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中國采煤方法( 2.5復雜條件下的巷道布置1)

作者:佚名 2009-04-02 16:10 來源:安全信息網(wǎng)
2.5復雜條件下的巷道布置

我國很多礦井自然條件很復雜,如地質構造和破壞、煤與沼氣突出、沖擊地壓、水害等必須加以防治,在巷道布置方面也必須采取相應措施。

2.5.1受構造影響的巷道布置

對礦井有地質構造的地區(qū),要掌握構造的分布規(guī)律,合理布置巷道,以提高回采率,方便生產(chǎn)和節(jié)省巷道工程量。

一、受斷支影響的巷道布置

當區(qū)內斷層較多時,可根據(jù)斷層的類型,合理地技術服務傾斜長壁、偽斜長壁和走向長壁相結合的布置方式。雞西礦務局小恒山礦在二水平西部,采用了這種混合式布置方式,具體布置如圖2-5-1所示。區(qū)內斷層縱橫交錯,落差在1m以上的有14條,大致可分為4個較為規(guī)則的斷塊。根據(jù)斷塊的形狀和距主運大巷的距離,上部兩個斷塊采用了傾斜長壁布置方式,下部兩個斷塊采用了走向長壁布置方式。區(qū)內只用一個綜采工作面保產(chǎn),最高產(chǎn)量達80t/a,掘進率為100m/t,回采率為72.9%。巷道布置有三個突出特點:一是靈活,對斷層處理適應性強;二是最大限度地擴大了工作面推進長度,擴大了綜采有適用范圍;三是大部分煤層巷道沿交面線布置,減少了巖石巷道工程量,在復雜條件下回采率高,巷道掘進率低。

從圖2-5-1可以看出:區(qū)段與條帶巷道布置的特點是基本上平行交面線布置;有的巷道受斷層影響采用了折線式布置(圖中13、14);斜交和近似走向斷層相交時,區(qū)段巷道靈活地采用了扇形布置(圖中11、13)。

當斷層落差較大時,可以斷層作為采區(qū)境界。一個斷塊走向長度較短時,可聯(lián)合幾個斷塊劃歸一個采區(qū),采區(qū)上(下)山字正腔圓平行傾斜斷層布置(圖2-5-18、9)。采區(qū)走向長度較長時,可將采區(qū)上山布置在采區(qū)中部。圖2-5-2雞西小恒山礦薄煤層采區(qū)巷道布置圖。左右現(xiàn)金翼以斷層為界,采區(qū)中部又有一斜交斷層,落差亦較大。將軌道上山和運輸上山分別布置在斷層的上、下盤。這樣既減少了聯(lián)絡巷道工程量,又避免了巷道交叉。另外上山煤柱與斷層煤柱合一,減少了煤炭損失,提高了采區(qū)回采率。

區(qū)段巷道和開切眼一般平行交面線布置。當采用綜采時,可采用扇形布置小旋轉開采。這樣既解決了綜采回收三角煤礦問題,提高了回采率,又增加了連續(xù)推進長度。另外工作面始終保持等長,有利于綜采工作面生產(chǎn)。大屯煤電公司姚橋礦等很多局礦采用了這種布置方式,在構造復雜地段,堅持采用綜采。

二、受褶皺影響的巷道布置

在向斜和背斜區(qū)域,根據(jù)煤層的變化,采區(qū)沿傾斜劃分呈扇形,是褶皺區(qū)域采區(qū)劃分的特點。在穹隆和構造盆地區(qū)域,由于向斜和背斜褶曲軸部,往往產(chǎn)生次一級褶皺斷裂較發(fā)育,可以褶曲軸作為采區(qū)境界。此時,同一水平內的采區(qū)上(下)山布置成輻射狀。

當褶曲比較寬緩,構造應力較小時,可將采區(qū)上(下)山沿褶曲軸布置如圖2-5-3所示。

當褶皺區(qū)域煤層走向變化較大,煤層傾角亦較大,構造應力較大時,可將采區(qū)上(下)山布置在一翼,避開應力集中區(qū)。

一般向斜區(qū)域比背斜區(qū)域積蓄著更大的構造應力。因此,在向斜軸部布置采區(qū)上(下)山時要慎重。背斜軸簇張性斷裂較多,較為破碎。在軸部布置上(下)山時,應盡量避開地質破壞區(qū)域,以利于巷道維護。

