重型綜采厚煤層開采工藝研究*

陸鴻濤

(晉煤集團(tuán)坪上煤業(yè)有限公司，山西晉城 048203)

1 引言

隨著礦井開采深度的不斷加深，巷道圍巖及煤壁所受的原巖應(yīng)力逐漸增大，地壓也隨之增大［1］。如何控制好三軟煤層頂?shù)装寮懊罕趪鷰r實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效開采，成為一大難題。為解決這一問題，晉煤集團(tuán)坪上煤業(yè)有限公司采煤方法采用單一走向長(zhǎng)壁后退式采煤法，全部垮落法管理頂板，三機(jī)配套采用MG650/1710-WD型雙滾筒采煤機(jī)落煤、裝煤，截深0.8 m，SGZ1000/1 400中雙鏈刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，ZY9000/24/50型掩護(hù)式電控液壓支架支護(hù)頂板。通過對(duì)三軟煤層關(guān)鍵技術(shù)的研究，現(xiàn)工作面達(dá)到日生產(chǎn)能力萬噸，明顯提高了公司科技生產(chǎn)的技術(shù)含量，實(shí)現(xiàn)了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2 煤層控制措施

3層合層開采煤層屬三軟煤層(頂板軟、底板軟、圍巖及煤壁軟)，巷道圍巖及煤壁屬不穩(wěn)定圍巖類型。松散軟弱，承載能力差，遇水或吸濕厚極易泥化、風(fēng)化，造成巷道頂板下沉、底板鼓起、兩幫內(nèi)移，嚴(yán)重破壞巷道的圍巖及煤壁穩(wěn)定性［2］。針對(duì)這一難題，采取以下措施。

2.1 對(duì)工作面頂?shù)装迕罕诳刂?/h3>

(1)嚴(yán)格控制采高在4.3～4.6 m，頂板完好時(shí)割煤見頂板，下分層割1.8 m，這樣底板為3下煤基本解決軟底問題;頂板破碎、掉頂時(shí)下分層割煤厚度不變，適當(dāng)降低采高、把支架頂梁放平。

(2)嚴(yán)格控制好支架初撐力，針對(duì)移架后初撐力達(dá)到要求后，又因?yàn)檐浀自僖浦苓呏Ъ苓_(dá)到初撐力后，很可能原先達(dá)到初撐力的支架已低于24 MPa，為解決這一問題，采用二次注液補(bǔ)救措施。

(3)煤機(jī)割煤后使用跟機(jī)移架，及時(shí)打護(hù)幫，收護(hù)幫不得超前煤機(jī)滾筒3個(gè)架子。

(4)滯后煤機(jī)4～5個(gè)架子進(jìn)行及時(shí)推溜，推溜后在片幫掉頂處及時(shí)拉超前架維護(hù)頂板煤壁。

2.2 對(duì)上下巷及端頭頂板煤壁控制

(1)受上部采空區(qū)的影響，上端頭采用單體配鉸接頂梁維護(hù)頂板。三角處單體排距不大于0.5 m，切頂排加密集支護(hù)。超前支護(hù)使用三排單體配鉸接頂梁支護(hù)，確保切度、排直、支護(hù)初撐力。

(2)上平巷頂板及兩幫受壓力及剪切力影響，巷道圍巖變形，使用錨索配錨帶在上下肩窩補(bǔ)打支護(hù)。局部變形量大快超500 mm的地段除上述支護(hù)外，采用被動(dòng)支護(hù)使棚進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

(3)下端頭支護(hù)形式為端頭架、超前架維護(hù)頂板，由于基本只受采動(dòng)影響，維護(hù)好頂板即可，現(xiàn)有支護(hù)完全能維護(hù)好兩幫及頂板。

2.3 溜頭推進(jìn)的控制

針對(duì)溜頭在正常推進(jìn)過程中，容易移漂、栽下的現(xiàn)象，導(dǎo)致溜頭進(jìn)尺移不到位這一難題。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采取以下措施:

(1)在移架過程中確保溜頭支架推拉桿與溜子垂直，支架立柱垂直煤壁不歪斜。

(2)嚴(yán)格盯好煤機(jī)司機(jī)，在溜頭吃刀期間，要把溜頭臥平。采取返刀掃浮煤，進(jìn)刀溜頭找平的方法?？蛇m當(dāng)關(guān)閉防塵水，確保裝煤效果好，掃出浮煤。

(3)在一號(hào)架子底調(diào)上，安設(shè)單體頂住溜頭底座箱作為輔助推溜，成組推溜與單體相互配合，確保溜頭進(jìn)尺。

(4)在1#支架上加裝油缸，下端用鏈子拴在溜頭上，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要緊縮或松鏈子，這樣確保移架時(shí)可以適當(dāng)?shù)跗鹆镱^，可以很容易的完成推溜作業(yè)。但是不可常用，很容易移漂溜頭。

(5)如果溜頭有漂的趨勢(shì)，首先煤機(jī)在溜頭吃刀可適當(dāng)臥下5～10 cm，其次在溜頭吃完刀，第二次移溜頭時(shí)在溜槽上打壓柱，再進(jìn)行推溜作業(yè)，確保溜頭放平。煤機(jī)再到溜頭時(shí)平推兩茬，防止再臥溜頭栽下。如果還是飄再重復(fù)上述循環(huán)作業(yè)。

(6)如果溜頭有栽下的趨勢(shì)，當(dāng)這個(gè)趨勢(shì)不大時(shí)，可采用煤機(jī)溜頭吃刀，適當(dāng)留浮煤的方法調(diào)整。如果趨勢(shì)明顯，必須煤機(jī)吃刀時(shí)一茬留5～10 cm的底煤，在推溜時(shí)要先將溜頭用支架使用40T鏈子吊起，再進(jìn)行推溜作業(yè)。留一茬，平推至少兩茬。

