崔木煤矿位于宝鸡市麟游县崔木镇北王村地界,是陕西永陇能源开发建设有限责任公司的一部分。该煤矿主采侏罗纪延安组的3#煤层,其中21盘区是首采盘区。在210301和210302综放工作面开采过程中,由于煤层的特殊性,频繁发生了压架出水事件,对煤矿的正常生产和安全造成了严重威胁。为了应对这一问题,崔木煤矿采取了多项措施,包括对21303工作面的矿压显现规律进行详细研究,并对支架的适应性进行了分析。
21303工作面作为研究对象,一侧紧邻已采空区,另一侧为新实体煤层,工作面埋深在300至400米之间,煤层平均厚度为12米,倾角约为6度,硬度系数为1.9。工作面布置有运输顺槽、回风顺槽和瓦斯尾巷,总长度达到1055米、980米和200米。为控制采煤高度与放煤高度,采用了双向割煤、一采一放的方式进行作业,并且有115组ZF15000/21/38型号的支架,具备15000千牛的工作阻力。
为了解决压架出水问题,崔木煤矿在21303工作面重新选择了支架架型并增大了工作阻力。同时,加强了工作面管理,并通过矿压在线监测与现场实测相结合的方式,来及时预警工作面的矿压显现情况,确保了安全生产。
在矿压观测方案中,工作面矿压监测主要依靠在线监测系统,辅以观察煤壁片帮情况、支架活柱量变化、煤炮声次数及强度、瓦斯浓度等宏观指标。通过支架初撑力、循环末阻力、平均工作阻力、安全阀开启率等指标,分析工作面矿压显现规律,进一步结合支架前后立柱受力均衡情况来分析支架的适应性。研究发现,支架在面对顶板来压时具有良好的适应性,能有效应对周期来压和大周期来压。
顶板来压特征分析指出,通过支架的平均循环末阻力加上一倍的均方差,作为判断工作面周期来压的主要依据。2014年3月22日至27日之间,工作面经历了初次来压,其步距为51米,持续影响区域为21.5米。从2014年3月30日至4月20日期间,共发生了8次小周期来压。到了4月22日,出现了大周期来压,即工作面推进距离与面长相当时的情况。通过对历次来压情况的统计分析,可以得出周期来压步距平均为15米,来压持续影响范围约5.2米,而大周期来压影响范围可达11刀(0.8米为一刀)。通过对不同时期顶板矿压的分析,以及支架工作阻力的分布特征,可以判断出各个阶段的来压强度。
崔木煤矿通过具体的技术手段和管理策略,有效地解决了特厚煤层综放面顶板来压的问题,确保了煤矿的安全生产。这为类似情况下的煤矿管理提供了有益的参考。