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回采巷道高應(yīng)力區(qū)域綜合治理

文檔作者：高志斌史守忠劉茂坤孟慶燕文檔來源：兗州煤業(yè)濟(jì)寧二號煤礦		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年03月17日
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煤礦 現(xiàn)代化 2012年第1期 總第106期回采巷道高應(yīng)力區(qū)域綜合治理高志斌 ，史守忠，劉茂坤 ，孟慶燕(兗 州煤業(yè)濟(jì)寧二號煤 礦，山東 濟(jì)寧 272072)摘 要 針對濟(jì)寧二號煤礦 4304(北 )工作面特殊 的地質(zhì)條件 ，分析礦壓 顯現(xiàn)規(guī)律 ，制定 了針對性措施 ，采取沖擊地壓卸壓、加 強(qiáng)超前支護(hù)、改柱 、套棚等多項綜合治理措施 ，保證了工作面的安全 回采 ，為礦井的生產(chǎn)建設(shè)做出了積極 的貢獻(xiàn)。關(guān)鍵詞 高壓力；回采巷道中圖分類號 ：TD324 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 ：B 文章編號 ：1009—0797(2012)01—0040—034304(北 )工作面 的運(yùn)輸順 槽在巷掘進(jìn)過程 中，煤炮頻繁 、壓力大 、頂板破碎，掘進(jìn) 和支護(hù) 已經(jīng)十分困難，在掘進(jìn) 45～57#點后被迫在原來的錨網(wǎng)梁加兩排錨索 的基礎(chǔ)上采用架棚支護(hù)。此段在 回采期 間 ，受到工作面動壓影響，巷道破壞和收斂變形十分嚴(yán)重 ，使 通風(fēng)阻力 大 、風(fēng)速 高 、煤 塵飛揚(yáng) ，轉(zhuǎn) 載機(jī)拉移困難 ，成為制 約機(jī)械化開采 的關(guān)鍵 因素 ，同時帶來極大的安全隱患 。1 工作 面概況4304(~L)512作 面位于 四采 區(qū)北部 ，東為設(shè) 計 的4305(北 )工作 面 ，距東 南部 的 4305工作 面采 空 區(qū)45m，南 到 4304工作面采空 區(qū) 30m，西距 4303工作面采空 區(qū) 30m，北 到設(shè)計停 采線 。運(yùn)順沿 空 ，運(yùn)順0～201m(至原 4304老切 眼 )留煤柱 22m，201m 向外 留煤柱 30m。開采采深度 一550．4—一597．6m，煤厚0．7～3．2m(平均 2．35m)，煤層傾 角 2～18。 ，f-1．91。具體井下位置見圖 l。圖 l 4304(北 )工作 面井下位置 圖煤層頂?shù)装迩闆r ：偽頂為泥巖 ，灰黑 色，含植物葉部化石 ，易破碎 冒落 ，平均厚 1．5m，f-1．5～3；直接頂缺失 ；老頂 中砂巖為灰 白色 ，成分 以石英為 主 ，長石次之 ，泥質(zhì)膠結(jié) ，層理發(fā)育 ，局部 含泥巖或粉砂巖條帶 ，平均厚 11．5m，f_6．0～13．0；直接底為泥巖 ，灰黑色 ，含植物化石碎 片 ，具膨脹性 ，f_2～5；老底為粉砂巖 ，灰黑 色 ，含 植物 化石 及泥 巖條 帶 ，性 脆 易破碎 ，f-4 8。2 工作面運(yùn) 順壓 力顯現(xiàn)工作 面推 進(jìn)到這里 ，爆破卸 壓后 ，運(yùn)順轉(zhuǎn) 載機(jī)· 40 ·道 圍巖變形加 速 ，礦壓顯現(xiàn)異常劇烈，在距工作 面50～70m時范圍內(nèi)，巷道圍巖變形形速度及變形量開始緩慢增加；距工作面 25～50m時，變形速度增加很快兩幫最大移近速度達(dá)到 70mm／d，頂板最大移近速度達(dá)到 50mm／d，此時，頂?shù)装逡平窟_(dá) 到 526mm，兩幫移近量達(dá)到 614mm，巷道變形嚴(yán)重；距工作面 0～25m時為巷道劇烈變形期，頂?shù)装逡平俣茸罡哌_(dá)到130mm／d，兩幫移近速度最高達(dá)到 150mm／d。