某礦綜采放頂煤大傾角工作面回采工藝研究

韓 偉

(霍州煤電集團(tuán)呂臨能化有限公司龐龐塔煤礦， 山西 臨縣 033200)

1 前言

某礦9- 301工作面對(duì)應(yīng)地表范圍內(nèi)北部為我礦煤場(chǎng)及保安煤柱，中部為104省道連接的龐龐塔溝內(nèi)公路，且龐龐塔村內(nèi)公路北面部分較陡，東部為現(xiàn)回采的9- 700工作面對(duì)應(yīng)地表。9- 301工作面北部為西區(qū)暗斜井系統(tǒng)，南部為井田邊界，西部為正在施工的9- 103工作面，東部為9- 700工作面，上部為5#煤5- 108、5- 101采空區(qū)。

工作面所采煤層為9#煤層，9#煤層賦存于太原組中下部，上距5#煤層40.90～56.15m，平均距離50.63m，煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含一至二層夾矸，平均煤厚為11.8m，9- 301工作面采用一次采全高綜采放頂煤走向長(zhǎng)壁采煤法。該工作面呈一單斜構(gòu)造，傾向?yàn)闁|西向，走向?yàn)槟媳毕?；煤層傾角為12°～36°，平均24°，為緩傾斜煤層。工作面基本頂為砂質(zhì)泥巖，厚度6～9m，直接頂為泥質(zhì)灰?guī)r，厚度5～7m。直接頂為泥巖，厚1～2m，基本頂為細(xì)粒砂巖，厚1～3m。工作面瓦斯絕對(duì)涌出量為0.3m3/min，相對(duì)涌出量為0.5m3/t，煤塵具有爆炸性。

9- 301工作面在掘進(jìn)過(guò)程中共揭露斷層9條，經(jīng)鉆探回采側(cè)內(nèi)可能揭露兩條斷層，共計(jì)11條斷層，全部為正斷層，最大的斷層落差為30m，最小構(gòu)造的斷層落差為1m，9- 301工作面停采線以?xún)?nèi)主要受11條斷層影響，其中F393、F396、F416、F409、F395、F隱1、F隱2七條斷層會(huì)對(duì)工作面回采造成較大影響，F(xiàn)413斷層不在工作面圈定范圍內(nèi)且不導(dǎo)水，其余斷層由于揭露落差較小，對(duì)回采影響不大，但在回采期間仍可能會(huì)出現(xiàn)一些隱伏構(gòu)造對(duì)工作面回采造成一定影響。

2 采煤工藝

9- 301工作面采用一次采全高綜采放頂煤走向長(zhǎng)壁采煤法，煤層厚度11.8m，因此生產(chǎn)過(guò)程中，通常采用端部斜切進(jìn)刀方式。受到帶式輸送機(jī)上竄下滑及端頭頂板破碎等情況影響，采用中部“∞”型斜切進(jìn)刀方式。斜切進(jìn)刀工藝流程：MG500/1180- QWD采煤機(jī)機(jī)頭斜切進(jìn)刀→推前部輸送機(jī)→上行割煤→移架→放頂煤→拉后部輸送機(jī)→推前部輸送機(jī)→推前部輸送機(jī)機(jī)尾斜切進(jìn)刀段→下行割煤→下一循環(huán)。

3 采高、循環(huán)進(jìn)度及層位控制

根據(jù)煤層賦存情況、巷道掘進(jìn)高度及采煤機(jī)與支架的配套關(guān)系，確定工作面采高為3.2m，割煤步距0.8m，放煤厚度8.6m，一采一放，采用單輪順序放煤方式，采放比1∶2.69。

回采期間，以第二層夾矸為工作面頂板，采煤機(jī)沿底板推進(jìn)，不得隨意留設(shè)底煤。若由于輸送機(jī)上竄下滑導(dǎo)致工作面機(jī)頭機(jī)尾處采煤機(jī)割不透煤壁，需進(jìn)行爆破處理，在施工過(guò)程中需編制相應(yīng)的安全技術(shù)措施。

4 回采工藝流程

4.1 移架流程

1)移架順序

由于工作面前后輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾均采用平行布置方式，因而工作面過(guò)渡架不能做到及時(shí)移架支護(hù)。即采煤機(jī)割煤后，過(guò)渡架必須在前部輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾推移后才能移架[1]。因而造成工作面的中間架和過(guò)渡架不能順序前移，使得移架工序變得復(fù)雜。移架順序：

(1)根據(jù)前后部輸送機(jī)的上竄下滑情況，采用自下而上(5#～63#架)或自上而下(63#～5#架)的順序移架。

(2)輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾推向煤壁后，將機(jī)頭1#～4#架移架。

2)人工移架方式

人工進(jìn)行本架操作時(shí)，每個(gè)支架完成降、移、升動(dòng)作后，應(yīng)將支架的升柱手把放在升的位置上保持一定的時(shí)間(3～5s)，以保證支架的初撐力，規(guī)定前立柱初撐力不小于24MPa[2]。

