薄煤層普采工作面托偽頂開采技術(shù)

王鴻斌

【摘要】闡述了城山煤礦在復(fù)雜地質(zhì)條件下，薄煤層托偽頂開采技術(shù)的應(yīng)用，總結(jié)了薄煤層普采工作面托偽頂開采過程中的生產(chǎn)工藝優(yōu)化方法，從而提高了生產(chǎn)效率和回采率，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】薄煤層；托偽頂開采；高檔普采；生產(chǎn)工藝

0.引言

城山煤礦位于雞西煤田南部條帶的東緣，礦井生產(chǎn)能力為120萬t/a。城山煤礦處于平麻斷裂及雞密斷裂之間，由于沉積蓋層（中生界）受燕山構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，產(chǎn)生南北對扭的側(cè)向擠壓應(yīng)力，在城山井田形成一個(gè)背斜和一個(gè)向斜，及張扭性為主的斷裂，地質(zhì)條件較復(fù)雜，斷裂結(jié)構(gòu)較多。

該煤層在井田范圍內(nèi)發(fā)育穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)單一，鉆孔的煤層厚度為0.61-1.65米，平均厚1.08米，全區(qū)都有層位，本井區(qū)全部發(fā)育，全井區(qū)可采，結(jié)構(gòu)單一。主向斜軸兩則靠近上部有一層厚0.13-0.21米泥巖，頂板粉砂巖，偽頂泥巖或煤泥巖厚0.17-0.3米，底板粉砂巖，標(biāo)準(zhǔn)離差0.27（S）。變異系數(shù)25（CV％）可采系數(shù)91（KM％）。

該煤層平均煤厚較小,頂板條件差,偽頂容易垮落,回采時(shí)困難,不僅影響工作效率和煤質(zhì),而且影響安全生產(chǎn)。如何實(shí)現(xiàn)普采工藝進(jìn)行薄煤層開采安全高效生產(chǎn),就成了擺在該礦面前的難題。通過實(shí)踐，該礦摸索出了一套解決薄煤層高效生產(chǎn)和安全托偽頂開采的頂板管理方法,給煤礦帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1.工作面地質(zhì)條件

該工作面為左一/左二巷回采工作面，工作面上部21-25m為10#C層左一采空區(qū)。工作面走向長460m，傾斜長度80m。工作面井上最高標(biāo)高為184.0m；上巷井下最低標(biāo)高52.7m，工作面距地表垂深236.7m。工作面煤層平均厚度0.83m。煤層上部為1.60m的偽頂，巖性為粘細(xì)砂巖。

工作面的整體構(gòu)造形態(tài)為單斜，但其間有發(fā)育小規(guī)模的斷層。煤層傾角總體上呈緩慢態(tài)勢，西部最小傾角6°，東部的最大傾角8°，平均7°。煤層的厚度變化范圍為0.75～0.90m，平均0.83m。受斷層影響，煤層厚度的變化對回采有一定影響。屬賦存較穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的薄煤層。

工作面位于F10A與F8A之間，總體構(gòu)造形態(tài)為單斜構(gòu)造，局部有斷層，構(gòu)造比較復(fù)雜，共揭露落差大于0.5m的斷層5條。局部發(fā)育煤層有變薄帶。斷層附近的頂板破碎，對回采有一定影響。經(jīng)巷道實(shí)際揭露，未發(fā)現(xiàn)巖漿巖侵入體、陷落柱等。因此，從總體上看，該面的地質(zhì)條件屬于較復(fù)雜型。

2.工作面主要配套設(shè)備

單體液壓支柱：ZD-1.0型，680根；采煤機(jī)：MG80/200BW型，1部；輸送機(jī)：SGD-630/110C型，1部；乳化液泵：XRB2B型，2泵1箱；轉(zhuǎn)載機(jī)：SGW-40T型，1部；膠帶機(jī)：SPJ-800型，4部：SJ-80型，1部。

3.生產(chǎn)工藝優(yōu)化

3.1優(yōu)化托偽頂開采工藝

左一/左二工作面，是我礦首個(gè)在采高只有0.83m，托偽頂高檔普采工作面，工作面?zhèn)雾敒?.6m的粉細(xì)砂巖，在偽頂與直接頂?shù)闹虚g部有0.3m的煤頁巖，導(dǎo)致工作面?zhèn)雾斢忻撀涞目赡?，為了有效的控制住偽頂脫落，采取了以下措施?/p>

(1)必須保證每個(gè)原班正常割煤達(dá)到10個(gè)循環(huán)，加快循環(huán)進(jìn)度，保持頂板的完整。

(2)將工作面SGD-630/110C型運(yùn)輸機(jī)的電纜槽、底座拆除，以減小控頂距。

(3)將工作面支護(hù)形式變?yōu)樗呐盼逯约訌?qiáng)工作面的支護(hù)強(qiáng)度。

(4)采機(jī)在進(jìn)行割煤時(shí)，采機(jī)司機(jī)必須嚴(yán)格按操縱規(guī)程作業(yè)，嚴(yán)禁出現(xiàn)采機(jī)割頂?shù)默F(xiàn)象。

