H2102工作面过煤层夹矸变异区安全技术措施.docx
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H2102工作面过煤层夹矸变异区安全技术措施
H2102工作面过煤层夹矸变异区安全技术措施编审人员签字
编制人：
2009年月日
生产区队：
2009年月日
审核人：
2009年月日
生产技术科：
2009年月日
机电科：
2009年月日
通风区：
2009年月日
煤质科：
2009年月日
安监处：
2009年月日
副总工程师：
2009年月日
总工程师：
2009年月日
审批意见
1.初采前7个循环，主要调整工作面状态，循环产量和发热量不作考核，次煤单独提升，地面页岩皮带东口落地。
2.7个循环后到切眼外30m范围调整工作面层位期间，后溜子好煤及溜尾段夹矸小于1m段，作为好煤分流、分运，入-350副巷皮带头主仓，单独提升，风选后上仓皮带中间落地，平均循环产量不低于200吨，考核生检发热量为2800卡/克；其余次煤单独提升，页岩皮带东口落地期间要严格控制拉架漏矸量。
3.切眼外30-50m段，按措施要求组织分运，好煤发热量考核2900卡/克，循环产量320吨，井下入-350副巷皮带头主仓，地面风选后上仓皮带中间落地；其余次煤生检发热量不低于2100卡/克，井下入-350副巷皮带头分流仓，地面风选后，上仓皮带下头落地。
4.切眼外50-80m段，按措施要求组织分运，好煤循环产量350吨，生检发热量3200卡/克，井下入-350副巷皮带头主仓，地面风选后上仓皮带中间落地；其余次煤生检发热量不低于2500卡/克，井下入-350副巷皮带头分流仓，地面风选后，上仓皮带下头落地。
5.切眼外80-138m段，不分流，考核循环产量760吨，生检发热量3450卡/克，地面风选后，上仓皮带中间落地。
---袁文杰
一、概况
H2102工作面即将投入生产，如附图一所示，工作面形成过程中切眼附近揭露夹矸变异区域。
为确保开面工作的顺利进行及安全顺利的通过变异区，减小变异区对回采过程中安全、设备及煤质等造成的影响，特编制工作面过变异区安全技术措施如下：
1.工作面煤层夹矸变异区概述
H2102工作面煤层夹矸变异区是以夹矸厚度大于0.5m为异常起始点，该变异区轴向与工作面成43°夹角。
夹矸变异区自切眼向外影响材料巷推进度为13m，运输巷侧推进度为138m，其中，材料巷侧夹矸厚度由1.1m减少到0.5m；运输巷侧夹矸厚度由3.84m减少到0.5m。
2.变异区对工作面回采造成的影响分析
（1）变异区内工作面底板多为泥岩或含炭泥岩夹矸，该岩层泥质或粉、细砂状结构，较疏松，泥岩具可塑性，遇水泥化膨胀。
该层本身不含水，但具有易风化，吸水泥化的特点。
回采过程中的生产用水和顶板淋水极易造成底板泥化，并对支架和溜子的前移、顶板维护，特别是对运输系统造成较大的影响。
（2）工作面煤2直接顶为含油泥岩，该岩层为结构致密，块状结构，上部具水平层理，下部层理不发育，局部夹软泥夹层，其强度低，易破碎，工作面回采过程中顶板维护困难。
（3）工作面通过变异区过程中，采出大量的含炭泥岩夹矸，严重影响煤质。
（4）工作面通过变异区过程中，含炭泥岩夹矸造成设备磨损加剧、负荷增大，影响设备的正常运转。
（5）工作面过变异区期间，顶板的冒落裂隙带可能波及到煤1油2裂隙水，对工作面的回采产生一定的影响。
