自去年5月份复采,目前已回采完毕并完成封闭,煤业公司潘二矿东井11215大倾角工作面共计安全回采煤量55万吨,全部用来洗选一号精煤。大倾角工作面一般指煤层倾角在25°以上的特殊工作面,淮南矿区煤层及顶底板构造复杂,对安全高效开采具有巨大挑战性。“淮南矿区好比一个敞口的簸箕,潘二矿东井等矿井煤层就在簸箕边沿上。在潘二矿类似的大倾角工作面还有5个,涉及资源量300多万吨。”煤业公司生产技术部高级主管刘飞介绍。
煤业公司坚持增量思维,统筹谋划、超前管控、精心组织,深入开展科研攻关,解难题、做“加法”、增效益,在实现11215工作面安全高效开采,有效增加资源量的同时,也积累了此类特殊工作面安全高效开采技术,为深入推进集团公司精煤战略具有重要意义。
啃下“硬骨头”,勇破安全开采难题
凡事预则立,不预则废。煤业公司坚持问题导向,超前管控,提前对本土矿井大倾角工作面地质条件、技术措施、工艺设备等统筹谋划,并将其纳入“年度特殊开采工作面实施意见”加以管理,为大倾角工作面安全平稳回采夯实基础保障。
通过提前制定实施意见,煤业公司组织好相关矿井做好设计、规程措施编制,并通过紧盯现场、强化服务等有效手段,确保大倾角工作面安全平稳开采。
去年以来,煤业公司将潘二矿11215、11613等大倾角工作面全部纳入年度特殊开采工作面实施意见,成为重点监管工作面,通过加强指导、系统保障,以确保安全开采。
潘二矿11215工作面位于该矿东井,煤层平均倾角29度,最大为42°。同时,该面顶板构造要比其他大倾角工作面更为特殊,为煤岩互层状复合顶板,因其顶板构造发育,前期回采中片帮、掉顶十分严重,在2016年底被迫提前收作封闭。
但是,11215回采范围内煤层均厚3米,煤质好,能全部入洗一号精煤,是一块不可多得的优质资源。尤其是开采11215工作面能顺利解放4煤层资源,有效解决矿井生产接替。
在煤业公司指导下,潘二矿针对该面以往回采失败的历史教训,从顶板超前治理,回采设备选型,回采工艺优化,以及现场管理等方面不断创新。从去年5月至今年4月,该面安全高效回采590米,回收优质精煤55万吨,顺利实现安全高效回采,并为此类顶底板构造复杂的大倾角工作面积累了宝贵经验。
超前综合治理,根治顶板破碎“顽疾”
根据11215工作面里段在2016年回采情况,帮顶稳定性极差,极易发生片漏、抽冒,回采期间的帮顶管理难度极大。实施好顶板超前加固注浆治理技术,对破碎顶板进行再造,是实现安全高效回采的前提与关键。
“11215工作面超前注浆加固治理为顶板全覆盖,包括工作面内各地质异常区。”在潘二矿采煤二队,该队副队长唐孝红指着该面两巷注浆钻孔布置图向记者介绍。
该矿在11215工作面上下顺槽打顺层孔注浆治理顶板,在上顺槽从切眼工作面侧帮向外,每间隔10米依次施工浅孔注浆钻孔;在浅孔注浆完成后,从切眼工作面侧帮向外,沿工作面推进方向间隔10米依次施工一个73米的中深注浆钻孔。同时,在下顺槽从工作面切眼向外,每间隔10米依次施工长度为30米的浅孔注浆钻孔,浅孔注浆完成后,再沿工作面推进方向间隔10米依次施工一个50米中深注浆钻孔。
该队在回采过程中,中班进行注浆施工,确保超前回采进度1个月。“每天注浆水泥用量在2至4吨左右。”唐孝红介绍。在实施超前注浆治理后,工作面顶板得到较好控制,减少巷道变形,特别是过断层期间,工作面未出现台阶下层、剧烈来压情况。
“我们还实施了煤层注水工艺,随着压力水的不断注入,使得煤体湿润,从而脆性减弱,塑性增强。”唐孝红将一杯水缓缓浇在花盆泥土中向记者演示。
在实施煤层注水技术后,有效增强了11215工作面煤体可塑性。在回采过程中,由于工作面煤壁含水率增大,增加了煤体塑性和抗剪强度,提高煤体的整体承载强度,减少煤壁片帮、冒顶频次,提高开机率,加快了推进速度。
优化施工工艺,安全高效创佳绩
11215工作面因煤层起伏变化影响,面长布置参数变化大,从最短115.5米至最长126.5米,平均倾角29°,最大达42°,回采变化起伏大。
“防飞矸是确保大倾角工作面现场安全施工的重中之重。”刘飞介绍。同时,人员防滑防摔风险、设备防倒防滑管理也是现场安全管理的重点工作。
该面采用联网、上料回采工艺技术。通过在顶板全面铺金属网,上工字钢配合护帮板支护帮顶,起到封闭片漏区域,防止片漏扩大的效果。“就好比在破碎顶板上又增加了一个较稳固的‘人工防护壳’,防止出现顶帮碎煤矸片漏冒落,杜绝飞矸伤人。”
为防止飞矸对作业人员与设备受伤害,该队还在运输机头重新设计安装了新型防飞矸网,配合挡矸板防止飞矸伤人,并在工作面安装了专用防滑扶手,防止人员滑摔。
大倾角工作面因煤层倾角大,工作面较常规面变化幅度大。在回采过程中要根据工作面面长变化,采用分次对接加架的方式以适应工作面面长增加。
针对11215工作面面长变化大的特点,该矿通过创新运用不等长工作面支架快速对接技术,实现了大倾角不等长工作面支架快速对接,确保工作面正常回采秩序。同时,该队合理安排生产班和检修班施工工序,优化劳动组织,做到只用一个半班的时间,就能高效、快速完成工作面对接施工,最大程度减少对正常生产的影响。在该工作面回采过程中,煤业公司相关职能部门持续紧盯回采进度、顶板管理等重点环节,加强过程监管,并通过现场督查、强化服务等有效手段,确保工作面安全平稳开采。
由于较好地运用了综合超前支护工艺,优化施工组织,回采期间,该面保持每个圆班4至5刀的推进速度,最高达6刀,实现了安全高效生产。“11215大倾角工作面顶板治理与现场安全管理措施也得到了国家矿山安全监察局安徽局等上级部门的肯定。”刘飞介绍。(王斌)
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