复杂地质条件煤层顶板控制技术

复杂地质条件煤层顶板控制技术 1 概述 翟镇煤矿是 1993 年投产的现代化矿井，设计生产能力 120万 t，2024 年为 225 万 t。目前为单水平单翼开采，4 个生产采区，4个采煤队，全部为高档普采，支护方式为单体支柱加金属铰接顶梁联合支护。主采 4 层煤，平均厚度在 2.8m 左右，厚度变化较大。由于支柱的工作行程不能适应煤层厚度的变化，造成煤炭资源的浪费；由于活柱伸出量大，造成支护稳定性差，工作面安全得不到保证；由于人工支柱、回柱，工人劳动强度高，劳动量大。基于上述原因，在充分分析论证的基础上，采纳轻型掩护式支架对回采工艺进行了改革，取得了较好的技术经济效益。 2 可行性分析 2.1 煤层条件 主采煤层为 2#,4#煤层，基本条件如下：2＃煤，厚0~4.24m，平均厚度 1.97m,目前开采区域厚度为 1.5~2.5m，复合顶板。直接顶厚度 0.1~1.3m，主要为灰黑色泥质粉砂岩，极易冒落，顶板管理难度大；老顶为灰白色较坚硬的中细砂岩，厚度 1.5-10m。底板为粉砂岩与泥岩互层，厚度 4m,受压时极易出现底板变形，造成支柱钻底，从而影响工作面的支护质量。煤层倾角一般不大于 25 度。 4#煤,厚度 0~3.81m,平均厚度 2.6m,为复合顶板。开采中顶板极难控制，顶板管理难度大。底板一般为粘土岩，极易出现支柱钻底。煤层倾角一般不大于 25 度。落差在 3m 以内的断层及破裂带分布较多。 通过对已经成功使用轻型掩护支架的峰峰矿务局新三矿的调研分析可知，我矿 2#、4#煤层的赋存条件与新三矿 3#煤层有较多的相似之处，与支架所要求的煤层条件基本适应。在 2#煤目前开采区域厚度为 1.5-2.5m 的条件下，采纳轻型支架一次采全高技术，由于支架的工作阻力大而对底板的比压小，可以解决复合顶板的管理难度大和松软底板支柱钻底的问题。当煤层厚度增大符合放顶煤开采条件时，再同时实施放顶煤。4#煤目前厚度为 2.5-3.2m.也可采纳轻型综放支架一次采全高或实施放顶煤开采，既能解决复合顶板管理难度大和松软底板的支柱钻底问题，保证较好的支护效果。又能降低工人劳动强度大，提高煤炭资源回收率。 2.2 井巷与装备条件 目前的高档普采工作面，生产设备能力较大，煤机、泵站、转载机、皮带等运输设备基本上可以配套使用。主要开拓及准备巷道都是根据综采要求设计的，能够满足轻放支架运输要求：局部回采巷 道受矿压影响变形较大的区段适当扩修后也能满足要求。 2.3 顶板条件 矿压观测结果表明，我矿 4#煤层工作面...