二、准备工作
1．材料的准备
（1）准备足量的板梁及背板，用于顶板维护；
（2）准备规格为1.5或2.0寸的废旧铁管或小圆木制作的穿楔子100根；
2．工作面过变异区期间，加强对工作面支架各立柱、千斤顶及安全阀情况进行排查，并对排查出的问题及时进行处理，确保工作面支架工作状态良好。
3．加强工作面各声光信号的检查、维修，并确保语音通讯系统及相关闭锁装置灵活可靠。
4．工作面备用1-2台水泵，一旦工作面出水，要及时设泵排水。
同时加强对两巷排水系统进行检查，确保两巷排水系统畅通。
三、回采方法
为减小夹矸变异区对工作面的安全、生产组织及煤质等造成的影响，工作面回采过程中，采用根据夹矸厚度的不同，分别调节机采层位的方法。
即，夹矸厚度大于1.5m范围，工作面顶板沿煤2上分层顶板回采；夹矸厚度小于1.0m段，工作面底板沿煤2底板回采；夹矸由1.0m增加到1.5m段，由工作面底板沿煤2底板回采，过渡到工作面顶板沿煤2顶板回采,过渡段的长度为20-30架，该段溜子坡度控制在100以内；工作面两端头底板沿两巷底板回采，各用15-20架的长度采用顺接的方法与面内的回采层位顺接好。
根据夹矸厚度变化情况，将煤层夹矸变异区划分为四个阶段：
第一阶段为初采层位调整段（切眼外0-20m），第二阶段为严重影响段（切眼外20-50m），第三阶段为过渡段消失段（切眼外50-80m），第四阶段为变异区正常回采段（切眼外80-138m），分别采用不同的回采方法进行。
具体如下
（一）第一阶段初采层位调整段（材料巷0-30m段，影响推进度30m）
1．阶段概况
该阶段溜尾段夹矸厚度为1.1m，向溜头方向夹矸逐渐增加到3.84m，溜头20#架处完全位于夹矸变异区内。
2.回采方法
材料巷侧随工作面推进，煤层夹矸厚度逐渐由1.1m减少到0.5m，溜尾逐渐进行卧底，使工作面夹矸厚度小于1.0m范围沿煤2底板进行回采，夹矸厚度大于1.5m范围沿煤2顶板进行回采，夹矸厚度由1.0增大到1.5m范围由沿煤层底板过渡到沿顶板回采。
3.层位调整
工作面未推出切眼前暂不进行层位调整，推出切眼后，按以下要求进行调整：
（1）沿工作面推进方向层位调整
目前工作面顶板大部分沿上部好煤的底板回采，其中，溜尾段夹矸厚度为1.1m，120#架处底煤0.4m，20#架处面前为全矸，顶煤厚2.0m。
层位调整方法：
120#架处进行卧底，每刀卧底3-5cm，工作面推进10刀后，夹矸小于1.0m范围沿煤2底板回采，20#架处每循环起底8-10cm，起底量2.0m，工作面推进25刀后，沿煤2顶板以下0-0.3m层位进行回采。
以附图三为例，划分为5段，第Ⅰ阶段120#架到溜尾，与材料巷底板顺好；第Ⅱ阶段120-90#架，沿煤2底板回采，采高控制在3.0m±0.1，第Ⅲ阶段90-60#架阶段，沿煤2底板回采过渡到沿煤2顶板回采，采高由3.0m过渡到2.6m；第Ⅳ阶段60-15#架，沿煤2顶板回采，采高控制在2.6m±0.1；第Ⅴ阶段15#到溜头，与运输巷底板顺好，采高控制在2.8m±0.1。
（2）沿工作面方向层位调整
因夹矸变异区与工作面两巷呈43度夹角，因此工作面每推进一刀（0.8m），工作面正常段即向工作面溜头延伸0.85m，同时夹矸变异区对运输巷侧的影响范围减小0.85m。
因此，工作面卧底调整层位过程中，卧底范围每刀需向溜头方向延伸0.85m，即过渡段向溜头方向平移0.85m。