巷道 圍巖最終變形量，頂?shù)装逡平窟_(dá)到 1030～1150ram，兩幫移近量達(dá) 1500～1550mm。在工作面附近 ，巷道斷面收縮率達(dá) 30％ ～40％。在巷幫變形 中，巷道兩側(cè)變形量基本相同 ；在頂?shù)装逡平恐校坠牧?占了 30％左右 ，頂板下沉量 占 70％左右 ，工字鋼和 型鋼被壓彎 ，頂板死死地壓在轉(zhuǎn)載機(jī)橋部及破碎機(jī)上 。3 沿 空巷道支撐 壓力 影響 因素分析4304(北 )工作 面與 已回采的 4303工作面 留有30m 的煤柱 ，根據(jù) 圍巖應(yīng)力分 析 ，4304(北 )工 作 面的運(yùn)輸順槽 正好處 于 4303工作 面?zhèn)?向壓力峰值 區(qū)域附近 ，壓 力較大 ；該 區(qū)域位于 4303工作面 的停采線附近 ，頂板殘余壓力較大 ；對此段進(jìn)行卸壓爆破 ，緩解 了應(yīng)力集中 ，但也可能破壞了原來運(yùn)輸順槽頂板 的懸臂梁結(jié)構(gòu) ，使 斷裂 的老頂壓在運(yùn)輸順槽頂板及煤柱上 ，同時卸壓爆破增加了巷道破碎圈的深度 ，使巷道兩側(cè)煤體的支撐能力下降 ；隨著工作面的推進(jìn) ，超前壓力正好趕到這里。由于 以上因素 的綜合作用 ，致使該段巷道應(yīng)力大 ，巷道 圍巖變形嚴(yán)重 。4 高應(yīng)力區(qū)域圍巖控制措施4．1 回采前卸壓爆破措施監(jiān)測 到該 區(qū)域壓力 大 ，應(yīng)力集 中 ，有 沖擊礦 壓危險 ，礦及時對危險區(qū)域進(jìn)行爆破卸壓解危處理 。4．1．1 施 工 方 法采用煤 電鉆 、麻花鉆桿配合 42ram鉆頭施工 。炮 眼距 底板 1．2～1．5m，眼深 8 10m，間距 4 6m，煤礦 現(xiàn)代化 2012年第1期 總第106期單排布置 ，炮眼角度平行于底板 、垂直于煤幫。4．1．2 爆破技術(shù)參數(shù)爆 破炸藥采用煤礦許用水膠炸藥 ，每孑L裝藥長度 4m，剩余炮眼全部用粘土炮泥封 口，裝 藥采用反向裝藥 ，每孔均勻 布置 2—3個 同段毫秒延期 電雷管 ，孔內(nèi)并聯(lián)連線 ，孔 間串聯(lián)連線 ，用 MFB一200型發(fā)爆器起爆 ，每次 同時起爆孔數(shù)為 1孔 。4．1_3 卸壓爆破效果卸壓爆破作為一種卸壓手段 ，能夠 釋放 積聚在巷道及其周 圍煤巖體 中的彈性 變形 能 ，對控 制巷道的進(jìn)一步變形 、減小巷道 圍巖變形量起 到了一定 的作用。但 由于 4034(北 )工作面的西側(cè) 4303工作面已經(jīng) 回采完畢 ，對 4034(北 )運(yùn)順里側(cè)進(jìn)行卸壓爆破 ，破壞了老頂?shù)膽冶哿航Y(jié)構(gòu) ，使有可能斷裂 的老頂壓在 了爆破點以外的煤體及煤柱上 ，使運(yùn)輸順槽受力增大 ，同時 ，轉(zhuǎn)移到深部巖體上的集 中應(yīng)力仍可迫使深部巖體向巷道內(nèi)擠出，而已遭松動破壞 的巷道周邊巖體對于這種擠 出變形只有很小 的甚至沒有任何阻抗作 用。松動爆破相 當(dāng)于增加 了巷道破碎 圈的深度 ，不 僅不會使巷道收斂量減少 ，反而使其增加 。4．2 回采期間綜合治理措施4304 (北 )工作面運(yùn)順 46～57#點由于壓力較大 ，造成底鼓 、縮幫 、頂板下沉 ，另外 由于此段全部為工字鋼棚或 訂 形鋼棚支護(hù) ，原來 的架棚 已被壓彎變形 ，原來在棚下支設(shè) 的單體液壓支柱鉆底量增大 ，運(yùn)順端頭推進(jìn)此處時由于頂板破碎 、壓力大 ，頂板掉落 ，頂板難 以控制 ，容易發(fā)生掉頂事故 ，為保證正常安全生產(chǎn) ，減少安全隱患，制定了以下綜合治理措施：(1)超 前支護(hù) ，運(yùn) 順超前 支護(hù) 隨著壓力 顯 現(xiàn)及周 