引言
综采工作面内部的大三角区内部会出现大面积悬顶的状况,进而使得采空区内部的瓦斯聚集在一起,最终就会在采空区内部形成新的瓦斯区,如果顶部所承受的压力超过了锚杆支撑的极限,端头在三角区内部存在顶板实际并不会直接垮落。但是,更多类型的有毒气体会在短时间内涌出,所以端头内部的瓦斯会直接超过限制的内容,最终也会危害端头工作人员自身的安全,如果端头在移架的过程中存在任何问题,尾梁和端头支护过程中的锚索会直接露出,进而产生诸多的火花。如果此时三角区突然垮落,瓦斯则会在第一时间爆炸,进而造成很大的损失。本文结合实际案例分析综采工作面端头三角区悬顶治理的策略。
1.研究背景
某煤矿4号煤层工作面在实际建设的过程中,端头三角区内部存在着大量悬顶的问题,会直接影响矿井生产的效果。其中,工作面端头的位置指的是工作面和运输槽和顺槽交叉存在的区域。也正因为该片区域内部有诸多设备,因此内部有着较大的悬顶面积。又因为设备和人员多数比较集中,所以需要采用合适的策略来治理和维护瓦斯。多数端头区域内部又受到了一定的压力。因此,更多煤矿岩体内部存在的内容较为复杂。如果矿井内部工作面承受的压力相对较多,岩体内部的受力情况也始终会显得非常复杂。如果矿井工作面两头的内容不在第一时间垮落,自然会引发新的悬顶问题。
造成这一问题的原因有如下几点:第一,多数基岩顶板的强度较大,也不会轻易地垮落。第二,正因为锚杆和锚索互相进行作业,所以使得顶板的强度得以加强。如果悬顶的面积过大,不仅使得上下隅角内部的瓦斯聚集在一起。如果悬顶出现垮落的现象时,多数内部存在的气体会在第一时间涌出,最终危害着工作人员的安全。
正因为大量瓦斯的涌出会造成不可估量的损失。在长期悬顶的状态下,采空区的漏风会使得煤炭着火。因此,专业人员需要先对煤矿内部三角顶板内部的机理进行研究,这样才能够在第一时间提出有效的治理方案,于是整个矿井生产的效率自然会大幅度增加。
2.工程概况
(1)某煤矿地质条件
某煤矿是电厂配套供应的煤矿,更是国家在落实“西电东送”政策中所配置的煤矿。该煤矿的设计生产能力为7Mt/a,因此属于低瓦斯矿井。井内一共有12层煤矿组成,2号和4号煤层在其中发挥重要的作用。两个煤矿的平均间距为16m。2号煤层的厚度介于1.25-5.40m,平均厚度为3.06m。4号煤层的厚度介于1.66m-8.7m,平均的厚度为3.06m,图1显示了煤矿地层中的综合柱状图。从图1可以看出,每个煤矿地层综合柱状图中,不同类型的图都会发挥不同的作用。
(2)工作面概况
某工作面内部位于4号煤层的内部,北边则挨着1406工作面,南部则为1408采空工作面,两个工作面相差的距离为46m。整个1405工作面的长度为2400m,倾向的长度为250m,两顺槽的规格宽度为5.43m,高度为3.5m,工作面直接顶的平均厚度为2.3m。
(3)工作面端头支护
在实际掘进的过程中,多数专业人员可以有效地将其和锚网联合在一起,整个巷道掘进的过程自然就能够更加顺利。内部的变量也较小。如果能够在回采的过程中注意在回风顺槽前段采用DW42-250型单体液压支柱和顶梁支护更好地结合在一起,自然就能够让支护发挥更好的作用。专业人员需要在端头架和巷帮之间先设立两排密集的支柱,并让两排支柱都能够发挥更好的作用。在建设的过程中,一排支柱将会从端头的支架出发,沿着顶部的线向外支护26m,距离行人一侧巷帮大约500mm。在设计的过程中,每一排支柱之间存在的距离不会大于300m,J距离端头支架巷帮的距离不会更大。
3.悬顶机理分析
