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采煤工作面大倾角俯采回采及安全控制实践

文档作者：高春福徐振波杜启鲁文档来源：济宁二号煤矿		点击数：	更新时间： 2022年04月27日
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煤矿现代化 2010年第1期 总第94期
采煤工作面大倾角俯采回采及安全控制实践
济宁二号煤矿 高春福徐振波杜启鲁
摘要济宁二号煤矿井下地质条件复杂，煤层赋存变化大，断层多，一直对生产造成很大的影响。本
文就4305(北)综采工作面的现场回采实际情况，对采煤工作面大倾角俯采回采及安全控制进行探索。
关键词煤矿生产大倾角安全控制
中图分类号：TD823 文献标识码：B 文章编号：1009-0797(2010)01-0023--02
1 问题的提出
1．1 工作面概况
I．1．1 地理位置
4305(北)工作面位于济宁二号煤矿四采区东北部，西邻
43o4(北)工作面，北至六采区下山，东距F14断层300m，南距
4305工作面采空区1 27m。此工作面地面位置位于辽沟河以西
200m，小郝村以南500m，北距济宁市外环路290m，地面为农
田。回采后将引起地面下沉，对辽沟河影响较小。
1．1．2 煤层赋存情况
工作面煤层产状变化大，煤层倾角3o～20。，平均倾角8。；
煤层底板标高一561．9—．620．2m，平均标高一591．1m。煤厚
0．4 3．3m，平均煤厚2．25m。煤层走向总体南部为近NP；w—
SSE向，倾向NEE，过白庄背斜后走向近NS向，倾向E。煤层
普氏系数(f)一般在1．9l左右，为软～中等硬度煤层。
1．1．3 地质条件
该面褶曲发育，总体南部为白庄背斜，停采线北侧为前十
里营向斜，其趋势为南部高、北部低，西部高、东部低。根据三
维物探、巷道实际揭露和打钻结果综合分析，面内存在冲刷区
域，预计最低厚度0．4m，且煤层倾角较大。面内地质条件较简
单，在回采范围内两顺槽及切眼在掘进过程中共揭露落差
0．9～4．0m的正断层4条，平均每百米有断层0．32条，每平方
公里有断层46条；该面断层以走向NW～SE为主、倾向NE正
断层为主。
1．1．4 顶底板情况
该面老顶为厚5．30—10．72／10．0m的中砂岩，灰白色，成份
以长石、石英为主，层理发育，钙泥质胶结，局部含有粉砂岩条
带，岩性坚硬，f=6．0～13．5；伪顶为厚1．0～3．0／1．5m的泥岩，灰
黑色，含植物化石碎片，性软易冒落，f=2～4；直接底为厚0．5～
2．0／i．0m的泥岩，灰黑色，含植物根部化石碎片，具膨胀性，质
软易破碎，f-2～5；老底为厚14．3～26．5／20．4m中细砂岩，浅灰
色，成分以石英为主，钙质胶结，含有云母碎片，岩性坚硬，
f=6～ 10。
1．1．5 水文地质情况
对4305(北)工作面回采有影响的含水层为3下煤顶底板
砂岩，是直接充水含水层，顶板砂岩平均厚33．0m，底板砂岩平
均厚20．4m，其富水性弱，涌水形式为煤层顶底板渗水、淋水，
对正常回采影响较小。
(1)由于煤层埋藏深，不受地表水的影响。
(2)3上煤层上距侏罗系砂岩含水层162～182．5m，侏罗
系砂岩水不会对工作面回采造成充水威胁。
(3)工作面内封闭不良钻孔147号已启封，7_4号钻孑L封
闭质量合格，对工作面回采充水无影响。
(4)工作面两顺槽及切眼掘进过程中揭露的地质构造都
不含水。
(5)该工作面西临4304(：115)采空区，由于4304(北)工作
面南高北低，其老空区水通过4304(北)面轨道顺槽排至六采
轨道下山，面内低洼点处可能有少量积水，不会对工作面回采
构成威胁。
(6)四采区43下03工作面面积0．2 km：，回采过程中正常
涌水量11．3m3／h左右，最大涌水量22 m ；43下o4工作面面
积0．096km2，回采过程中正常涌水量9．5m3／h左右，最大涌水
量15 m3／h；43下05工作面面积0．097 kmz，回采过程中正常涌
水量7mVh左右，最大涌水量12 m3／h；4305(北)工作面面积
0．086km ，结合4305(北)面两顺槽及切眼水文情况，类比预计
4305(z115)工作面正常涌水量lOm3／h，最大涌水量20m3fa。
1．2 巷道布置
4305(z[L)工作面两顺槽与六采辅助运输巷和六采胶带输
送机下山垂直，均沿煤层顶板布置，东顺槽为运输顺槽，西顺
槽为轨道顺槽。运顺皮中距轨顺巷中平距为160m。
1．3 该工作面面临的安全问题
本工作面由于受白庄向斜和F4244断层影响，工作面顶
板大幅度下扎，下扎幅度最大为34。，导致工作面俯采角度最
大达36o，给我矿安全生产带来很大影响。
2 采取的措施
为保证大坡度俯采的安全，我们采用如下方案进行回采：
(1)从轨道顺槽10#点开始刹刀，刹刀幅度由10。逐渐加
大到20。，向面里逐渐延伸，把运输机顺一致并保证采高不低
于2．6m。
(2)回采大坡度段初期由于顶板大幅度下扎，采取人工卧
溜方式使运输机下落，下落不到位时，可采用单体压推溜子，
使溜子下落至实底，保证运输机下扎幅度快速增加以满足顶
板下扎要求。
(3)回采大坡度段中期采取手镐或风镐落底，并掏挖深入
支架底座下，人工攉煤矸进入运输机以保证支架高度。
(4)工作面大坡度段支架拉移采用单体帮扶拉移以确保
拉移支架时不出现底座钻底，支架前栽的情况。
(5)回采大坡度段后期，由于顶底板坡度放缓，采用5T的
葫芦配合中18．5及其以上的钢丝绳套链将运输机吊起，下垫
碎煤矸以保证运输机下扎幅度。
大倾角安全控制采取以下方案：
(1)支架采用邻架操作。
(下转第36页)
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煤矿现代化 2010年第1期 总第94期
撑作用。此后的2O天以内，密闭处巷道有所变形，但封堵材料
的密闭未产生裂隙，通过预埋的观测管观测发现，闭内氧气浓
度较低(低于原砖闭内相同条件下的观测值)，说明密封效果
较好。
2．3 液态二氧化碳惰化降温防灭火技术
二氧化碳化学性质比较稳定、无毒性、不易与煤炭发生氧
化等化学反应。化学工业中，二氧化碳在低温高压下以液态形
式储存。液态二氧化碳气化后，体积膨胀450倍左右，需要吸
