复杂地质条件煤层顶板控制技术恒温水槽

复杂地质条件煤层顶板控制技术

复杂地质条件煤层顶板控制技术 2011： 　　1概述　　翟镇煤矿是1993年投产的现代化矿井，设计生产能力120万t，2002年为225万t。目前为单水平单翼开采，4个生产采区，4个采煤队，全部为高档普采，支护方式为单体支柱加金属铰接顶梁联合支护。主采4层煤，平均厚度在2.8m左右，厚度变化较大。由于支柱的工作行程不能适应煤层厚度的变化，造成煤炭资源的浪费；由于活柱伸出量大，造成支护稳定性差，工作面安全得不到保证；由于人工支柱、回柱，工人劳动强度高，劳动量大。基于上述原因，在充分分析论证的基础上，采用轻型掩护式支架对回采工艺进行了改革，取得了较好的技术经济效益。　　2可行性分析　　2.1煤层条件　　主采煤层为2#,4#煤层，基本条件如下：2＃煤，厚0~4.24m，平均厚度1.97m,目前开采区域厚度为1.5~2.5m，复合顶板。直接顶厚度0.1~1.3m，主要为灰黑色泥质粉砂岩，极易冒落，顶板管理难度大；老顶为灰白色较坚硬的中细砂岩，厚度1.5-10m。底板为粉砂岩与泥岩互层，厚度4m,受压时极易出现底板变形，造成支柱钻底，从而影响工作面的支护质量。煤层倾角一般不大于25度。　　4#煤,厚度0~3.81m,平均厚度2.6m,为复合顶板。开采中顶板极难控制，顶板管理难度大。底板一般为粘土岩，极易出现支柱钻底。煤层倾角一般不大于25度。落差在3m以内的断层及破碎带分布较多。　　通过对已经成功使用轻型掩护支架的峰峰矿务局新三矿的调研分析可知，我矿2#、4#煤层的赋存条件与新三矿3#煤层有较多的相似之处，与支架所要求的煤层条件基本适应。在2#煤目前开采区域厚度为1.5-2.5m的条件下，采用轻型支架一次采全高技术，由于支架的工作阻力大而对底板的比压小，可以解决复合顶板的管理难度大和松软底板支柱钻底的问题。当煤层厚度增大符合放顶煤开采条件时，再同时实施放顶煤。4#煤目前厚度为2.5-3.2m.也可采用轻型综放支架一次采全高或实施放顶煤开采，既能解决复合顶板管理难度大和松软底板的支柱钻底问题，保证较好的支护效果。又能降低工人劳动强度大，提高煤炭资源回收率。　　2.2井巷与装备条件　　目前的高档普采工作面，生产设备能力较大，煤机、泵站、转载机、皮带等运输设备基本上可以配套使用。主要开拓及准备巷道都是按照综采要求设计的，能够满足轻放支架运输要求：局部回采巷　　道受矿压影响变形较大的区段适当扩修后也能满足要求。　　2.3顶板条件　　矿压观测结果表明，我矿4#煤层工作面直接顶初次垮落步距为9-13m,属于2类中等稳定顶板；基本顶初次来庄步距为22m。基本顶初次来压当量为：　　Pe＝241.31n(Lf）一15.5N＋52.6hm　　式中Pe—基本顶初次来压当量，kN/m2;　　Lf——基本顶初次来压步距，m;　　N——直接顶充填系数，N=hi/hm;　　hm—煤层采高，m;　　hi—直接顶厚度，取实测值4.5m。　　将实测参数代入上式，有：　　Pe＝873.75kN/m2　　由于Pe<895,所以工作面基本顶属于I级，来压不明显。　　资料表明，目前国内使用的所有轻型支架，都能适应我矿的煤层顶板条件。

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