分厚度也在15m 以上,範圍走向約800m,傾斜長度600m,與採區西翼相比,4、5 煤層層間距較大,在3~12m 之間,大部分在4m 以上[1]。
  
  2.工作面巷道佈置及回採工藝
  
  2.1 巷道佈置概況
  ①工作面採用機、風、軌三巷佈置方式,其中軌道巷因斷層影響未能作爲進料、進風使用,只作爲排水路線。巷道爲煤巷沿底佈置,屬五煤層,工作面上部爲不可採邊界;東北爲採區上山保護煤柱;西南部到不可採邊界;下部爲Ⅲ534 工作面(未採區)[2]
  ②機、風、切眼概況[3]
  風巷:施工爲工字鋼棚支護,樑×腿=3.2×2.8m,棚距爲500mm;
  機巷:施工爲工字鋼棚支護,樑×腿=3.6×2.8m,棚距爲500mm;
  切眼:施工爲錨帶棚複合支護,寬×高=6.8×2.6m 的矩形斷面。
  ③工作面及巷道佈置平面圖。
  2.2 回採工藝
  該工作面採用綜採工藝,其支架及設備型號所示。
  
  3. 工作面初期開採狀況及結果
  
  1、工作面於4 月2 日開始安裝,5 月21 日工作面試生產,工作面回採初期(5 月21日-7 月8 日),推進20m,出煤11081 噸,無明顯的礦壓顯現,工作面初撐力在泵壓的60-80%。原因爲:局部煤層較厚,加之煤層直接頂厚度變化大,造成部分支架超高,升不上勁,抵車、拉架困難。同時因工作面傾角大造成支架傾斜、夾架、爬架等現象,嚴重影響正常生產進度。後經採取針對性措施,如:安設防倒千斤頂、工作面提車、提架降低採高,對工作面局部超高段支架頂樑上裝木垛等[4]。經實施,效果明顯,工作面於7 月8 日恢復正常生產,但由於工作面煤層基本頂爲火成岩,厚度大,硬度高,沒能及時冒落,而直接頂較薄,造成採空區大面積懸頂,支架初撐力及工作阻力無明顯變化,頂板無來壓趨勢,對安全構成很大威脅,尤其上端頭段,天然焦厚度大,致使工作面超高在4m 左右,給工作面安全管理帶來很大困難[5]。
  2、截至7 月18 日,風巷推進62m,機巷推進35m,工作面仍無明顯老頂來壓(垮落)徵兆,經集團公司與礦研究決定工作面停採,同時研究制定深孔控制爆破方案,對採空區頂板進行強放。爲鑽場及鑽孔佈置平面示意圖,爲鑽孔設計佈置剖面示意圖[6]。
  
  4.觀測結果及分析
  
  爆破後,根據集團公司要求,工作面繼續向前回採。工作面共向前推進5m(其中2.2m使棚),推進5 米期間壓力顯現不明顯。8 月13 日8 時,採空區中下部開始較大面積的.局部剝離跨落,如所示。從14 到28 架的大塊冒落,冒高在1 倍採高以上,面積1197.81m2;從35 到54 架的大塊冒落,冒高在1.5 倍採高以上,面積1809.05m2,局部剝離冒落總面積爲3006.87m2,則採空區冒落率爲36.94%。工作面下部1-13 架斜弧形懸頂20m,14-28 架的支架後方呈大塊狀冒落,面積爲1197.80m2;中下部29-39 架懸頂未落,面積爲507.53m2;工作面上部55-86 架老塘完整懸頂未落,面積爲3502.29m2。