3)正常生產(chǎn)時(shí)移架流程

(1)在操作前，人員應(yīng)站在支架前后立柱間，同時(shí)注意觀察動(dòng)作部位情況。移架順序應(yīng)按照收回護(hù)幫板，降后柱，降前柱和前梁(立柱降100～200mm即可)的順序進(jìn)行操作。通過(guò)操作推移手把，將推移千斤頂伸出，使支架向前推移0.8m步距，再升前、后柱，待支架達(dá)到初撐力要求后，打出護(hù)幫板護(hù)幫。

(2)所有操作手把停止動(dòng)作后，將操作手把移到“零”位。在移架過(guò)程中支架立柱降到最低處時(shí)，活柱伸出量不小于200mm。支架立柱升到最高處時(shí)，活柱伸出量不超過(guò)1 200mm，支架活柱伸縮范圍為200～1 200mm。

(3)以采煤機(jī)上行割煤為例，移架要滯后采煤機(jī)左滾筒兩架進(jìn)行。移架時(shí)，要盡可能做到“少降快拉”。

4)頂板破碎、煤壁片幫移架

(1)工作面煤壁片幫時(shí)，當(dāng)片幫深度超過(guò)0.5m時(shí)，實(shí)行超前移架作業(yè)，并伸出護(hù)幫板及時(shí)護(hù)幫。當(dāng)無(wú)法超前移架或超前移架后片幫深度仍超規(guī)定時(shí)，應(yīng)支設(shè)貼幫柱進(jìn)行維護(hù)。

(2)頂板破碎處支架、超前架、單體柱升起后，初撐力不低于5MPa，將支架與相鄰支架前梁、頂梁升平，防止倒架、咬架等情況發(fā)生。

5)拉移端頭架

(1)拉移端頭架前，觀察支架管路是否完好，管路、纜線是否吊掛整齊，拉移前方有無(wú)障礙物等，確認(rèn)正常后在2#過(guò)渡架處安排人員放設(shè)警戒后再進(jìn)行拉移，應(yīng)做到快速前移到位支護(hù)頂板，縮短端頭區(qū)域空頂時(shí)間[3]。

(2)先降端頭架前梁及護(hù)板，再降立柱，使頂梁離頂板100～200mm，之后通過(guò)端頭架與轉(zhuǎn)載機(jī)連接的推移千斤頂使端頭架前移0.8m。拉移過(guò)程時(shí)刻注意支架垂直情況，出現(xiàn)歪斜時(shí)及時(shí)使用安設(shè)在1#端頭架與2#端頭架支架之間的防倒千斤頂對(duì)支架進(jìn)行調(diào)整。拉移到位后升起支架立柱，使頂梁緊貼頂板后升起支架側(cè)護(hù)板及前梁，并檢查支架初撐力是否達(dá)標(biāo)。

4.2 放頂煤工藝

1)放頂煤工序

(1)放頂煤工序：采煤機(jī)割煤時(shí)，滯后移架工序4架的距離，開(kāi)始放頂煤工序，采取單輪順序放煤。

(2)單輪順序放煤：從工作面一端開(kāi)始，順序打開(kāi)支架放煤口進(jìn)行放煤，并與移架的順序相一致，一次最多同時(shí)打開(kāi)兩個(gè)支架放煤口。

2)初次放頂煤

(1)為了減弱直接頂和基本頂初次來(lái)壓時(shí)對(duì)支架的沖擊，回采20m以?xún)?nèi)不進(jìn)行放煤。若超過(guò)20m后頂板仍不具備放煤條件，可繼續(xù)延長(zhǎng)不放頂煤距離。待現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)條件允許后，才可進(jìn)行放煤。

(2)放煤時(shí)，先收回支架放煤插板，然后操作尾梁千斤頂，使尾梁擺到適當(dāng)位置，以便能使頂煤直接流入后部輸送機(jī)。

(3)放煤時(shí)，反復(fù)升降支架尾梁，使頂煤與直接頂離層、破碎，從而通過(guò)尾梁處流入后部輸送機(jī)中。

(4)在反復(fù)升降支架尾梁時(shí)，應(yīng)密切注意支架前梁上部頂板狀況。若出現(xiàn)頂板破碎等情況，應(yīng)立即停止放煤，并對(duì)支架進(jìn)行補(bǔ)液，確保頂板安全。

(5)放煤時(shí)，如遇大塊煤矸，可使用尾梁、插板對(duì)大塊煤矸進(jìn)行破碎。見(jiàn)矸量較大時(shí)，升起尾梁、伸出插板停止放煤，完成放煤工作。

