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行業新聞

空區處理技術

作者: 時間:2019-10-08 09:59

    隨著工作面的不斷推進,頂板懸露面積愈來愈大。為了保證工作面的安全及回采工作的順利進行,對回采工作面所需的空間(包括采煤機運行,運煤、運料、行人及通風)必須加以支護,其不需要的那部分采空區,亦必須加以處理。因此,支護采場工作空間和處理采空區,是回采工作面頂板管理的主要內容。

    1.煤層頂板的分類

    采空區處理方法的選擇與煤層頂板巖石的性質有直接關系。根據頂板巖石的垮落性及其與煤層的相對位置,可將煤層頂板分為以下幾種:

    (1)偽頂。直接位于煤層之上,隨落煤同時冒落的薄層巖石。其厚度在0.3~0.5m之間,一般是碳質頁巖。

    (2)直接頂。直接位于煤層(或偽頂)之上,能隨回柱放頂而垮落的一組巖層,多為砂頁巖、頁巖。

    (3)老頂。位于直接頂或直接位于煤層之上,不能隨回柱放頂垮落,而要懸露很大面積才垮落的堅硬巖層,多為砂巖、石灰巖或礫巖。

    從上述可知,對某一煤層來說,3種性質的頂板不一定都有。例如,有的煤層頂板只有老頂而無直接頂和偽頂。

    2.采空區處理方法

    根據頂板巖石性質不同,采空區處理方法有全部垮落法、煤柱支撐法和填充法等。這幾種方法的共同特點是:采取不同措施以減少頂板的懸露面積,從而減少頂板對回采工作面支架的壓力。

    (1)全部垮落法。用全部垮落法處理采空區的實質,是有步驟地使采空區的直接頂人為地冒落下來,從而減輕直接頂對回采工作面的壓力,并利用垮落的巖石支撐上部未垮落的巖體。

    在進行放頂時,一次放頂距離稱放頂步距,放頂步距加上回采工作空間的寬度,稱作工作面最大控頂距,放頂以后工作空間的寬度,叫做最小控頂距。

    放頂步距通常是工作面一次進度的1~2倍。最小控頂距愈小愈好,但必須有足夠的空間安設采煤機、輸送機及行人等,此外,還要滿足通風方面的要求作面的控頂距和放頂步距。

    我國現場常以支架的排數表示工作面的控頂距和放頂步距。

    全部垮落法處理采空區的主要優點是:經濟、方便,煤炭損失少。因此,應盡可能地采用。

    用全部垮落法處理采空區,當直接頂的厚度相當于煤層厚度或采高的3~5倍以上時,垮落下來的巖石由于破碎膨脹能把采空區填滿而將老頂支撐住。如果直接頂厚度較小,垮落后不能填滿采空區支撐住老頂時,隨著工作面推進,老頂懸露面積將不斷擴大,當巖層穩定性不足以維持懸露面積上老頂的重量時,即發生大面積的垮落。從開切眼開始,老頂第一次垮落稱作老頂的初次垮落。老頂的初次垮落過程,給工作面造成壓力增大現象,常稱為老頂的初次來壓。在老頂初次垮落以后,回采工作面的壓力顯著減輕。然而隨著工作面的繼續推進,老頂的懸露面積又逐漸擴大,當其懸露垮度達到一定長度時,又將發生折斷和垮落。因此,隨著工作面推進,老頂將周而復始出現垮落現象,叫做老頂的周期性垮落,在回采工作面則表現為周期來壓。

    掌握了老頂初次垮落和周期性垮落的規律,就能采取相應的措施來減輕其破壞作用,確?;夭晒ぷ髅娴陌踩a。

    老頂初次垮落的距離和巖石性質有關,一般在回采工作面推進20~30m時發生,少數可達到50~70m。老頂周期性垮落的步距,對于礦井的同一煤層,通常是比較固定的。我國多數煤層老頂的周期垮落步距常為其初次垮落距離的1/3或1/4。

    當頂板巖層的韌性比較大,易彎曲而不易破碎,而且煤層又比較薄時(0.7~1.0m之間),頂板可在下沉未發生垮落之前即已和底板接觸,具有這種特點的采空區處理方法,叫做緩慢下沉法。它是全部垮落法的一種特例。為適應這類頂板的特點,常采用可縮性較大的木垛作為專門支架,如圖8-7所示。

    (2)煤柱支撐法。煤柱支撐法又稱刀柱法,適用于極堅硬頂板。這種頂板往往懸露數千平方米而不垮落,一旦大面積垮落,將導致嚴重后果。煤柱支撐法的具體作法是:每當工作面推進一定距離后,留下適當寬度的煤柱(刀柱)支撐頂板。然后在煤柱另一側重開切眼進行回采工作,如圖8-8所示。

緩慢下沉法

    圖8-7    緩慢下沉法

煤柱支撐法

    圖8-8    煤柱支撐法

    煤柱支撐法雖然簡化了處理采空區的工作,但煤炭損失大,工作面搬家次數多,巷道掘進量大。當開采近距離煤層時,上部煤層留下的煤柱將給下部煤層的工作面開采造成一定困難。因此這種方法現在很少采用。

    (3)全部充填法。全部充填法的實質是從回采工作面外部運來大量的砂石,把采空區填滿,利用充填物支撐頂板。這種方法一般適用于開采特厚煤層。在建筑物,鐵路,水體下進行采煤時,也常采用全部充填法。