(5)在工作面周壓期間將工作面的單體液壓支柱全部二次加壓，以確保工作面的支護(hù)強(qiáng)度，不使偽頂脫落。

通過優(yōu)化托偽頂開采工藝，2009年7月在工作面?zhèn)雾敍]有一次脫落的情況下，回采工作順利完成。

3.2優(yōu)化過斷層爆破方式

該工作面地質(zhì)條件十分復(fù)雜，掘進(jìn)揭露共5條大小不等斷層，其在中3#斷層在下出口處最大落差2.0m，全巖地段為6米，為快速有效地通過全巖段，制定了詳細(xì)的措施和施工工藝流程，明確了施工順序和步驟以及每一步的安全注意事項(xiàng)。

對全巖段以及煤層變薄處，可采用挑頂、拉底打眼爆破并在斷層全巖地段逐步抬高輸送機(jī)的措施，達(dá)到規(guī)定要求[1]。采用提前打下缺口爆破方式處理斷層全巖段，一次打眼深度確定為1.2m，炮眼三花布置，裝藥量為0.45 kg,炮后及時(shí)支護(hù)頂板，該種爆破方式保證了每班正常割煤達(dá)到10個(gè)循環(huán)。由于受斷層影響較大的3#斷層在下出口出，有效地加快了放炮速度，縮短了因地質(zhì)構(gòu)造影響對工作面生產(chǎn)的影響。由于措施合理，順利通過了工作面斷層全巖段。

3.3 防塵系統(tǒng)優(yōu)化，改善工作環(huán)境

薄煤層高檔普采工作面，由于受采高影響，極易造成煤塵飛揚(yáng)，加上因操作空間小，人員不易操作造成現(xiàn)象，在加強(qiáng)機(jī)組內(nèi)噴霧基礎(chǔ)上，在供水管路上增設(shè)管道泵保證水壓，在回風(fēng)巷架設(shè)凈化噴霧，在各轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭安設(shè)噴霧，避免了在粉塵產(chǎn)生的主要環(huán)節(jié)煤塵二度飛揚(yáng)，有效防止了巷道積塵的產(chǎn)生，噴霧降塵收到了較好的效果，保證了安全生產(chǎn)。

3.4工作面電纜系統(tǒng)優(yōu)化

在薄煤層高檔工作面，由于受采高和偽頂?shù)南拗?，電纜槽較小而且高度不大，原設(shè)計(jì)方案采用拖拉夾集中隨采煤機(jī)一同移動(dòng)。生產(chǎn)過程中考慮到為了托偽頂開采，減小工作面的控頂距，防止出現(xiàn)電纜脫槽現(xiàn)象，影響采煤機(jī)運(yùn)行速度。因此推翻了原設(shè)計(jì)方案，將工作面運(yùn)輸機(jī)的底座和電纜槽拆掉，采煤機(jī)只拖拉移動(dòng)的電纜，成功解決了這一問題，大大加快了采煤機(jī)運(yùn)行速度，提高了工作面產(chǎn)量。

4.托偽頂開采礦壓管理

①從礦壓顯現(xiàn)的規(guī)律來看，加快工作面的推進(jìn)速度是合理的，它可以充分發(fā)揮循環(huán)時(shí)間短而支護(hù)阻力增速快的優(yōu)勢[2-3]。

②生產(chǎn)實(shí)踐表明，所選配套設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，具有配套合理、技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定、高產(chǎn)高效等優(yōu)點(diǎn)，該型號支柱能很好地適應(yīng)左一/左二巷工作面的頂板管理。

③建議：在工作中要提高支柱的初撐力，這樣才能維護(hù)頂板的完整性，提高工作面的整體支護(hù)能力。

5.結(jié)論

通過左一/左二巷工作面開采試驗(yàn)表明，重點(diǎn)解決了高檔普采工作面，在采高只有0.83m、工作面托偽頂開采、支護(hù)困難、安全生產(chǎn)管理難度大的問題，杜絕了輕傷以上的人身事故，證明高檔普采能夠較好地適應(yīng)薄煤層托偽頂開采，達(dá)到保證安全生產(chǎn)、提高工作面單產(chǎn)、降低材料消耗、提高經(jīng)濟(jì)與安全效益的目的。改變了以往薄煤層托偽頂開采采用人海戰(zhàn)術(shù)、裝備水平低、安全程度低、職工勞動(dòng)強(qiáng)度大、經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益低下的現(xiàn)狀，提高了以薄煤層為主采煤層礦井的裝備水平，促進(jìn)了礦井向安全本質(zhì)型轉(zhuǎn)變，提高了礦井的核心競爭力。[科]

【參考文獻(xiàn)】

［１］李建國,馬小東.綜采高架型托偽頂一次采全高[J].河北煤炭,1999,(1).

［２］程云雕.薄煤層綜采工作面托偽頂開采技術(shù)[J].煤炭技術(shù),2009（06）.

［３］李新建,張文明,劉占江.薄煤層托偽頂開采安全高效技術(shù)實(shí)踐[J].煤礦安全,2008（06）.