（二）第二阶段严重影响段（材料巷30-50m段，影响推进度20m）
1．阶段概况
该阶段位于变异区内夹矸较厚区域，夹矸以上的煤层厚度为1.8-2.15m。
工作面内厚度1.0m的夹矸由116#架逐渐移至91#架。
2.回采方法
沿初采层位调整后的层位回采，过渡段逐渐向溜头移动，每刀移动0.85m。
3.层位调整
80#架到溜尾沿煤2底板回采，采高由2.8m调整到3.0m，同时90#架到溜尾进行放顶煤工作；过渡段由90#-60#架过渡到80#-50#架，采高由3.0m过渡到2.6m；50-15#架沿煤2顶板回采，采高控制在2.6m±0.1；15#到溜头，与运输巷底板顺好，采高控制在2.8m±0.1。
（三）第三阶段过渡段消失阶段（材料巷50-80m，影响推进度30m）
1.阶段概述
该阶段材料巷侧不受夹矸变异影响，运输巷侧夹矸厚度由2.0m逐渐减小到1.5m。
工作面内厚度1.0m的夹矸从90#架逐渐移动到31#架处。
2.回采方法
该段夹矸厚度小于1.0m时开始进行放顶煤工作；在夹矸厚度为1.5m范围，工作面开始卧底，使之过渡到沿底板回采；溜头段夹矸厚度大于1.5m段，不放顶煤。
3.层位调整
随着工作面50-20#架处煤层中的夹矸厚度变薄到1.5m时开始卧底，将50#-20#架回采层位从工作面沿煤2顶板以下0-0.2m回采，过渡到夹矸厚度达到1.0m，沿煤2底板回采，同时，采高由2.6m调整到3.0m；20#到溜尾段夹矸厚度为1.5-1.0m段,为层位顺接过渡段,采高由3.0逐渐过渡到2.8m。
该阶段结束后工作面夹矸厚度均小于1.0m，故工作面20#架到溜尾回采层位全部恢复到沿煤2底板进行回采。
（四）第四阶段变异区内正常回采段（材料巷80-138m，影响推进度58m）
1.阶段概述
该阶段仅溜头侧受夹矸变异区的影响，厚度由1.0m逐渐过渡到正常。
夹矸变异区对工作面回采基本无影响。
2.回采方法
工作面回采时沿煤2底板进行，15#架向溜头与运输巷底板顺好，120#架向溜尾与材料巷底板顺好。
全部进行放顶煤工作，采放高度为4.03m。
3.层位调整
工作面全部沿正常回采层位回采，机采高度控制在3.0m±0.1。
四、工作面顶板管理
工作面过煤层夹矸变异区时，工作面沿煤层顶板回采，但受煤2直接顶为含油泥岩，该岩层为泥质结构，水平层理发育，局部受构造应力影响闭合裂隙发育，岩层较破碎，以及变异区内可能有未解释出的断层，均不利于工作面的顶板维护，因此，工作面过夹矸变异区顶板破碎难以维护时，工作面可留有0.2-0.3m顶煤回采，同时采用以下措施，加强工作面顶板维护。
1．工作面回采过程中，机组前滚筒割过后，及时伸出前插板及护帮板对面前顶板及煤壁进行维护。
2．当前插板及护帮板无法对顶板及煤壁进行有效支护时，采用拉超前架的方法加强面前顶板的维护。
3．工作面顶板及煤壁破碎范围较大时或面前顶板掉顶或片帮较深时，采用在支架前梁上方或架间垂直于煤壁挑木板梁或π钢，并用板梁、背板进行背顶的方法加强面前顶板维护；架间挑支木板梁或π钢棚时，采用单体支柱配合施工，π钢或木板梁下不少于一梁二柱。
4．现场生产过程中，要严格控制好层位和采高，确保过机高度，受起、卧底的影响，可能对工作面正常生产造成影响时，暂时将工作面采高控制在不低于2.8m。
5．工作面过变异区过程中，顶板破碎难以维护时，工作面回采层位可调整到沿煤层顶板以下0.2-0.3m回采，不放顶煤。