收大量的热，它在一78．5℃ 时的汽化潜热为577．8kJ&amp;amp;g。当低温
二氧化碳注入到自燃危险区域或高温点时，不但能够降低氧
气浓度而且温度能够得到迅速降低，从而有效地抑制了煤层
自燃。此外，液态二氧化碳还有良好的抑爆作用，存在一定浓
度二氧化碳的混合气体，瓦斯爆炸界限得降低。
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图3 注液态二氧化碳工艺流程图
液态二氧化碳压注工艺如图3：地面储气罐的液态二氧化
碳经过气体输送管道流到火区附近，再经注液态二氧化l碳
的管路送到高温区。
下石节煤矿在正常生产期问，如果采空区出现自燃危险
时，自采空区进风侧注液态二氧化碳。灌注口位于进风侧距离
工作面约20m处，在注二氧化碳时应对采空区主要漏风点进
行封堵。当工作面出现自燃迹象而封闭后，向封闭区内注液态
二氧化碳。实践表明，注液态二氧化碳可以快速降低采空区氧
气浓度，抑制煤层自燃，并对防止瓦斯爆炸起到重要作用。
通过对综放采空区气体监测和分析，得到铜川矿务局下
石节煤矿煤层自燃危险区域主要处于工作面进、回风侧的采
空区。据此，提出以工作面堵漏、注复合胶体以及注液态二氧
化碳相结合的综合防灭火技术。通过建立这些技术装备，并且
在实际生产中应用这些技术，有效地预防了下石节煤层自燃，
保障了矿井安全生产。
参考文献
【1】徐精彩，张辛亥，文虎，邓军著．煤层自燃胶体防灭火理论
与技术，煤炭工业出版社，北京：2002．12
f2I徐精彩著．煤层自燃危险区域判定理论，煤炭工业出版社，
北京：2oo1．12
【3】张福喜，刘继勇，张辛亥．稠化胶体防灭火技术在阳泉煤业
集团的应用，矿业安全与环保，2005(5)：51～53
作者简介
仇亚社，男(1965．11一)，陕西富平人。采矿工程师，长期以
来从事煤矿生产技术及管理工作，现为铜川矿务局下石节煤
矿矿长。 (收稿13期：2009一ll一17)
A Comprehensive Fire Prevention and Extinguishment Technique of Xiashijie Coalmine
Qiu Yashe Xiashijie coalmine，Tongchuan coal administration，Tongchuan city，Shaanxi Province
Coal seam in Xiashijie coalmine is high—gas easy-spontaneous combustion one．Through analyzing spontaneous combustion danger zone，
a comprehensive fire preventing and extinguishing technique by sealing air leakage passage with inorganic filling matefiM，injecting composite
gel and liquidized carbon dioxide is put forward．The technique is applied in Xiashijie coalmine to prevent the mining coa1．q,ea／n from
spontaneous combustion and make sure safety production successfully．
Key WOrdS：spontaneous combustion，fire prevention and extinguishment,composite gel，inorganic filling material，fluidized carbon
diOxide
(上接第23页)
(2)明确大坡度段作业安全确认制度，只有在支架达到初
撑力，液压泵正常运行时方可进人面前作业。
(3)两端头大坡度段端头密集后采取施工木垛或挡煤墙
方式防止老塘窜矸伤人。
(4)煤机割端头时，在大坡度下方平巷处悬挂“煤机截割
端头，禁止人员通过”警戒牌，并设专人站岗，禁止人员在大坡
度下方工作或逗留。
通过实施，保证了济宁二号煤矿4305(：1~)综采工作面的
正常推进及大坡度俯采的安全，为以后类似综采工作面的开
采提供了有效的回采方式。
作者简介
高春福，男，1982年5月生，助理工程师，2006年毕业于
山东科技大学采矿工程专业，现在济宁二号煤矿从事采煤设
计工作。
(收稿日期：2009—7—21)
STOoP M INING AND THE PRACTIC oF SECURITY CONTRoLLING
ON THE CoAL FACE W ITH LARGE INCL ED ANGLE
Jining II Coal Mine Gao Chun-fu Xu Zhen-bo Du Qi-lu
Abstract：As the first annual production of 4 million tons on the design in Yanzhou Coal Mining Jidong，Jining II coal mine is a la增e
modern mine with complicated underground geological conditions，Seam of Changes in large and multiple faults which have a great imp~t on
production．This paper，according to the actual mining situation of Jining II Coal Mine 4305 (North)fully mechanized coal face，explore the
stoop mining and the practice of security controlling on the coal face with large inclined angle．
Key words：Coal production Large Inclined Angle Security Control
· 36·

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