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首页大采高综采面安全穿越大断层的卧底方法与实践
本文主要探讨了在超长大采高综采面开采过程中,如何安全有效地处理大断层问题。作者针对171303工作面在回采过程中遇到的困难,如采煤机切割受阻、工作面推进缓慢和经济效益下降,提出了破底破顶和平整过渡的传统方法可能带来的问题。针对这些问题,研究团队进行了深入的断层影响区顶板平衡结构力学分析,创新性地提出了一种卧底方法来通过大落差断层F18。 卧底方法是指在工作面推进时,不直接破底而是在断层上方进行采煤,通过改变煤层的开采顺序,保持工作面的稳定性和煤量的连续性。这种方法的关键在于对断层两侧的控制,特别是加大断层下盘的调斜坡度,以适应不同的地质条件。通过对相似模拟试验的验证,研究团队建立了针对大采高工作面过大断层的安全技术保障体系,确保了在推进过程中煤量增加的同时,矸石量减少,从而提高了工作效率和经济效益。 在现场工程实践中,171303工作面采用了这一卧底方法,成功实现了工作面的安全快速推进,明显改善了工作面的开采效果。这不仅解决了传统的过断层方式带来的难题,也为其他类似工况下的超长大采高综采面提供了有价值的参考经验。 文章强调了大采高、过大断层处理中的技术挑战和解决方案,以及相似模拟试验在工程决策中的作用。通过建立全面的技术保障体系,确保了开采过程的可持续性和安全性。本文的研究对于优化煤炭开采工艺,提升煤炭行业的经济效益和技术水平具有重要意义,为未来在复杂地质条件下进行大采高综采面开采提供了科学依据。
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开开采采技技术术与与装装备备
超长大采高综采面安全推过大断层合理方法研究
华
心祝
1
,
李
志华
1,2
,
杨 科
1
,
朱
若军
3
,
周
德生
3
,
李
迎富
1
( 1.
安
徽理工大学 煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室
,
安徽 淮南
232001;
2.
安徽理工大学 矿业工程博士后流动站
,
安徽 淮南
232001; 3.
国投新集能源股份有限公司 刘庄煤矿
,
安徽 阜阳
236235)
[
摘 要
]
为
避免
171303
工作面回采期间采用破底破顶
、
平整过渡方法过
F18
断层可能造成的
采煤机割不动
、
工作面推进速度慢及经济效益差等问题
,
保证工作面安全顺利通过
F18
大落差断层
,
进行了断层影响区顶板平衡结构力学分析
,
提出了采用卧底方法通过
F18
大断层
,
并对该方法的可行
性进行了相似模拟试验
,
建立了大采高工作面过大断层安全技术保障体系
。
现场工程实践表明
:
171303
工作面采用卧底方法
,
由断层上盘向断层推进过大断层
,
并加大断层下盘的调斜坡度
,
每米推
进煤量增加
,
矸石量减小
,
实现了工作面安全快速推进
F18
大断层
,
取得了较为显著的效果
。
[
关键词
]
大采高
;
过大断层
;
相似模拟试验
;
保障体系
[
中图分类号
] TD823. 4 2 [
文献标识码
] A [
文章编号
] 1006-6225 ( 2013) 02-0018 -04
Rational Method of Mining through Fault in Extremely-long Full-mechanized
Mining Face with Large Mining-height
HUA Xin-zhu
1
,LI Zhi-hua
1,2
,YANG Ke
1
,ZHU Ruo-jun
3
,ZHOU De-sheng
3
,LI Ying -fu
1
( 1. Key Laboratory of Education Ministry for Coal Mine Safety & High-efficiency Mining,Anhui University of Science
& Technology,Huainan 232001,China; 2. Postdoctoral Station of Mining Engineering,Anhui University of Science & Technology,
Huainan 232001,China; 3. Liuzhuang Colliery,Xinji Energy Co. ,Ltd. ,State Development and Investment Corp. Fuyang 236235,China)
Abstract: For 171303 Face mining through F18 Fault,traditional method might result in slow mining speed,bad economic profit and
coal cutter could not cut hard rock. Mechanics analysis of roof balance structure in fault influence area was made. Dinting method was
put forward as the method of mining through F18 Fault. Its feasibility was proved by analogue simulation. Engineering practice showed
that the mining face advanced through F18 Fault from hanging side. By increasing adjustment slope of footwall,coal amount added and
waste rock reduced. The mining face fast and safely went through F18 Fault and distinct profit was made.
Keywords: large mining height; mining through large fault; analogue simulation; safe syste
m
[
收
稿日期
] 2012 - 11 - 15
[
基金项目
]
国家自然科学基金项目
( 51174002,51074003)
;
安
徽理工大学博士科研启动基金资助项目
( 11057)
[
作者简介
]
华心祝
( 1964 - ) ,
男
,
安徽潜山人
,
博士
,
教授
,
博士生导师
,
从事采矿工程方面的教学和科研工作
。
大采高综采具有生产能力大
、
单
产高
、
巷道布
置简单
、
工序简单
、
巷道掘进量和维护量小
、
回采
工效和煤炭资源采出率高等优点
,
已成为我国厚煤
层开采的主要发展方向
[1 - 2]
。
目
前
,
常规的综采工
作面过断层技术已趋成熟
,
但大采高综采工作面由
于采高大
,
过断层破碎带时有支架实际支护阻力降
低
、
支架位态变差
、
顶板漏矸等情况发生
,
尤其当
断层断距较大时
,
会加大工作面通过的难度
[3 - 4]
。
国投新集刘庄煤矿
171301
工
作面位于刘庄煤矿
西三
13 - 1
煤采区
,
为西区首采工作面
;
开采标高
为
- 515. 7 ~ -681. 2m。
工作面为倾向长壁布置
,
工
作面倾向长为
1285m,
切眼长
300m,
煤层倾角
5 ~
9°,
平均倾角
7°;
煤层厚度
4. 30 ~ 6. 30m,
平均总
厚度
5. 14m。
工作面东临
F20
断层
,
西临
F8
断层
,
北临
F60
断层
,
南临
F22
断层
,F18
断层斜切于工
作面的北部
( F18
断层倾向
305°,
倾角
55 ~ 65°,
落
差为
7. 5 ~ 16. 5m)
,
受
上述断层的影响
,
工作面内
小断层极为发育
。
而与
171301
工作面相邻的
171303
工作面煤层厚度
5. 10 ~ 6. 40m,
平均煤厚
5. 57m,
受
F18
断层的影响更大
(
图
1) 。
当工作面接近裂缝带
时
,
因顶板被切断
,
失去传递力的作用
,
工作面前
方顶板岩层将给工作面和断层间的煤柱造成加压产
生较高的应力集中
,
并引起大范围顶板运动
,
容易
导致压垮型
、
漏冒型
、
推垮型等冒顶事故的发生
[5]
。
因
此
,
为了保证大采高综采工作面安全顺利通过
F18
大落差断层
,
需开展超长大采高综采面安全推
过大断层合理方法研究
。
1
断层影响区顶板平衡结构力学分析
当工作面接近断层时
,
基本顶便以工作面前方
断层面发生断裂
[6]
。
根据工作面开采方向与断层
倾向之间的关系
,
概化为两组断层模型
,
一
组是工
81
第
18
卷
第
2
期
(
总第
111
期
)
2013
年
4
月
煤 矿 开 采
Coal mining Technology
Vol. 18No. 2 ( Series No. 111)
April 2013
DOI:10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2013.02.007
中国煤炭期刊网
www.chinacaj.net
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