圍環(huán)境允許情 況及時進(jìn)行調(diào)整 ，在 46～57#點此范 圍內(nèi) ，轉(zhuǎn)載機(jī) 電機(jī)后 至破碎 機(jī)前 保持一梁 四柱 ，人行道側(cè)支兩路單體液壓支柱 ，轉(zhuǎn)載機(jī)外側(cè) 支兩路單體液 壓支柱 ，當(dāng)有足 夠 的支 護(hù)空 間時 ，人行 道側(cè)支設(shè)三路單體液壓支柱 ；破碎機(jī)后 由于轉(zhuǎn) 載機(jī) 兩側(cè)拉移 滑道較寬 ，空間相對 較窄 ，從 破碎機(jī) 后至運(yùn) 輸機(jī)頭超前支護(hù)方式仍采用原來 的支護(hù)方式 ，一 梁三柱 ，人行 道側(cè)支設(shè) 兩路單 體液壓 支柱 ，轉(zhuǎn) 載機(jī)外 側(cè)支設(shè)一路單體液壓支柱 ；從 轉(zhuǎn)載機(jī)頭 向外 至 57#點架棚區(qū) ，增加 支護(hù)強(qiáng)度 ，實行一 梁 5柱支護(hù) ，皮 帶外側(cè) 支設(shè) 2棵單體液壓支柱 ，人行道側(cè)支設(shè) 3棵單體液 壓支柱 ，其 中 2棵 緊貼 皮帶架桿 支護(hù) ，緊貼 內(nèi)幫支設(shè) 1棵 ，中間留 500mm以上的人行道。為 了改善支護(hù)效果 ，減少單體支柱 的鉆底量 ，鐵鞋換成 380×380mm單柱窩和 380×400mm雙柱窩 大鞋 。(2)改柱 、套棚 ，轉(zhuǎn)載機(jī)拉移時先把承載段及破碎 機(jī)前 的單 體進(jìn)行 支改 ，保 證拉一 排 的間距 ，拉過轉(zhuǎn) 載機(jī)后 ，立 即在承載段及破碎機(jī)后補(bǔ)打單體 ，及時支護(hù)預(yù)板 。架棚區(qū)支改工字鋼棚及單體液壓支柱施 工 ：將原頂 網(wǎng)剪開 放掉 浮矸 ，然后鋪 新 網(wǎng)支設(shè)工字 鋼棚或“n”型鋼棚。在臥底過程 中有可能出現(xiàn)失腳 現(xiàn)象 ，為保 證支護(hù) 效果 ，對 工字鋼棚 及單體 液壓支柱進(jìn)行支改 。運(yùn)順兩幫移近量較大 ，部分單體失腳 ，歪斜 ，對破碎機(jī)后兩幫單體進(jìn)行支改 ，先進(jìn)行擴(kuò)幫 ，保 證人行道 側(cè) 3棵 單體 ，轉(zhuǎn) 載機(jī)外 幫滑道 后不少 于 2棵單體 。(3)放頂 ，巷道頂板下沉 ，壓 在轉(zhuǎn)載機(jī)橋部幾破碎機(jī)上 ，轉(zhuǎn)載機(jī)無法拉移 ，只有采取放頂措施 ，施工時采取 由里 向外或 由外 向里逐棚進(jìn)行放頂然后重新套棚 的方法。破碎機(jī) 以前 ，保證巷道高度在 2．6m以上。(4)臥底 ，從轉(zhuǎn)載機(jī)頭向外 ，保證臥底后 ，巷道高度不得小于 2．5m，運(yùn)輸順槽臥底后 ，替棚段 內(nèi)確保棚梁下端至底板距離不得小于 1．8m，寬度為 4．Om，臥底厚度 0．2—0．8m。臥完底后利用工程線和水平尺把皮帶架調(diào)平 ，保證皮帶 H架 的平直 ，架腿無失腳現(xiàn)象。(5)擴(kuò)幫 ，運(yùn)順外幫是 30m的煤柱 ，內(nèi)幫為卸壓爆 破 區(qū) ，從破碎 機(jī)至運(yùn) 輸機(jī)頭 ，又受 到 回采工作 面動壓影響 ，兩 幫移盡量 都 比較 大 ，影 響安全行 人和轉(zhuǎn) 載機(jī) 的拉移 ，因此需要擴(kuò)幫 。擴(kuò) 幫保證人行 道寬度 在 500ram 以上 。(6)機(jī) 頭維護(hù) ，工作 面運(yùn)順端 頭至破碎 機(jī)處 由于巷道頂板壓力 大 ，高度低 ，頂板破碎 ，1#架外側(cè)架前 空頂 多 ，為加強(qiáng)支護(hù) ，在 1#架外側(cè) 緊貼 密集 處用道木打一個木垛 ，木垛要求接實頂板 。另外在 1#架外側(cè)跨運(yùn)輸機(jī)用 4．Om“?！毙武撝б?梁三柱抬棚 ，在1#架前 跨轉(zhuǎn) 載機(jī)支傾 向“?！