6．工作面过夹矸变异区时，为加强两端头的维护，两巷钢棚可暂不回撤。
五、工作面设备管理
工作面过夹矸变异区期间，为防止工作面破夹矸对机组、溜子的正常运转造成影响；同时，减少架后漏矸对煤质的影响，采取以下措施进行维护及操作：
1．工作面回采期间，工作面沿煤层顶板回采范围，架后漏矸影响煤质时，可减少后部溜子的运转时间，并将架后漏矸同面前次煤一同进行分流。
2．因夹矸的比重较大，且对设备的磨损较重，因此，工作面过夹矸变异区期间，机组司机要控制好牵引速度及煤流，防止负荷过大对溜子及转载机造成影响。
3．检修班要加强对机刀、机刀套及机刀座的检查，并及时对磨损严重的机刀及机刀套进行更换，防止机刀座磨损严重对后期的生产及机组的运转造成影响。
4．发现支架出现跑、冒、漏液时，要及时处理,生产班确实无法处理时，要及时关掉截止阀,并向下班人员交待清楚，同时检修班要加强支架的检修力度，对生产过程中出现的问题及时整改。
六、工作面防治水管理
因泥岩、炭质泥岩具有极易风化、泥化的特点，对系统运输及工作面顶、底板维护影响极大。
因此，工作面过煤层夹矸变异区期间，要严格控制好工作面生产水及老空出水，以防止造成系统堵塞及出现支架钻底的现象，加强防治水措施如下：
1．加强排水系统管理，对两巷排水系统进行排查、并进行清挖，同时派专人负责排水工作，保证排水管路畅通。
2．加强工作面顶板维护，防止工作面漏顶并波及煤1油2裂隙水，造成工作面顶板淋水。
3．加强工作面支架各部位管路及安全阀的检查，班中出现漏窜液时及时进行处理。
4．由于工作面为仰采工作面，且运输巷标高比材料巷标高高，因此工作面内出水时及时在出水点下方打设水泵窝并设泵，每班安排专人进行排水。
5．两巷各出水点及时挖设泵窝、设泵，并派专人对两巷及工作面进行排水。
6．为减轻炭质泥岩遇水泥化对运输系统的影响，工作面支架喷雾及转载点喷雾在过煤层夹矸变异区段可临时停止使用，但必须确保设施完好，降尘采用运输巷的防尘水幕。
7．工作面过夹矸变异区期间，机组司机可适当对机组的喷雾进行控制，以减轻生产用水对夹矸的泥化。
8．工作面一旦出水、淋水，并造成底板泥化时，泥化的粘泥要全部装袋、扎口进行外运，严禁混入系统中对运输系统及煤质造成影响。
9．工作面底板泥化，出现支架钻底时，必须在支架下垫好木板梁，以防止支架钻底。
七、工作面煤质管理
H2102工作面过变异区回采时留0-0.3m的顶煤，第一阶段为初采层位调整段（切眼外0-30m），第二阶段为严重影响段（切眼外30-50m），第三阶段为过渡段消失段（切眼外50-80m），第四阶段为变异区正常回采段（切眼外80-138m），按以上四段分析如下：
（一）变异区的可采煤样
1．H2102材料巷4月30日可采煤样（切眼外122m）
分类
厚度
水分
灰分
发热量
上层煤2
2.1
25.8
15.10
4294
上部炭质
0.10
12.6
65.33
1642
煤2
0.70
22.2
25.98
3908
中部炭质
0.19
11.0
75.66
903
煤2
1.15
21.5
29.63
3674
矸子综合
0.38
11.55
72.10
1157
综合
4.24
23.06
24.73
3828
2.H2102材料巷09年5月17日可采煤样（切眼外13m）
分类
厚度
水分
灰分
发热量
上层煤2
1.85
217.