1406工作面位于1206工作面采空区的下方。图2表示的是在初步采集的阶段,相关人员将工作面逐步推进到1206工作面切眼煤柱的下方。但是,因为受到煤柱应力的影响,底板内部会传递出更多的力量。这时,工作面内部的矿压会变得越来越大,顶板会大面积出现冒落的现象。因此,处于三角区内部承受的压力会影响整个冒落的过程。但那时,正因为上端头顶的三角区会对煤柱内部产生一定的压力,上部自然会出现悬顶部位。
上端头距护巷煤柱的集中应力将会影响整个工作面的操作。如果没有受到集中支承压力的影响,两端头三角区内部的矿压实际并不明显。此时如果又出现大面积悬顶的现象,就会给生产带来极大的隐患。
4.工程治理方案
在实际建设的过程中,可以根据某煤矿端头三角区域内部的悬顶机理进行分析。要想更好地实现三角区悬顶垮落治理的过程中可以进行如下几点工作:第一,通过破坏顶板的完整性和坚固性来有效地降低顶板的承载能力。第二,全面地降低顶板的支护强度,这样才能够更好地拆除一部分的锚杆和锚索,这样就能够更好地消除顶板和岩层之间的关系,并让离层发育的过程变得更加顺利。在分析采煤现场的过程中,相关人员决定要采用退锚和爆破放顶的方式来治理端头三角区内部存在大面积悬顶。
(1)退锚
先可以拆掉存在于端头支架顶端4m以内的锚索,并让其不能够更好地进行支护。在真正退锚的过程中,专业人员需要全面地有效地观察顶板周围围岩的运行情况,注意不让任何人都能够从事其他类型的活动。此外不要让退锚、移端头架和其他作业的程序有效地融合在一起。在真正进行退锚放顶的过程中,专业人员需要坚持“由里向外”和“由难到易”的原则进行工作。之后再派遣专人进行监护。
(2)爆破强制放顶
如果存在于两端三角区悬顶的面积大于10平方米,但是没有直接出现垮落。一方面要让专业人员强制进行退锚,另外一方面更需要采用合适的爆破方式来放顶,具体的内容如下所示:
第一,注意在施工前让端头架直接后退750mm,并直接收回较为密集的支柱。只有这样,专业的人员才可以在端头液压支架和采空区300m的位置打上一排单一的支柱。加工好之后再直接将保险带挂在单一相邻的液压支柱上。第二,采用型号为YT-28风钻进行钻眼,整体主要由一字型的钻头组成,内部的直径为43mm,眼深为2500mm。必要时,专业人员需要采用FD-200D-B型爆发器来直接起爆操作。
(3)布置炮眼参数
可以沿着端头液压支架的顶部切线向外部布置4排炮眼,每排布置3个,并注意在第一排沿着顶部直接布置切线。一方面要将炮眼的排距确定为800mm,另外一方面则要将炮眼的排距确定为400mm。每一排煤柱和端头支架之间的距离偏差不能够超过120mm。
5.结论
本文在分析实际案例的基础上全面分析工作面两端头部的三角区悬顶的机理,可以看出,因为工作面上面和下面的端头一直存在于采空区里面,其应力会直接降低,也会直接诱发三角区悬顶。
在实际建设的过程中,先将工作面三角区域内部的悬顶控制在合理的范围内。采用“退锚”与“爆破”相互结合的方式来发挥更强的作用。从实际运行的效果来看,这一种方法不仅能够在短时间内控制位于三角区内部的悬顶,更能够减少瓦斯事故出现的数量,之后就能够让开采的过程发挥更大的效果。在未来发展的过程中也能够在短时间内治理三角区悬顶内部存在的现象。相关专业人士更需要参照相关的经验来更好地治理三角区的悬顶,最终也就能够让煤矿生产的过程变得更加顺利。
摘要：本文先分析某矿井综采工作面三角区悬顶面积的情况,并从工作面的地质条件和支护方式两个方面入手,具体分析引发悬顶的原因,并提出合适的治理方案。最终才能够保证端头的三角区不会垮落,也就能够有效地消除安全隐患。
关键词：综采工作面,三角区,悬顶治理,分析策略
参考文献
[1] 王兵,等.厚煤层综放工作面端头大面积悬顶控制技术研究[J].煤炭与化工,2016,39(8):20-23.
[2] 朱拴成,等.二氧化碳炮处理综采工作面巷道三角区悬顶[J].煤矿安全,2017(2):39-43.