梯形工作面三角煤回收技術(shù)探討

李建兵

（沁和能源集團有限公司 生產(chǎn)部，山西 晉城 048205）

煤礦開采中，因受地質(zhì)構(gòu)造和井界等條件限制，常將工作面布置呈不規(guī)則形狀，常面臨大量的邊角煤回收問題。為了實現(xiàn)有限資源的經(jīng)濟效益最大化，本文根據(jù)沁和能源集團有限公司永安煤礦3210工作面回采的工程實際，探討工作面三角煤回收技術(shù)及其社會經(jīng)濟效益。

1 礦井工作面概況

永安煤礦1956年投產(chǎn)，位于沁水縣嘉峰鎮(zhèn)西南10 km處的永安村附近，批準開采3號、15號煤層，現(xiàn)主采煤層為沁水煤田山西組3號煤層，平均厚度6.36m，井田面積3.8587km2，核定生產(chǎn)能力60t/a。采煤方法為分層高檔普采，工作面采用MG160/375-WD型無鏈電牽引雙滾筒采煤機落煤，選用ZH2600/16/24Z型整體組合支架支護；掘進工作面采用爆破落煤，使用鋼梁、錨網(wǎng)索支護。

圖1 3210工作面巷道布置示意圖

3210（下分層）工作面布置見圖1，位于3208工作面采空區(qū)西側(cè)，其南面為井田邊界，北面為材料下山、皮帶下山、回風下山，標高410～425 m，采用走向長壁后退式機械化采煤法，全部垮落法管理頂板。工作面長105 m，平均走向長546m（運輸順槽360m、回風順槽495m）。工作面使用ZH2600/16/24Z型整體組合頂梁和配套端頭支架支護，采用MG160/375-WD型電牽引雙滾筒采煤機割煤，配用SGB630/150型可彎曲刮板輸送機運煤。順槽安裝一部SGB620/40T型轉(zhuǎn)載刮板輸送機和一部SJ-40P型膠帶輸送機運至主運輸大巷皮帶。工作面停采線與工作面順槽走向呈40°夾角，3210工作面進、回風巷回采至保安煤柱停采線時不能同步，回風順槽巷與運輸順槽相差135m，三角煤區(qū)儲量42808t。

2 三角煤回采方案的比較

1）工作面的調(diào)斜回采方案。按原巷道布置系統(tǒng)，回收工作面的三角煤較困難。若用加大工作面長度進行調(diào)斜推進方式，則無法選擇平行推進改為調(diào)斜推進的具體位置。隨著工作面的不斷加長，機頭機尾進度不一致，難以保證工作面平直，不能夠采用全部垮落法控制頂板；工作面調(diào)斜推進會造成支架前端無支護面積增大，機道上方漏頂幾率增加；同時還要不斷增加刮板運輸機中間槽等（當工作面采長達到最大值165m時，需增加刮板運輸機中間槽42節(jié)）。采煤機滾筒割不到的煤壁，還要采用打眼爆破方式落煤和人工裝煤方式處理。前部SGB630/150型刮板輸送機運輸負荷變大；采煤機割煤速度將要減慢，安全管理難度增大。

2）工作面的隨采隨撤回采方案。見圖1，采用新掘一條（93.5 m和112m兩段）運輸順槽方式，它與采煤工作面和3210回風順槽形成生產(chǎn)系統(tǒng)（三角煤區(qū)域內(nèi)，原3210運輸順槽密閉），工作面平行推進。采長隨工作面推進而縮短，實現(xiàn)工作面隨采隨撤的生產(chǎn)過程。①93.5m段運輸順槽：從皮帶下山內(nèi)距2號聯(lián)絡(luò)巷往上25m處左幫以真方位179°6′55″沿底板掘進93.5m，巷道采用礦用12號工字鋼棚鋪金屬網(wǎng)0.9m一架支護（過材料下山段采用粗料石半圓拱砌碹支護）。②112 m段運輸順槽：從3210運輸順槽內(nèi)距皮帶下山131 m上幫垂直順槽掘進5 m，再以真方位70°30′37″沿底板上行掘進約112m，至93.5m段運輸順槽貫通后停掘。巷道采用液壓柱配Π 型鋼梁鋪金屬頂網(wǎng)0.6m一架支護。新掘運輸順槽增加掘進煤量2050t。

