林西矿深部高应力区破碎顶板控制高效开采研究.docx
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林西矿深部高应力区破碎顶板控制高效开采研究
附件1
开滦(集团)有限责任公司
2016年技术创新计划项目
任务书
项目名称:
深部高应力区破碎顶板控制高效开采研究
承担单位:
唐山开滦林西矿业有限公司
项目负责人:
李振国
参加单位:
生产技术部、相关回采单位
项目专业:
采、掘、开
计划年度:
2016年度
起止年月:
2016年1月至2016年12月
填报日期:
2015年12月3日
开滦(集团)有限责任公司制
一、项目内容摘要
林西矿2016年1021-2综采工作面将作为一条主力生产线,该工作面位于林西井田单斜区1000采区12煤层,开采深度在900米以上。
由于是深部高应力开采区域,且12煤层顶板有酥脆易碎的特点,它的破碎顶板控制对于提高资源回收率、提升矿井经济效益有着举足轻重的作用。
且该工作面开采深度较大,回采过程中的顶板压力显现非常明显,在生产过程中两端头及两顺槽顶板压力大、巷道变形及底鼓较严重。
因此,针对深部高应力区回采时的前期支架选型及回采过程中的顶板控制及防治水等关键技术的研究将对矿井安全回采及可持续发展起到重大意义,对提高矿井煤炭资源回采率、延长矿井服务年限、提高矿井经济效益和社会效益,具有深远的现实意义。
近年来,林西矿随着开采深度的不断增加,以及矿井的日益老化,这类采场将越来越多,为保证采场安全开采、生产持续健康稳定,延长矿井服务年限,经过进一步安全生产论证、储量挖潜与优化设计,衔接规划安排的1021-2综采工作面,回采过程中顶板破碎、顶板压力显现强烈、煤壁冒顶、片帮严重,严重制约了安全生产。
通过采用注浆(玛丽散)加固技术,改变了顶板破碎松软的结构,使之整体化,增强了围岩的稳定性,提高了围岩的承载能力,将为2016年公司完成生产指标提供有力的保障。
关键词
深部高应力;顶板控制;注浆加固
二、项目的立项背景和意义
随着林西矿生产服务年限的延长,受地质条件和开采设计等影响,生产条件由简单变的复杂,煤炭资源不断枯竭,现有的生产系统及安全技术条件,对影响安全生产的自然因素的控制能力下降。
工作面接替、瓦斯治理、工作面顶板管理等的问题日显突出,体现在需要时间、空间和资金等方面的投入,工作面及矿井生产能力的发展受到诸多问题的制约。
同时,由于开采深度的不断增加,矿山压力显现变的越来越明显,回采巷道承受的压力较大,支护困难,掘进及回采期间对巷道进行维护,浪费大量的人力及物力。
因此,控制和研究利用矿山压力服务于安全生产,探索深部高应力工作面的布局方式和开采方法,降低煤炭资源的损失,成为林西矿安全高效开采,延长服务年限的迫切要求。
1021-2综采工作面回采2016年接替0921-1综采工作面,可有效缓解工作面衔接紧张的局面,提高综合经济效益,在1021-2综采工作面回采过程中由于其顶板极为破碎,顶板稳定性差,一经揭露即产生流动状态,很难支护控制,冒顶事故在所难免,严重影响工作面的安全生产。
经过认真分析,决定采取注浆方法管理破碎破碎顶板:
顶板固结程度较好地段采取前述综合管理工艺,破碎地段采取注浆固化顶板技术主动控制破碎顶板。
三、国内外现状及发展趋势
深部矿井开采是我国煤矿井工开采面临的重大技术课题之一。
随着社会对煤炭需求量的日益增加,开采能力不断提高,开采深度不断增加是井工开采的必然趋势。
世界上已进入深部开采的采矿国家,如德国的鲁尔矿区,乌克兰的顿巴斯矿区等,对深部开采问题进行了大量的研究工作,初步形成一套比较完善的开采体系。
我国在深部高应力矿压研究方面也进行了大量工作,取得了一定成果。
但在深部开采体系上还有很多工作要做。
因此,较系统的研究深部开采的理论和方法十分必要。
目前我国多数煤矿的开采深度已由50年代平均不到200米,增加到90年代的500米左右。
生产矿井1980年平均开采深度为288m,1995年平均开采深度增加为428m,现在平均已达到500多m。
据统计,我国已有平顶山、淮南和峰峰等四十多个矿区的300来座矿井开采深度超过600米,逐步进入深部开采的范畴,其中开滦、北票、新汶、沈阳、长广、鸡西、抚顺、阜新和徐州等近200处矿井开采深度超过800米,而开采深度超过1000米的有开滦赵各庄煤矿,主斜井副立井综合开拓;沈阳的彩屯矿采深已达1500m。
