復雜條件下放頂煤回采工藝實踐

孫鑫

【摘 要】1721工作面位于冀中股份葛泉礦南翼2#煤三采區(qū)，該工作面內2#煤煤層厚度變化較大，工作面里段煤層厚度達到4.5m以上，采用綜放工藝開采；外段煤層賦存厚度2.6～3.5m，采用綜采工藝開采。工作面里段放頂煤開采期間，同時受斷層、大傾角俯采、近沖積層、機尾加架以及大角度調采機頭等因素影響，給工作面開采帶來極大困難。在實際回采過程中，根據(jù)過往開采實踐經(jīng)驗，結合現(xiàn)場實際情況，逐項解決回采難題，為復雜條件下放頂煤開采工藝的安全實施，積累了寶貴的實踐經(jīng)驗。

【關鍵詞】放頂煤；開采工藝；實踐

中圖分類號： TD823.49 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）11-0190-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.11.083

【Abstract】The 1721 working face is located in the three mining area of 2# coal in the south wing of Jizhong Kizu Kizu mine.The thickness of coal seam in the 2# coal seam varies greatly in this working face，the thickness of the coal seam in the working face reaches more than 4.5m，the fully mechanized coal caving process is exploited，the thickness of the coal seam in the outer section is 2.6～3.5m，and the fully mechanized mining technology is used. During the mining of top coal caving in the working face，it is also affected by the factors such as fault，large dip angle，near impact deposit，tail addition and large angle stopper，which bring great difficulty to the working face mining. In the process of actual mining，according to the experience of past mining practice and the actual situation in the field，the problem of recovery is solved item by item，and valuable practical experience has been accumulated for the safety implementation of the caving coal mining technology under complex conditions.

【Key words】Caving coal；Mining technology；Practice

1 工作面概況

1721工作面位于南翼2#煤三采區(qū)，F(xiàn)13斷層及DF7-7斷層之間，切眼沿15m沖積層防塌煤柱線布置。該區(qū)域內煤層傾角最小13°，最大38°，平均20°，煤層厚度基本在2.6～6m間，平均為4.0m。煤層底板標高在-200～-50m之間，對應地面為曹章村東南、西油村正南，標高在+103～+116m，地面大部為耕地。本區(qū)域為七采區(qū)掘進新區(qū)，水文地質條件較為復雜，主要充水水源為：2#煤頂板砂巖水以及沖積層底礫含水層水。結合七采區(qū)1723工作面、1724工作面掘進過程中工作面涌水量情況，預計該工作面在掘進過程最大涌水量為60m3/h，正常涌水量為15m3/h。

1721工作面初采為近沖積層下大俯斜、大比例機頭調采，回采期間出現(xiàn)采煤機、刮板運輸機、綜采支架下滑、失穩(wěn)、前傾；后部運輸機前傾漂溜，接煤效果較差，運輸能力下降。另外，受沖積層影響，推進20m后，機頭段頂板出現(xiàn)淋水，機頭變短等一系列問題。在認真分析了工作面三機受力狀態(tài)、工況變化的基礎上，及時采取優(yōu)化工作面?zhèn)涡辈贾脜?shù)，改造工作面機組、溜子裝煤裝置等措施，有效的解決了大角度俯斜狀態(tài)下 “三機”下滑、失穩(wěn)及機頭控制問題，首次實現(xiàn)大比例調采工作面機頭37°。

2 回采期間安全技術措施

2.1 安裝工作打好提前量，為工作面順利推進打好基礎。

安裝期間為保證工作面由平巷逐漸變?yōu)楦┎?0°期間正?；夭?，在工作面擴切眼期間將工作面前溜安裝區(qū)域施工為下山15°左右，做好俯采準備。為防止初采期間俯采角度大，工作面支架推移桿角度難以與前溜同步，造成支架推移桿蹭底或別死等問題，提前將部分變角較大區(qū)域推移桿與溜子軟連接，推溜期間采用單體配合，保證支架順利過渡。由于工作面大角度調采機頭近140m，為保證機頭正常接煤，掘進期間沿調采軌跡，將機頭調采段分為三段，由于轉載機長達50m，且各固定節(jié)為螺栓連接，彎曲變形量較小，過彎期間需要抹角工程量較大，因此將里段三段巷道改為溜子運輸，方便調采期間正常接煤及裝載。

2.2 改善工作面三機工作狀態(tài)，解決大角度俯采各項問題。

由于工作面切眼沿煤層走向布置，工作面俯采角度較大，工作面最大俯采角度近40°。在工作面推進過程中出現(xiàn)以下問題：采煤機達不到俯采期間實際需要割底量，出現(xiàn)破頂留底現(xiàn)象；采煤機向煤壁傾斜，截割期間阻力較大；移前溜時前溜易出現(xiàn)前翻，運輸時裝煤效果較差；工作面后溜前傾，煤矸鉆入溜底造成后溜起伏，影響接煤效果。

針對工作面出現(xiàn)的各種問題，結合我礦原有生產經(jīng)驗，采取以下應對措施：

①局部俯采傾角大，采煤機割底量達不到區(qū)域，采取人工超前臥底彌補割底量，單次臥底量不大于300mm。人工臥底不僅能夠滿足較大俯采角度割底量，而且能夠實現(xiàn)小臺階式推進，減小溜子俯采傾角，緩解了機組向煤壁傾斜分力，效果較為明顯。