24.18
4003
炭质泥岩
0.10
7.9
87.95
0
中部煤2
0.58
23
26.99
3783
炭质泥岩
0.4
16.2
54.20
2043
煤2
0.68
23.8
21.6
4013
矸子综合
0.50
22.03
92.3
1634
综合
3.61
21.3
29.23
3601
3.H2102运输巷09年4月30日可采煤样（切眼外119m）
分类
厚度
水分
灰分
发热量
上层煤2
1.75
26.9
13.51
4339
炭质泥岩
0.36
13.5
73.61
1012
煤2
0.24
24.9
27.33
3606
炭质泥岩
0.40
11.6
77.89
726
煤2
0.80
26.5
12.79
4422
炭质泥岩
0.18
26.5
12.79
306
煤2
1.20
25.6
20.02
4004
矸子综合
0.94
15.2
63.78
755
综合
4.91
24.19
25.24
3446
4.H2102运输巷09年5月17日可采煤样（切眼外61m）
分类
厚度
水分
灰分
发热量
上层煤2
2.20
24.5
22.85
4003
泥岩
1.14
6.3
91.55
0
炭质泥岩
0.36
13.2
68.17
1297
夹矸
0.70
10.1
79.27
625
煤2
0.50
24.1
22.87
3907
炭质泥岩
0.16
14.8
62.12
1769
煤2
1.20
24.8
23.35
3862
矸子综合
2.36
9.06
82.35
503
综合
6.26
18.7
45.38
2413
（二）循环产量及煤质发热量
1.第一阶段初采层位调整段（切眼外0-30m）
⑴0-6m
工作面未推出切眼，因此只采不放，采高控制在2.8m±0.1，全部按次煤进行分流。
循环产量：
206.3*2.8*0.8*1.27*100%=587（吨/循环）。
⑵6-30m：
工作面推进6m后，溜尾仍有1m厚的夹矸，顶煤厚度1.7m，溜尾段开始进行放顶煤工作，工作面100#架到溜尾按好煤进行分流，同时15#架到溜头段顶煤厚度平均为1.4m，也进行放顶煤工作。
随工作面推进溜尾段采高由2.8m逐渐调整到3.0m，工作面溜尾推进到30m点时（附图三所示），工作面90#架到溜尾沿煤2底板回采，采高3.0m±0.1，溜尾段顶煤厚度1.3m；90#-60#架由沿煤2底板过渡到沿煤2顶板回采，采高由2.8m过渡到2.6m；60#-15#架沿煤2顶板回采，采高2.6m±0.1；15#架向溜头与运输巷底板顺接好，采高控制在2.7m±0.1。
循环产量为：
（15*1.5*2.7+55*1.5*2.6+30*1.5*2.7）*0.8*1.27+
+38*1.5*3.0*0.8*1.27*100%+38*1.5*（1.7+1.3）/2*0.8*1.27*60%
+15*1.5*0.8*（1.9+0.8）/2*1.27*60%=647（吨/循环）
循环好煤量：
38*1.5*3.0*0.8*1.27*100%+38*1.5*（1.7+1.3）/2*0.8*1.27*60%
+15*1.5*0.8*（1.9+0.8）/2*1.27*60%=174+52+18=244吨/循环
发热量：
溜尾到100#架段，机割夹矸0.8m，采高2.8m，发热量为：
（4013*2.0+0*0.8）/2.8*90%=2579卡/克
过渡段机割夹矸1.7m，采高2.7m，发热量为：
[（4013*1.0+0*1.7）/2.7+（4003*1.0+0*1.7）/2.7]/2*90%
=1336卡/克
溜头沿顶板回采段，机割夹矸0.7m，采高2.6m，发热量为：
（4003*1.9+0*0.7）/2.6*90%=2632卡/克
溜头15#-1#架机割夹矸1.7m，采高2.7m，发热量为：
（4003*1.0+0*1.7）/2.7*90%=1334卡/克
考虑工作面夹矸不均匀，因此工作面生检按可采的90%计算，生检煤样发热量为：
（2579*10+1336*30+2632*45+1334*15）/100=2043卡/克。
溜尾到100#架段，好煤发热量为：
（2579*174+52*3783+18*3907*90%）/244*90%=2614卡/克
2.第二阶段严重影响段（切眼外30-50m）
工作面溜尾推进到50m点时（附图四所示），工作面90#架到溜尾沿煤2底板回采，并开始进行放顶煤工作，采放高度为4.03m，机采高度为3.0m；过渡段由90#-60#架移动到80#-50#架，采高由3.0m过渡到2.6m，80#架到溜尾机采高度控制在3.0m±0.1，按好煤分流；50#-15#架沿煤2顶板回采，采高2.6m±0.1；15#架向溜头与运输巷底板顺接好，采高控制在2.7m±0.1。