薄毙武?棚 ，其 一端 (轉(zhuǎn)載機(jī)外 側(cè) )支設(shè)單 體液 壓支柱 ，另 一端用跨 運(yùn)輸 機(jī)的“n”形鋼棚 托著 ；另外在 1#頂梁 上沿走 向支設(shè)”?！毙武?，其一端在支 架頂梁上 ，另一端 托住架 前巷道 中原來支設(shè) 的傾 向工字鋼棚 ，并在棚頭下支設(shè)單體 。2#架采用 同樣的方式支設(shè)“?！毙武撆锘虬?圓木棚 ，其一端在支架頂梁 ，另一端竄到煤壁 ，以充分護(hù)頂 ，所支設(shè)“丌”形鋼 每架兩根 ，間距 0．75m。在 1#架外側(cè)使用 2．5m工字鋼抬棚 支護(hù) ，保證機(jī)頭 高度在 1．8 2．4m。機(jī)頭工作程序 ：煤機(jī)割煤至機(jī)頭一 回機(jī)不少 于 20組支架一 正常拉移支架一推 溜一 推機(jī)頭一拉 2#架 、3#架一拉轉(zhuǎn)載機(jī)一 維護(hù)好 1#架 處頂板一拉 l#架一 支改密集 。巷道處于多方面壓力 的影 響 ，巷道破壞 和收斂變形 十分嚴(yán)重 ，對工作 面安全 回采影 響極大 ，應(yīng) 樹立綜合治理 、聯(lián)合支護(hù) 、長期監(jiān)控 的支護(hù)思想體系 ，以長期 的實踐 和監(jiān)控 為基礎(chǔ) ，進(jìn)行綜合 治理 、提前治理 。43O4(北1工作 面的實踐提 出一套 回采巷道高· 41·煤礦現(xiàn)代化 2012年第1期 總第106期基于分布式計算技術(shù)的選煤廠集控系統(tǒng)設(shè)計與研究劉 自學(xué) ，陳 燁 ，宇文慧彪 ：，廉王龍 z(1．中國礦業(yè)大 學(xué)信 息與 電氣工程學(xué)院，江蘇 徐 州 221008；2．晉城無煙煤礦 業(yè)集 團(tuán)寺河煤礦機(jī)電科，山西 晉城 ，~8205)摘 要 通過對永煤城郊選煤廠集控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)研 究，說明了選煤廠集 中控制技術(shù)應(yīng)用的必要性，提 出采用分布式計算技術(shù)設(shè)計選煤廠 自動化控制系統(tǒng)，并對其實踐效果進(jìn)行 了分析。關(guān)鍵詞 選煤廠；集 中控制；分布式計算中圖分類號：TD672 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 ：B 文章編號 ：1009—0797(2012)O1—0042—03城郊選 煤廠是 一座 年處理 能力超 5O0萬 噸 的礦井型選煤廠。原煤經(jīng)分級篩選后 ，塊煤采用重介斜輪分選 ，末煤采用重介旋流器分選 ，煤泥浮選的聯(lián)合選煤方式 ，浮選尾礦 由壓濾 回收 ，浮選精礦 由加壓過濾機(jī)進(jìn)行處理。城郊選煤廠按設(shè)備關(guān)聯(lián)可把煤流分為：原煤提煤 、原煤人倉 、原煤人洗 、洗煤系統(tǒng) 、浮選系統(tǒng) 、壓濾系統(tǒng)、裝車系統(tǒng)。由于工藝復(fù)雜 ，設(shè)備繁多 ，生產(chǎn) 集 中控制 系統(tǒng)分別在 原煤車 間 、水 洗車 間 、生產(chǎn)泵房 、濃 縮池 、裝 運(yùn)車間及 壓濾車 間設(shè)計 了六 個PLC分站。實行流水作業(yè)方式，各設(shè)備能否安全高效地運(yùn)行 ，直接決定著選煤廠入洗量 、礦井提煤量 、裝車外運(yùn)等 ；老型選煤廠的控制系統(tǒng) ，多采用繼電器或小系統(tǒng)獨立控制的方式 ，雖然每臺設(shè)備可以獨立控制啟停 ，但是 系統(tǒng)分散 ，控制靈 活性差 ，需要大量人工操作 ，運(yùn)行效率低 ，且易引起操作失誤 ，造成設(shè)備損壞 ，甚至人員傷亡 ，給生產(chǎn)帶來重大的損失。