我国煤矿正以每年8—12m的速度向深部延深。
因此,可以预计,在今后10年内,现有的大部分矿井将逐步进入深部开采。
华东地区以每年10—15m的速度向深部延深。
深部开采出现了一系列新问题和新特点,其中,建井技术难度增加;岩层发生变化,软岩增加,压力增大,巷道位移量增大,巷道维护,尤其是工作面顶板控制和巷道维护更加困难。
所以煤矿迫切要求对深部开采进行深入研究。
这一问题已引起世界各国采矿界的高度重视,有关国际学术组织已多次召开了以深部开采为专题的国际会议。
林西矿1021-2综采工作面采用石家庄浩然斯德矿山设备有限公司提供的矿用加固材料BLR-3,按体积比1:
1.2混合,此材料具有较高粘合力和很好的渗透力。
施工时采用高压泵对岩体注浆,然后发生膨胀的胶结作用,从而有效地加固岩体,产品固化后粘结力最大能达5.0MPa。
实现了深部高应力工作面的安全开采。
四、项目主要实施内容、技术路线、技术关键及创新点
一、研究、实施内容
1、详细分析研究1021-2工作面地质条件并进行规划设计。
2、对1023、0921-1工作面破碎顶板控制进行技术和经验总结。
3、实施对1021-2工作面注浆支护技术在采面破碎顶板的应用。
3、综合研究并确定施工过程中注浆后顶板胶结的效果观察。
4、研究解决施工过程中所遇到的各种技术问题。
二、技术路线
本项目全面搜集试验应用区域地质资料并进行充分论证分析,全面了解区域煤层赋存地质特点及顶底板情况,掘进期间充分探测地质情况,遇到水文、地质构造做好基础资料工作,并对巷道压力进行实时观测,随时对施工过程中巷道压力进行监测分析及所遇技术问题的解决,回采结束后的进行全面技术总结,为下步继续推广应用提供经验。
三、技术关键及创新点
使用BLR-3矿用加固材料对顶板破碎区域碎矸进行注浆加固,待巷道顶部和帮部碎岩胶固,巷道稳定后,再向前推釆施工。
根据注浆范围及围岩的状况,具备回采割煤条件时立即回采作业,若顶板和围岩仍然破碎,则需进行二次充填和加固,待巷道稳定后,再进行回采,直至通过破碎区域。
技术路线图
工艺技术路线图:
全面分析掌握1021-2工作面的地质资料→进行高产高效1021-2工作面的可行性论证→1021-2工作面掘进→1021-2工作面安装→1021-2工作面回采(破碎区域注浆)→施工过程中巷道压力监测分析及所遇技术问题解决→回采结束后的技术总结→同类工作面的继续推广应用。
五、预期目标(技术指标、经济指标、技术创新能力及社会效益)
一、技术指标:
严格按照项目分工、协调配合进行,全面做好矿压观测和液压系统管理,顶板事故减少80%,正规循环作业提高90%,资源回收率达到可采储量的85%及以上。
二、经济指标:
做好顶板管理和液压系统管理,深部破碎顶板区域进行注浆胶结,在生产现场做好煤质管理工作,安全高效生产,预定增创造经济800万。
三、技术创新能力:
1、利用BLR-3矿用加固材料渗透性好,结固强度高,凝结迅速的特点,注浆可有效改善围岩松散结构及机械性能,增强围岩的整体强度
2、通过BLR-3矿用加固材料,能及时改变围岩松散结构,有效防止煤壁片帮、增加顶板的稳定性。
2、通过BLR-3矿用加固材料浆液对煤岩裂隙的充填和黏结,使其变为整体,增强其支撑力和承载力。
四、社会效益:
有效提高资源回收,实现安全高效生产,延长矿井服务年限,提供就业保障,稳定社会发展,促进地方经济发展,具有较大的社会效益。
六、项目任务分工及进度安排
一、项目任务分工
1、1021-2工作面进行水文、地质勘探:
2015.2—2015.3地测科
2、1021-2工作面分析资料、规划设计:
2015.6设计室
3、1021-2工作面掘进:
2015.6—2015.12掘一区
3、1021-2工作面安装:
2015.12—2016.2准备区
4、1021-2工作面回采、注浆及观测:
2016.3—2017.3矿压组、综采区
5、数据综合分析处理:
2017.3—2017.4生产技术部、综采区
二、项目实施进度安排:
2015年2月份开始对煤层赋存情况进行探测,分析地质资料确定由规划部设计室进行工程设计。