②針對前溜易翻問題，采取每間隔5架設置一處單體壓溜，單體尾端支撐在支架頂梁上，當俯采角度增大，前溜出現(xiàn)前傾跡象時，在推溜前升緊壓溜單體，配合移溜工序的進行。

③為保證工作面俯采角度與煤層傾角一致，在推移桿上加設單體配合移溜。單體超前用力，與推移桿呈70～80°支撐角度，移溜前單體加壓推移桿，使移溜期間推移桿向斜前方移動，保證移溜一次到位。

④由于后溜與支架間采用大鏈軟連接，因此受俯采傾角影響，后溜易出現(xiàn)前傾問題，溜底躥渣后更加重溜子前傾角度。為解決問題，采取兩項措施，首先利用檢修班時間設置專人在架間清理后溜底部積壓煤矸，其次在后溜前加設鏟煤板，防止拉后溜時溜前堆煤，影響后溜狀態(tài)。

2.3 優(yōu)化推進方案，實現(xiàn)大比例調采

由于工作面切眼沿15m沖積層煤柱線布置，工作面初采期間需要按1：5比例調采機頭140m，調采角度近40°。在大比例調采期間，受工作面大角度俯采影響，支架狀態(tài)較差，臨近機尾段出現(xiàn)擠架咬架問題；放頂煤調采期間，工作面前后溜機頭與轉載機搭接關系不同，且工作面調采期間，支架與前后溜調整不順時，易出現(xiàn)擠壓別死問題；受沖積層影響，機頭調采20m后，工作面臨近機頭段出現(xiàn)頂板淋水，并隨工作面推進，淋水不斷增大，且運輸巷端頭頂板經(jīng)浸水后出現(xiàn)下沉跡象。

針對工作面調采期間出現(xiàn)的各項問題，主要采取以下措施：

①工作面推進過程中每天約推進2刀，每天均要求機組跑一次通刀，在通刀過程中，調整支架走向，保證前后輸送機與支架間為順向平行關系。出現(xiàn)擠架咬架情況時，及時在臨近支架區(qū)域調整支架狀態(tài)，防止擠架咬架范圍擴大。

②為保證前后溜與轉載機正常搭接，在安裝時將第一架向運輸巷內延長500mm，但是在推進過程中由于巷幫超前變形較大，機頭超前量較多，仍出現(xiàn)機頭變短的問題。為此，采取工作面超前擴幫、適當推進機尾以及采取個別防滑千斤頂反拉等手段，保證輸送機正常出煤。

③針對頂板淋水并出現(xiàn)下沉跡象，在工作面內采用吊掛風筒布以及玻璃鋼水槽等措施，接住頂板淋水，保證作業(yè)人員作業(yè)環(huán)境。另外，在工作面淋水較大區(qū)域設置集水坑，并安置風泵及排水管等排水裝置，保證工作面內積水及時排出。由于運輸巷內淋水較大，積水沖刷巷道底板，水煤較多，為此，在運輸巷內每50m設置一處沉淀池，將積水沉淀后，再排至巷道水溝內，防止出現(xiàn)大量水煤，影響排水能力。當運輸巷頂板出現(xiàn)下沉跡象時，為保證頂板支護強度，在運輸巷切頂排排設木垛支護，輔助切頂，并防止采空區(qū)頂板出現(xiàn)突然性垮冒，另外，將超前支護由20m，延長至30m～40m，一梁三柱長度延長至20m，支護效果較好。

2.4 優(yōu)化支護方案，保障頂板安全

在工作面初采期間，受沖積層影響，初次來壓步距大約為20～30m左右。由于工作面為大比例調采機頭，因此來壓范圍由機頭向機尾逐漸延伸，機頭段頂板跨落后，臨近架段頂板受跨落沖擊力較大，工作面煤壁及超前煤層頂板有明顯應力集中現(xiàn)象，煤壁出現(xiàn)破碎、片幫現(xiàn)象，頂板出現(xiàn)放炮、局部下沉跡象，運料巷超前30m段，巷幫以及底板也出現(xiàn)明顯變形，單幫變形量在500mm左右。

針對頂板來壓情況，主要采取以下措施應對：

①工作面移架期間，堅持帶壓移架，避免大幅度降支架后頂板出現(xiàn)下沉，將支架壓死現(xiàn)象。

②針對片幫范圍較大區(qū)域，及時拉超前支架，打開伸縮梁以及護幫板支護煤壁。當片幫深度較大時，在架前施工單體配π型鋼或鉸接頂梁進行支護。

③當初次來壓時，為應對頂板切頂沖擊力，在相鄰5架范圍內，在支架前梁下加設單體支護，防止支架立柱長時間受力造成崩柱、漏液問題，保證支護質量。

④為應對運料巷超前變形量較大問題，將超前支護長度由初采時30m，延長至40～50m，將一梁三柱距離延長至30m，另外，采取人工臥底、擴幫的措施，保證正常安全出口尺寸。

⑤在調采推進過程中，機尾需要加設3個支架，為保證就位支架空間，提前在工作面幫擴架窩，將支架安放在支架窩內，并升緊升牢支架，保證機尾端頭以及就位支架段頂板支護質量。

通過采取一系列措施，使1721放頂煤工作面，順利實現(xiàn)了臨近沖積層下大角度調采工藝，成功調采近140m，為我礦同等條件下回采，積累了寶貴的經(jīng)驗。