有很多因素影響不能將上(下)山平行褶曲軸布置時,可以斜交布置,如圖2-5-4某礦深部有一向斜構造,煤層厚1.6m,邊界有一斷層。將下山布置在煤層中,并與向斜軸斜交,向斜兩翼各布置一個回采工作面避開構造應力區(qū)。
2.5.2煤和沼氣突出煤層的巷道布置

煤和沼氣突出對生產(chǎn)危害極大,我國一些具有煤和沼氣突出危險的礦井在巷道布置方面。也積累了較豐富的預防經(jīng)驗。

一、采區(qū)上(下)山布置特點

1.采區(qū)上(下)山一般布置在較堅硬的煤層和煤層群最下部煤層或底板巖層中。應避免在解放層里布置永久性上(下)山,解放層里不留煤柱,防止煤柱中應力集中。

2.為了加快開采解放層,可以在解放層的頂板巖層中布置采區(qū)上(下)山。

2-2-5為開采上解放層時的采區(qū)巷道布置剖面圖,在3號層的頂板2號層的工業(yè)基礎線里布置了三條上山,是專為開采解放層(3號煤層)服務的。3號層采完使下部各層得到解放。然后再在6號層底板巖層中布置上山開采被解放層,對于厚煤層或不穩(wěn)定煤層,可在底板布置多條巖石上山并設區(qū)段集中巷,將采區(qū)分成多個區(qū)間,區(qū)間運輸、通風系統(tǒng)獨立,一旦發(fā)生事故對鄰區(qū)不影響;還可跨上山和采用無煤柱護巷,提高抗災能力。

3.設采區(qū)邊界巖石回風上山。為準備第二開采層或厚煤層的第二分層的煤巷和開切眼,保證風流通暢,不與生產(chǎn)工作面通風相干擾,在采區(qū)邊界設一條巖石回風上山,做掘進工作面獨立通風的通路。相鄰采區(qū)可共用一條巖石回風上山。

二、區(qū)段巷道布置特點

1.不留區(qū)段煤柱,實行無煤柱護巷。由于區(qū)段煤柱受支承壓力而引起被解放層發(fā)生煤與沼氣突出的事故很多。例如某礦在3號層留有24~26m煤柱,開采被解放層4號層送開切眼進發(fā)生突出,如圖2-5-6所示。所以,應盡量采用沿空留巷或沿空送巷等布置方式,取消區(qū)段煤柱。

2.采用前進式開采。一般突出多發(fā)生在掘進工作面,掘進工作面要避開支承壓力升高區(qū)。根據(jù)這一規(guī)律可以采用沿空留巷前進式開采方式。北票礦務局三寶礦9號層屬于嚴重突出煤層,采用了上述方法,運輸平巷隨采隨掘平巷超前工作面距離嚴格控制在工作面前方卸壓帶內,從而消除了平巷掘進的突出危險。

實踐證明,采用無煤柱護巷和前進式采煤是防治突出的重要措施之一,值得重視。三、開采解放層,合理安排開采順序

1.一般應優(yōu)先開采上解放層,沒有條件時,也可選擇下解放層。有的礦采用預排沼氣的方法先開采厚煤層一分層,使其起解放層作用。

2.要合理安排解放層與被解放層開采順序和采掘工作面相互關系。

解放層的回采工作面必須超前于被解放層的掘進工作面,超前距離應根據(jù)實際情況確定,但不小于兩煤層垂直距離的兩倍。

開采順序有兩種方式:一種是剝皮式;一種是區(qū)段間依次開采。

應盡可能把被解放層的采、掘工作面布置在采空區(qū)卸壓帶范圍內。在具體布置時,應使采區(qū)準備超前于解放層的準備與回采,解放層的回采超前于被解放層的準備工作;被解放層的準備工作也應超前于被解放層本層的回采工作。這就是所謂的“三區(qū)成套”、“四區(qū)超前”。圖2-5-7為某礦采區(qū)開采順序安排圖,該區(qū)開采3個煤層,其中4號層為煤與沼氣突出層,以6號層為下解放層,6號層先采,但只能解放4號層的上三個區(qū)段,故以3號層為4號層的上解放層。3號層區(qū)段間上行順序開采,3號層第四區(qū)段采過之后,4號層張4區(qū)段才得以解放。