2015年6月份掘进开始施工,同时进行煤层综采设备的选型,通过研究分析决定使用MXG-350型采煤机落煤,SGZ730/320型刮板输送机运煤,ZY4200-12/29型掩护式液压支架支护顶板,到2015年12月掘进工作完成,2016年12月份开始进行综采工作面安装。
2016年3月到2017年3月进行回采。
2017年4月进行回采技术总结。
七、现有工作基础、特色和优势
工作面装备:
支架为ZY3200-13/32型掩护式支架,两巷超前支护采用DZ-25/100型支柱配合双销梁支护,采煤机采用MXG-350型双滚筒采煤机,工作面采用SGZ-730/320型刮板输送机,转载机为SGD-620/40T,顺槽输送机为DTL80/30型可伸缩胶带输送机,智能泵站BRW-400/31.5一套。
ZBQS-8.4/12.5型气动注浆泵一台。
深部高应力煤层开采在林西矿已经在1023工作面实践应用,深部注浆胶结已经在1081工作面取得较好的效果,总结出了一套可行性经验,经过合理的规划设计,研究深部高应力区域开采为一重大课题,提高资源回收率,保证矿井的服务年限,创造一定的经济效益和社会价值。
八、经费预算单位:
万元(保留两位小数)
序号
预算科目名称
合计
补助经费
自筹经费
1
一、经费支出
175
自筹
2
(一)直接经费
175
自筹
3
1、设备费
50
4
(1)购置设备费
5
(2)试制设备费
6
(3)设备改造与租赁费
50
自筹
7
2、材料费
80
自筹
8
3、测试化验加工费
9
4、燃料动力费
10
5、差旅费
11
6、会议费
12
7、国际合作与交流费
13
8、出版/文献/信息传播/知识产权事务费
14
9、劳务费
20
15
10、专家咨询费
5
16
11、其它支出
20
自筹
17
(二)间接费用
18
其中绩效支出
19
二、经费来源
175
自筹
20
(一)申请补助经费
21
(二)自筹经费
175
补助经费拨付进度申请
第1年
第2年
第3年
金额
175
比例(%)
100
九、参加人员及分工
序号
姓名
年龄
职务/职称
学历
从事专业
工作单位
项目分工
1
刘云宽
工程师
副经理
本科
采煤
林西矿
施工负责人
2
张代军
高工
总工
本科
采煤
林西矿
技术负责人
3
李振国
高工
副总
本科
采煤
林西矿
回采
4
吴培益
高工
副总
本科
掘进
林西矿
掘进
5
王永华
高工
副总
本科
规划
林西矿
设计
6
杨绍山
工程师
副主任
大专
采煤
林西矿
回采
7
韩帅
助工
副主任
大专
掘进
林西矿
掘进
8
张玉川
高工
副主任
本科
采煤
林西矿
回采
9
王全长
助工
管段
本科
采煤
林西矿
回采
10
邓辉
工程师
管段
本科
掘进
林西矿
掘进
11
项目负责人简介
姓名
职务
职称
学历
现从事专业
联系电话
刘云宽
副经理
工程师
本科
采煤
31158
个人资历
与业绩
刘云宽,采煤工程师,现任唐山开滦林西矿业有限公司生产副经理,在各种刊物上发表过多篇专业学术论文。
对在林西矿煤炭产业中提出宝贵建议和硬件保障,并积极组织项目实施,为林西矿的节能减排、循环经济提出新的思路,为林西矿今后的经济发展奠定基础。
十、承担单位意见
负责人:
(签字)年月日(盖章)
十一、二级公司意见
负责人:
(签字)年月日(盖章)
十二、主管部门意见
负责人:
(签字)年月日(盖章)
填写说明:
1、计划项目任务书由项目申报单位(即承担单位)会同参加单位详细填写。
2、项目专业分为:
⑴煤炭开采、⑵地测、防治水、⑶机电、自动化、信息化、⑷矿建、生产准备、⑸通风、安全、⑹洗选、煤质、⑺煤化工、⑻节能减排、⑼医疗卫生
附件2
2016年开滦集团公司技术推广项目汇总表
序号
项目名称
主要内容
现有技术基础
及应用情况
拟推广
方向
所创效益
(项目投入产出情况)
申报
单位
所属
专业
附件3
2016年开滦集团公司技术需求项目汇总表
序号
项目名称
需求内容(需解决哪些问题)
申报单位
所属专业
项目联系人/电话
抄送:
财务部,杨忠东,集团副总工程师。
开滦(集团)有限责任公司办公室 2015年11月10日印发
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- 林西 矿深部高 应力 破碎 顶板 控制 高效 开采 研究