3 隨采隨撤回采方案的實施效果

采用隨采隨撤方案，可有效確保工作面“三直兩平”，上下出口暢通,保持了工作面和兩順槽的支護質(zhì)量及切頂效果，確保工作面采空區(qū)頂板充分垮落，減小工作面前方煤體的集中支承壓力。

1）生產(chǎn)安排方面。工作面采用“三八”作業(yè)制度，分為2個生產(chǎn)班和1個檢修班，每班作業(yè)8h，每天生產(chǎn)16 h，檢修8h。工作面切眼縮短后，每天最少推進3m，每天回撤2架支架和2節(jié)溜槽，由生產(chǎn)班的最后一個班負責回撤撤除溜槽，檢修班負責撤出支架和溜槽，并運往安全地帶。次日接班后進行正常安全生產(chǎn)，重復下一循環(huán)。

2）頂板控制與端頭支護管理方面。新掘輔助巷貫透后，調(diào)度室安排工作面供電設(shè)備搬移和巷道加固支護工作。末采期間壓力大時，要在支架下增打液壓柱加強支護。提高支架的切頂支護效果和兩順槽的切頂支護質(zhì)量,確保工作面采空區(qū)頂板充分垮落,減小工作面前方煤體的集中支承壓力。切眼縮短后，全部用中間支架支護，工作面運輸順槽與中間支架銜接處，采用單體液壓柱配π型鋼梁邁步支護、及時控頂；端頭對梁間距不大于60 cm，每根單梁之間的間距20cm（中至中），采煤隊根據(jù)拆架后空檔寬度按規(guī)定增減鋼梁。

3）支架回撤方面。當工作面回采至能回撤支架時，停止一切與回撤支架無關(guān)的工作，進行回撤，并要嚴格按照安裝支架的相反程序進行撤除，嚴禁簡化撤除程序，撤除的支架要及時運出，不得堵塞安全出口、影響通風和行人。工作面支架拆除之前,要把采煤機放在機尾段不影響撤出支架的安全地段，還要嚴格控制好工作面采高，加固刮板輸送機防止下滑,并對回撤支架上下段、工作面下出口、順槽超前支護進行加強，確保拆、運支架安全。回撤支架之后，要立即根據(jù)回撤寬度采用單體液壓柱配π 型鋼梁邁步支護及時控頂，間距不大于60cm，嚴禁空頂作業(yè)。

4）頂板來壓期間及末采期間的注意事項。頂板來壓期間，上下順槽端頭工要密切注意頂、幫情況，發(fā)現(xiàn)異常要及時匯報進行處理；并按觀察結(jié)果增加超前支護長度和密度，以防來壓過猛，摧跨兩巷支護。邊撤邊采方案實施之前，應提前加固維護3210原運輸順槽巷道支護；待三角煤回采結(jié)束后，最后回撤此巷內(nèi)鋼支護材料(在回撤該巷道支護前，應在巷道口處安裝風機，向巷道內(nèi)供風)。當工作面推進至距設(shè)計停采線的最后十個循環(huán)時，工作面全部要鋪金屬菱形頂網(wǎng)；網(wǎng)和網(wǎng)之間采用10號鐵絲搭接10cm，環(huán)環(huán)相連，一扣三扭。

4 結(jié)束語

工作面調(diào)斜回采與工作面隨采隨撤回采的效果對比采用調(diào)斜推進方案，采出42808t煤量，能有3210.6萬元的經(jīng)濟效益，但要增加投資290.2萬元，回撤支架需增加人工費5.04萬元。采用隨采隨撤方案，采出44858 t煤量，產(chǎn)生3364.5萬元經(jīng)濟效益，不需要增加設(shè)備投資，回撤支架僅需人工費1.4萬元。因此采用隨采隨撤采煤方法，增加了447.8萬元的經(jīng)濟效益，節(jié)省搬家時間13d，有效提高安全管理效率。這種回采方法為同類型工作面的生產(chǎn)設(shè)備回撤積累了寶貴經(jīng)驗，這種技術(shù)可在類似開采條件下推廣應用。