3.開采有突出危險的煤層時,禁止同時兩個面相向回采,避免產(chǎn)生支承壓力疊加。

四、巷道布置應注意的問題

1.石門見煤處應避開地質構造區(qū)域和沼氣突出主要危險區(qū)。

2.石門位置應避免布置在鄰近煤層開采的應力集中區(qū)內。

前例,以前開采順序不合理時,在4號層尚未解放帶內送區(qū)段石門,區(qū)段石門見4號層煤時發(fā)生突出,見圖2-5-8,摧毀石門及3號層巷道達52m,其原因即是石門見煤點正是應力升高區(qū)。

3.在布置巷道時,應盡量避免穿過地質構造帶。實在不能避免時,應減少次數(shù)。在貫穿部位盡量正交而不采用斜交。

4.盡量以斷層作為采區(qū)境界和工作面的分界線。工作面遇斷層送開切眼時,應在前工作面回采壓力基本穩(wěn)定后再施工。

我國高沼氣礦井,在60年代就試驗沼氣抽排工作,目前已有成熟和經(jīng)驗。沼氣抽排后,消除了煤和沼氣突出事故,使沼氣濃度大幅度降低,有利于礦井通風工作;抽出的沼氣可以利用,一舉兩得。當前主要采用鉆孔法和設專用抽排巷道兩種方法。

一、鉆場的設置

根據(jù)礦井地質與開采技術條件的不同,充分利用已有的巷道布置鉆場和鉆孔。依鉆場開孔位置來劃分,大致可分為三種類型:

1.本層巷道中布置鉆場

在有煤與沼氣突出的單一煤層開采時,為減少抽放井巷工程量和鉆孔長度,常采用這種布置方式,如圖2-5-9b)。其特點是不開掘專門抽放巷道,工作面采用單巷布置,在運輸平巷與回風平巷中每隔3~5m,沿煤層傾斜方向向上與向下開抽放鉆孔,使鉆孔貫穿工作面全長。在工作面推進時,實行邊采邊抽,抽放效果好,指高了抽放鉆孔的利用率,降低成本。

在掘進運輸平巷與回風平巷時,必需采取預抽或邊掘邊抽等防災措施,以保證掘進時的安全。其作法是掘進時,在巷道兩側開鑿鉆場,布置若干平行巷道方向的抽放鉆孔,兩側鉆場間距5~10m,抽放鉆孔深50~60m,每掘進50~60m開一組鉆場,見圖2-5-9a)。

焦作礦務局各礦均采用這種抽排方式。2.層外巷道鉆場

一種是鉆場布置在煤層群底板的巖石集中內,見圖2-5-10;一種是布置在煤層集中巷內。

3.綜合鉆場

綜合鉆場是12兩種類型的混合布置,如圖2-5-11所示。

第一類鉆場,一般應用在上抽放層,后兩類多用在下抽放層。選擇時應根據(jù)巷道布置方式,沼氣含量,供電、供水、運輸?shù)惹闆r來確定。工作面初次卸壓時,往往發(fā)生沼氣突然大量涌出,為使這部分沼氣能及時的抽出,確?;夭傻?a href=http://m.getpedicuristjobs.com target=_blank class=infotextkey>安全,開切眼附近的鉆場應加密。一般距開切眼30~40m的區(qū)間布置2個鉆場,而且第一個鉆場距開切眼10~20m。鉆場的間距,我國各地經(jīng)驗一般為30~60m

二、設專用抽排巷道

根據(jù)礦井地質和開采技術條件,可設頂板或底板專用抽排巷道。

1.頂板沼氣抽排巷道

陽泉礦務局三礦開采3號層,煤層平均厚2.2m,傾角2~8o。上部1、2號煤層不可采,但為富含沼氣層。相對沼氣涌出量為22.4~31.3m3/t,并有煤和沼氣突出危險。采用傾斜長壁采煤法開采,在條帶排放沼氣巷內,距回采工作面開切眼98m處開始,每隔280m開掘一條頂板巖層抽放沼氣巷,距回采工作面停采線250m左右停止開掘。其具體布置如圖2-5-12所示。

根據(jù)多年開采經(jīng)驗,綜采面開采3號煤層時,沼氣涌出一般都較大。采用頂板鉆孔法抽出率較低,平均僅50%,不能保證安全生產(chǎn),也不能充分發(fā)揮綜采能力。頂板沼氣抽放巷法,沼氣抽放量大,抽出率高,平均達62%。但增加了巖石巷道工程量,比鉆孔法總費用高。具體布置時,要和鉆孔法進行詳細比較后確定。

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