煤矿综采工作面过断层区域合理调整范围经济技术学案.doc

综采工作面过断层区域合理调整范围经济技术分析 综采二队 一、研究背景 由于煤矿井下地质条件复杂，综采工作面在生产期间，不可避免的会受到各种地质构造的影响，其中最常见的地质构造就是断层，断层分布广，形态、类型繁多，规模大小不一，它不仅改变了煤层的埋藏条件，而且会使煤层出现错断并发生显著位移。 断层对工作面最主要的影响在于其破坏了煤层的连续完整性，导致工作面出现破岩现象，由于岩石硬度大，不但会增加生产难度，降低生产效率，还会加剧设备磨损程度，影响生产的正常进行和经济效益，同时为保证工作面在过断层区域的平稳过渡，会舍弃煤层部分区域进行调整，造成煤炭资源损失，并且由于断层附近应力集中、岩层较破碎，很容易出现冒顶事故，给安全生产也造成了较大的影响。 根据以上分析，可以看出，在过断层期间，破岩是对工作面造成影响的主要方面，破岩范围越大对工作面影响就越大，破岩范围越小对工作面的影响也越小，因此想要降低断层对工作面生产的影响，就需要尽可能的缩小工作面在过断层区域的破岩范围，所以过断层期间，对断层处理的基本要求是既要以尽量短的距离连接断失煤层，控制破岩范围，减少煤炭资源损失，又要创造好的生产条件，满足工作面安全生产及设备性能需求，避免影响生产正常进行。 二、影响破岩区域范围因素分析 要想控制过断层时的破岩范围，首先需要了解影响破岩范围的各种参数，根据工作面与断层的位置关系，按水平方向与竖直方向分别建立模型。 （一）水平方向影响破岩区域范围因素 在分析水平方向建立模型分析（如图1所示），设破岩区域的水平长度为L，断层水平断距为m，断层走向与工作面的夹角为α，则有L=m/cosα，在断层水平断距不变的情况下，可知L随夹角α的增大而减小。 通过以上分析，不难发现，在水平方向上影响工作面破岩范围的是工作面与断层走向的夹角，当工作面与断层走向的夹角越大时断层在工作面同时揭露的范围越小，反之当工作面与断层走向的夹角越小时断层在工作面同时揭露的范围越大，因此想控制水平方向上工作面同时揭露断层的范围，应尽量增大工作面??断层走向的夹角。不过由于断层走向的位置是固定的，想调整工作面与断层走向的夹角，就只能通过调整工作面两端头推进度，进而改变工作面在水平方向上的斜度来实现，不过由于工作面两端头推进度变化直接影响工作面设备上窜下滑的控制，当工作面设备处于稳定状态时，一旦某一端调整过多，就会出现设备上窜下滑失控现象，影响到工作面的正常生产，因此只能在很小范围内调整，根据以往生产经验，想避免对工作面设备控制造成较大影响，一端调整量一般不能超过3m，相较于工作面180m以上的长度，这种调整量对工作面斜度的影响不足1°，不但效果不明显，还会对设备控制造成一定不良影响。基于以上原因，本着确保工作面设备状态良好、生产正常的目的，不宜采用调整两端头推进度的方式来控制工作面破岩范围，应尽量在竖直方向的调整方面采取措施。 （二）竖直方向影响破岩区域范围因素 通过在竖直方向建立三角模型进行分析，不难发现，影响工作面破岩范围的参数有三个，一是断层落差H，二是过断层调整区域的倾角θ，另外就是过断层调整区域开始变坡的位置。在以上三项参数中，变坡位置不同不但会影响工作面破岩区域范围，同时会影响到过断层区域两侧托顶煤范围，由于工作面托顶煤后会造成支架支护强度降低，且顶煤易垮落，会造成支架接顶不实，严重时导致冒顶现象，安全隐患较大，因此出于顶板管理安全考虑，当前过断层时对托顶煤的管理规定较严，断层较小时基本不允许托顶煤，断层较大时，托顶煤范围也不允许超过5架，因此断层调整区域的变坡位置基本都比较固定，在此不予考虑，主要考虑前两项参数的影响。 根据模型，设破岩区域长度为L，则有L=H/sinθ，以上参数中，断层落差是先天决定的，无法改变，能够人为控制的因素只有过断层调整区域的倾角，且在断层落差不变的情况下，工作面破岩范围长度与调整区域的倾角为反正弦函数关系，即调整区域倾角越大破岩范围越小，因此想要减小工作面破岩范围长度，就需要尽量增大调整区域的倾角，不过由于调整区域的倾角增大后会对生产和设备稳定性造成影响，因此调整区域的倾角也不能随意增大，需在满足工作面安全生产需要和设备性能的需求的前提下进行合理控制。 三、断层调整区域倾角控制原则 （一）设备适应条件 1、断层调整区域倾角对设备的影响： 众所周知，在倾斜面上的物体，当斜面倾角达到一定程度时，受自身重量的影响会出现下滑现象，因此当工作面局部存在较大倾角时，势必会对切眼内布置的液压支架、刮板输送机和采煤机造成影响。 （1）倾角对采煤机的影响 我矿使用的采煤机为无链电牵引采煤机，通过采煤机行走部的行走齿轮在刮板输送机齿轨上运行，由牵引电机进行驱动，只要牵引电机功率满足要求，就能保证采煤机的爬坡性能，并且采煤机驱动部安设有抱闸装置，即便工作面局部存在大倾角