循环好煤量：
（138-80）*1.5*3.0*0.8*1.27*100%+（138-80）*1.5*1.03*0.8*1.27*60%
=319吨/循环。
循环次煤量：
（15*1.5*2.7+35*1.5*2.6+30*1.5*2.7）*0.8*1.27*100%*1.1
=356吨/循环
循环产量为：
好煤量+次煤量=319+356=676吨/循环
发热量：
溜尾到80#架段机割夹矸平均0.6m，机采高度3.0m，发热量为：
（4013*2.4+0*0.6）/3.0*90%=2889卡/克
过渡段机割夹矸1.3m，采高2.7m，发热量为：
（4013*1.4+0*1.3）/2.7*90%=1873卡/克
溜头沿顶板回采段，机割夹矸0.5m，采高2.6m，发热量为：
（4003*2.1+0*0.5）/2.6*90%=2909卡/克
溜头15#-1#架，机割夹矸1.7m，采高2.7m，发热量为：
（4003*1.0+0*1.7）/2.7*90%=1334卡/克
考虑工作面夹矸不均匀，因此工作面生检按可采的90%计算，次煤生检煤样发热量为：
（1873*30+2909*35+1334*15）/80=2225卡/克；好煤生检煤样发热量为：
2889卡/克。
3.第三阶段过渡段消失段
随着工作面50-20#架处煤层中的夹矸厚度变薄到1.5m时开始卧底，将50#-20#架回采层位从工作面沿煤2顶板以下0-0.2m回采，过渡到夹矸厚度达到1.0m时，沿煤2底板回采，采高调整到3.0m；20#到溜头段夹矸厚度为1.5-1.0m段,为层位顺接过渡段,采高由3.0逐渐过渡到2.8m；75#架夹矸厚度为0.5m，75#架到溜尾按正常层位回采，并进行放顶煤，采放高度为4.03m，按好煤进行分流。
循环好煤量：
（138-75）*1.5*0.8*3.0*1.27*100%+（138-75）*1.5*0.8*1.03*1.27*60%
=288+59=347吨/循环。
循环次煤量：
（75-20）*1.5*3.0*0.8*1.27*100%+20*1.5*2.8*0.8*1.27*100%*1.1
=251+94=345吨/循环
循环产量为：
好煤量+次煤量=347+345=692吨/循环。
发热量：
溜尾到75#架段，夹矸厚度小于0.5m，对工作面煤质影响较小，发热量为：
3601*90%=3240卡/克
75#-20#架，机割夹矸平均厚度为0.6m，采高3.0m，发热量为：
（3674*2.4+903*0.6）/3.0*90%=2807卡/克
20#架到溜头，机割夹矸平均厚度为1.5m，采高2.8m，发热量为：
（4003*1.3+625*1.5）/2.8*90%=1974卡/克
考虑工作面夹矸不均匀，因此工作面生检按可采的90%计算，次煤生检煤样发热量为：
（2807*55+1974*20）/75=2585卡/克；
好煤生检煤样发热量为：
3240卡/克。
4.第四阶段变异区正常回采段
如附图一和附图五所示，27#到溜尾全部通过夹矸变异区，工作面回采时沿煤2底板进行，15#架向溜头与运输巷底板顺好，120#架向溜尾与材料巷底板顺好，采放高度为4.03m。
循环好煤量为：
（138-27）*1.5*3*0.8*1.27*100%+（138-27）*1.5*1.03*0.8*1.27*60%
=507+104=611吨/循环
循环次煤量：
27*1.5*3.0*0.8*1.27*100%+27*1.5*1.03*0.8*1.27*60%
=123.4+25.4≈149吨/循环
循环产量为：
好煤611+149=760吨/循环。
发热量：
溜尾到27#架段，夹矸厚度小于0.5m，对工作面煤质影响较小，发热量为：
3828*90%=3445卡/克
27#架到溜头，机割下部好煤1.6m，机割夹矸平均厚度为0.6m，机割上部好煤0.8m，采高3.0m，发热量为：
（3606*0.4+726*0.6+4004*1.6）/3.0*90%=2485卡/克
考虑工作面夹矸不均匀，因此工作面生检按可采的90%计算，次煤生检煤样发热量为：
2485卡/克；好煤生检煤样发热量为：
3445卡/克
综上所述H2102工作面过变异区“双控”指标为：
阶段
范围（m）
循环个数
循环产量（吨）
发热量（卡/克）
各阶段总量（吨）
好煤
次煤
小计
好煤
次煤
好煤
次
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