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多转折煤巷掘进机械化技术研究与应用 (课题研究报告) 兖州煤业股份有限公司 中国矿业大学 2006.12 目 录 1 绪论 1 1.1 研究现状及意义 1 1.2 掘进工作面地质条件 2 1.3 项目主要研究内容 6 1.4 项目研究采用的方法和技术路线 7 2 边角煤开采机械化掘进的巷道布置方式 8 2.1 边角煤开采原则 8 2.2 试验巷道的布置 8 2.3 煤层变化勘探 10 3 边角煤探煤巷道设计与围岩控制 13 3.1 巷道断面 13 3.2 巷道支护设计与围岩控制 13 4 多转折巷道机械化掘进设备配套技术 22 4.1 掘运设备组成 22 4.2 掘进机、皮带输送机与转弯装置的配套技术 26 5多转折巷道掘进工艺系统 27 5.1 施工工艺 27 5.2 劳动组织 29 6 沿边角煤边界掘进的探煤巷道矿压规律 31 6.1 观测内容 31 6.2 观测仪器 31 6.3 观测方法 32 6.4 观测结果分析 34 7 主要结论 40 1 绪论 1.1 研究现状及意义 随着矿井煤炭开采强度的不断加大，矿井资源逐步枯竭，进一步提高煤炭资源的回收率已成为矿井高产稳产和可持续生产的重要问题。其中，边角煤的开采回收是煤炭资源回收中的重要内容。由于煤层赋存条件的变化，使得正规开采、切块布置方式之后遗留下的大量边角煤开采及资源回收问题已成为亟待解决的紧要问题。据2000年末统计，兖州矿区仅3#厚煤层边角煤地质总储量为9509.41万t。兴隆庄煤矿共有边角煤块段39个，可采储量达1274万t；而南屯煤矿边角煤储量也达到千万吨以上。由于煤层露头处煤岩风化，使岩体强度低，破碎程度增加，加之边角煤柱应力集中，因而作业环境较差、巷道维护困难。煤矿的开采实践说明，在同一层位表现为普通坚硬的岩石，在煤柱及露头风化带边缘，往往表现出“大变形、易破碎、难支护”等软岩的特征。 边角煤的赋存条件复杂，其主要特征表现为：（1）块段形状的不规则性，有三角形、梯形、弦弧形、树叶形等；（2）二是煤厚变化的不稳定性，即受断层、冲刷带等地质因素的影响，煤厚变化大；（3）开采条件的复杂性，即周边受采空区或断层构造带等因素影响，开采压力大、顶板破碎、水、火、瓦斯等自然灾害威胁。边角煤的上述赋存特征决定了边角煤的开采难以用现有的大型综采设备和现有的工艺装备，并增大了技术管理的难度。 同时，边角煤的赋存特征也为巷道的机械化掘进带来了难度，尤其在煤层露头线、风化带和煤层厚度变化不稳定的区域。巷道掘进时往往使巷道出现多转折情况，较难实现综掘机械化技术。 近年来，我国煤巷的综合机械化掘进技术取得了飞速发展，兖州矿区在这方面居于全国领先水平。综掘技术大大提高了成巷速度和巷道规格质量，缓解了采掘接续紧张的状况，有利于工作面块段的快速形成和生产。但是，使用综掘技术一般要求巷道为直线布置，而边角煤的形状不规则，有时煤层厚度不稳定，巷道布置若按开采技术的要求会出现多转折情况，采用目前的综掘配套技术和工艺难以实现。 南屯煤矿七采区7320工作面上部为一弦弧形边角煤，其上部边界为煤层风化带。靠边界处煤层厚度不确定，巷道布置较困难，使巷道掘进难免出现多转折情况。因此，研究该条件下多转折巷道的机械化掘进问题，包括掘进工艺和支护技术、后配套设备的合理配置及运输系统的研究，从而实现不规则边角煤多转折巷道的机械化快速掘进，为边角煤的高效开采创造条件，并填补复杂困难条件下机械化掘进技术的空白，因而具有重大的现实意义。 1.2 掘进工作面地质条件 1.2.1地面相对位置及邻近采区开采情况 掘进巷道为南屯煤矿七采区7320工作面上顺槽，开采水平为-350m，地面标高为+41.32 ～ +41.96/41.74m，地面相对位置位于韩村东约170米处，白马河从工作面中部南北穿过；西部有多处塑料大棚，东部有几栋建筑物。工作面中部罗泗高压线从工作面上部南北穿过。 工作面井下标高为-320～-240/-280m，井下位置位于七采区西部，其北部为73下22工作面采空区，西部及南部为3下煤风氧化露头，南部为73下15下煤集，东部为七采区西部轨道。工作面中西部在白马河保护煤柱下，西部为韩村保护煤柱。 工作面邻近采区开采的具体情况：北部为7322工作面采空区，西部及南部为3下煤风氧化露头，南部为7315下煤集，东部为七采区西部轨道。 工作面地面相对位置及邻近采区开采情况见表1-1。 表1-1 地面相对位置及邻近采区开采情况表 水平名称 -350水 平 采 区 名 称 七采 区 地面标高（m） +41.32 ～ +41.96/41.74 井下标高（m） -320～-240/-280 地面相对位置及建筑物 工作面地面相对位置，位于韩村东约170m处，白马河从工作面中部南北向穿