4.3 推移轉(zhuǎn)載機(jī)

(1)轉(zhuǎn)載機(jī)的移設(shè)，應(yīng)在端頭架拉移前、后部輸送機(jī)前移后進(jìn)行，由人工操作轉(zhuǎn)載機(jī)與1#、2#端頭架連接的兩個(gè)伸縮千斤頂進(jìn)行移設(shè)。

(2)當(dāng)推移轉(zhuǎn)載機(jī)時(shí)，端頭工要站在行人側(cè)操縱手把，使伸縮千斤頂緩慢打出，從而使轉(zhuǎn)載機(jī)前進(jìn)。轉(zhuǎn)載機(jī)推移到位后，將伸縮千斤頂收回(收千斤頂時(shí)，進(jìn)行端頭架拉移工作)，完成轉(zhuǎn)載機(jī)移設(shè)工作。

(3)當(dāng)轉(zhuǎn)載機(jī)前進(jìn)到極限位置時(shí)，利用輸送機(jī)機(jī)尾自移裝置將跑道前移(移設(shè)跑道時(shí)，需提前回撤皮帶架)。推移皮帶自移機(jī)尾時(shí)，停止皮帶與轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)行，必須由專(zhuān)人操作自移機(jī)尾液壓系統(tǒng)將自移機(jī)尾前移3m，并安排專(zhuān)人進(jìn)行監(jiān)護(hù)，自移機(jī)尾前移后再推移轉(zhuǎn)載機(jī)。

4.4 皮帶回撤

調(diào)整皮帶使皮帶接頭至選定區(qū)域→將皮帶開(kāi)關(guān)停電、閉鎖→使用皮帶卡子固定皮帶→操作張緊車(chē)將皮帶徹底放松→拆卸皮帶接頭→將皮帶抽出→做皮帶接頭→將皮帶重新張緊并調(diào)整至運(yùn)轉(zhuǎn)正?！斯ぞ砥Р⒀b車(chē)出井。

4.5 設(shè)備列車(chē)移設(shè)

(1)設(shè)備列車(chē)前移采取通過(guò)操作列車(chē)底座自帶移液裝置進(jìn)行自移。

(2)操作流程：停電、閉鎖開(kāi)關(guān)→檢查管路及液壓元件情況→回撤管路、電纜→回撤照明、信號(hào)線→拆除接地極→推移設(shè)備列車(chē)(通過(guò)推移千斤頂，先推移設(shè)備車(chē)前部，包括工具箱、電纜車(chē)；再推移后部，包括移動(dòng)變電站、工具箱等)→整理電纜、管路→重新安設(shè)接地極→檢查各部件完好情況→開(kāi)關(guān)送電。

4.6 機(jī)頭鋪網(wǎng)及注意事項(xiàng)

(1)機(jī)頭初次鋪網(wǎng)時(shí)嚴(yán)格按照4#、3#、2#、1#架依次降落，并進(jìn)行前梁鋪網(wǎng)( 金屬網(wǎng)規(guī)格為10m×0.9m)，鋪網(wǎng)時(shí)微降3#架前梁，將網(wǎng)伸入前梁，將5#架前梁升緊、護(hù)幫板緊背煤壁后，開(kāi)始在4#架鋪網(wǎng)，按順序把鐵絲網(wǎng)升入前梁后，把網(wǎng)連接處用16#鉛絲雙股每200mm聯(lián)網(wǎng)一道，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)三圈。

(2)初次鋪網(wǎng)后隨即再聯(lián)一道橫網(wǎng)，網(wǎng)與網(wǎng)之間單網(wǎng)單聯(lián)，搭接長(zhǎng)度為100～200mm，網(wǎng)伸出巷道0.5m且與頂網(wǎng)相聯(lián)，以后每割一刀煤聯(lián)一道橫網(wǎng)。

4.7 采空區(qū)處理

9- 301綜放工作面采用全部垮落法控制頂板，根據(jù)正副巷回收規(guī)定，提前在規(guī)定地點(diǎn)對(duì)頂幫支護(hù)材料按照要求進(jìn)行拆卸，使頂板自然垮落。

若上、下隅角垮落不充分，應(yīng)采取中深孔預(yù)裂爆破對(duì)頂板整體性進(jìn)行破壞，待超前支護(hù)前移，使頂板自然垮落。

5 結(jié)論

9- 301工作面采高為3.2m，割煤步距0.8m，放煤厚度8.6m，一采一放，采用單輪順序放煤方式，采放比1∶2.69。工作面采用端部斜切進(jìn)刀方式，同時(shí)重點(diǎn)介紹了工作面回采的各個(gè)流程，對(duì)綜采放頂煤大傾角工作面回采具有一定的指導(dǎo)意義。