實現(xiàn)選煤廠安全高效運(yùn)行 ，不僅要求 小系統(tǒng) 可集 中控制 ，更能控制和協(xié)調(diào) 指揮各 系統(tǒng) ，對 主煤 流集 中控制 、對各工藝環(huán)節(jié) 的質(zhì)和量及各種數(shù)據(jù)進(jìn)行集 中監(jiān)控。這種以“調(diào)度集 中監(jiān)控為 主 ，現(xiàn)場就地操作 為輔 ”的控制模式 是選煤廠集控系統(tǒng)發(fā)展 的重要方 向。1 分布式計算分布式計算技術(shù)又稱為云計算技術(shù) ，他是一 門新 出現(xiàn) 的一 門計算 機(jī)科 學(xué) ，研究重點在于如何把一個需要 非常 巨大 的計算 能力才能解 決的問題 進(jìn)行分解 ，將分解得到的小結(jié)構(gòu) 的計算單元分配 給許 多計算機(jī)進(jìn)行處理 ，這種方式 在空間布局來看形成 了一 種分布式結(jié)構(gòu) ，各計算單元計 算結(jié)束 后 ，需將各計算結(jié)果綜合起來進(jìn)行分析得到最終的結(jié)果 。這種方式通 常應(yīng)用在 系統(tǒng)性強(qiáng) 、結(jié)構(gòu)分布的結(jié)構(gòu) 中，往往需要較大 的計算量 ，僅僅 由單個 的電腦 或是個人在一個能讓 人接受 的時 間內(nèi)計算 完成較 困難 和費(fèi)時間的【1。由于分布式 計算是 在兩個或 多個 軟件互 相共享信息，這些軟件既可以在同一臺計算機(jī)上運(yùn)行 ，也可以在通過 網(wǎng)絡(luò)連接起來 的多 臺計算機(jī)上運(yùn)行 ，在選煤 廠集控系統(tǒng) 中存在著眾 多車 間的集控 子單元 ，各單元 間存在 著數(shù)據(jù)分 析和存儲 問題 ，這些單元都需要獨立 的計算方式 ，往常的系統(tǒng)往 往采用 中央服務(wù)器獨立分析 和存儲這些數(shù)據(jù) ，負(fù)擔(dān)很重 ，經(jīng)常 出現(xiàn)因數(shù)據(jù) 負(fù)荷較大而 出現(xiàn) 的死機(jī)現(xiàn)象 ，本文采用的選煤廠分布式計算具有以下幾個特點：(1)將各選煤工藝中控 制單元公 用的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行結(jié)構(gòu)分離 ，共用數(shù)據(jù)資源。(2)通過分 布式計算可 以在選煤控制單元所在分布的計算機(jī)上根據(jù)計算量的大小平衡計算負(fù)載。(3)可以把程序放在最適合運(yùn)行它的計算機(jī)上。其 中 ，共享稀有資源和平衡 負(fù)載是計算機(jī)分 布式計算 的核心思想之一。系統(tǒng)采用 分布式計 算 中的 網(wǎng)格計 算作 為 中央計算分配管理機(jī) ，網(wǎng)格計算是 分布式計算 的重 要方應(yīng)力區(qū)域綜合治理措施和現(xiàn)場組織管理經(jīng)驗，取得了較 好 的效果 ，保 證 了工作 面 的安全 生產(chǎn) ，為今 后類似情況的處理積累了經(jīng)驗。當(dāng)然 ，4304(~L)I作 面在治 理 的過程 中也存 在著一定 的盲 目性 和滯后性 ，壓力顯 現(xiàn)明顯 了 ，底 鼓量和頂板 下沉量 大 了 ，轉(zhuǎn)載 機(jī)拉不 動 了，才想 到要挑頂 、臥底 ，在治理過程 中 ，如果在 回采超前壓力 趕到 以前 ，提前 進(jìn)行放頂 ，降低應(yīng)力集 中程度 ，應(yīng)該 能· 42 ·取得更好的效果 。參考文獻(xiàn)[1] 錢 嗚 高 ，石 五平 ．礦 山壓 力 與巖 層控 制 [M】_徐州：中國礦大 出版社 ，2003，l1．作者簡介高志斌(1977．5)，工程師 ，現(xiàn)任濟(jì) 寧二號煤礦技術(shù)科副科長 ，從事采煤技術(shù)管理工作 。(收稿 日期：2011—10—9)

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