2.4 端頭與超前支護(hù)方面

由于工作面兩巷高度較大(凈高4.5 m)，傳統(tǒng)的超前支護(hù)及端頭支護(hù)方式(使用單體支柱配合鉸接頂梁)在操作時(shí)非常困難。因單體支柱較高，在支護(hù)過程中易歪倒傷人;此外，3.5 m以上單體支柱重量較大，操作時(shí)職工勞動(dòng)強(qiáng)度大，所以不能滿足工作面快速推進(jìn)的需要。為提高工作面兩巷超前支護(hù)與端頭支護(hù)效率，消除安全隱患，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效開采，1 303 N綜采工作面設(shè)計(jì)下超前使用了ZTC39200/23/42型巷道支架。巷道支架又分為端頭支架及超前支護(hù)支架，將支架布置在下端頭及超前支護(hù)范圍內(nèi)，徹底改變了傳統(tǒng)的支護(hù)方式，是工作面實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的重要保障。超前支護(hù)示意圖如圖1所示。

圖1 超前支護(hù)示意圖

3 巷道支架特點(diǎn)

(1)巷道超前支架為兩架一組布置，轉(zhuǎn)載機(jī)布置在上幫。

(2)支架支護(hù)高度高，能有效減少工作面端頭頂煤的損失，提高工作面煤炭資源回收率。

(3)兩架頂梁、掩護(hù)梁之間分別設(shè)置了護(hù)頂板、側(cè)護(hù)板以防止漏頂。

(4)支架操作簡(jiǎn)便，只需一人操作閥組、一人監(jiān)護(hù)支架狀態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)支架遷移，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到減人提效的目的。

傳統(tǒng)的端頭及超前支護(hù)方式，對(duì)工作面正常生產(chǎn)帶來很大影響，煤機(jī)在端頭進(jìn)刀時(shí)，單是撤除單體、臨時(shí)支護(hù)等工序就造成職工勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且安全系數(shù)低。而超前支架的使用，對(duì)傳統(tǒng)的單體支護(hù)方式進(jìn)行了質(zhì)的改進(jìn)，能實(shí)現(xiàn)快速移架，且大大減輕了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，加強(qiáng)了采煤工作面超前支護(hù)管理力度，提高了工作面機(jī)械化水平，是高產(chǎn)高效生產(chǎn)有力的保證。

4 工作面防治水存在的問題及解決措施

4.1 出現(xiàn)的問題

因?yàn)楣ぷ髅嬷饕渌礊轫敯迳皫r水，由1 302 N工作面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，1 302 N工作面正常涌水量60 m3/h，根據(jù)水文地質(zhì)面積比擬法計(jì)算得1 303 N綜采工作面正常涌水量50 m3/h，最大涌水量120 m3/h。如果工作面治水不力，極易造成采空區(qū)涌水和工作面涌水進(jìn)入轉(zhuǎn)載機(jī)，造成轉(zhuǎn)載機(jī)和皮帶拉水炭，影響膠帶正常運(yùn)輸。因在運(yùn)輸巷不能實(shí)現(xiàn)自然輸水并存在低洼地點(diǎn)，造成排水和清理水炭工作困難，所以改進(jìn)排水方式亦非常重要。

4.2 解決的措施

(1)在機(jī)頭端頭支架切頂排處和轉(zhuǎn)載機(jī)尾，用編織袋裝上煤矸，在巷道底板上各打一道擋水堰，并在轉(zhuǎn)載機(jī)道下幫貼巷道支架挖設(shè)水溝，將老塘涌水及工作面涌水疏排進(jìn)入水溝中，避免了涌水進(jìn)入轉(zhuǎn)載機(jī)。

(2)在巷道低洼處及不能自然疏水的位置，打設(shè)水倉按泵進(jìn)行接力排水，確保水的正常排放。

(3)可以在巷道下幫吊掛鋪設(shè)一路6寸PVC管路，管路沿巷道走向布置，在管路一頭設(shè)置沉淀池，另一頭直接排出工作面，使采空區(qū)涌水直接跨過低洼點(diǎn)直接進(jìn)入排水管路內(nèi)。此方法相當(dāng)于在低洼點(diǎn)處設(shè)置了一路導(dǎo)水橋，且減少了水倉數(shù)量，節(jié)省水泵用量，達(dá)到節(jié)能提效的目的。

5 結(jié)語

3層煤合層開采采煤工藝的實(shí)踐成功，不但創(chuàng)造了晉煤集團(tuán)坪上煤業(yè)有限公司高產(chǎn)高效工作面的多項(xiàng)記錄，而且取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

(1)巷道支架的應(yīng)用，不但很好地解決了端頭支護(hù)問題，還大大緩解了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，加強(qiáng)了采煤工作面超前支護(hù)管理力度，提高了工作面機(jī)械化水平。

(2)通過防治水技術(shù)水平的不斷提高，不但使工作面在正常生產(chǎn)過程中擺脫了水患的影響，而且每班可節(jié)省專職排水人員1～2人，對(duì)工作面高產(chǎn)高效起到了極大的推進(jìn)作用。

(3)通過3層煤合層開采關(guān)鍵技術(shù)的研究，提升了礦井生產(chǎn)的科技含量，確保了工作面穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，為類似地質(zhì)條件下機(jī)械化采煤工藝的推廣開辟了新途徑和新思路。

［1］ 錢鳴高，許家林.煤炭工業(yè)發(fā)展面臨幾個(gè)問題的討論［J］.采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2006，23(2):1-6.

［2］ 張慶寶，何健波，田海義.結(jié)構(gòu)復(fù)雜厚煤層綜放開采放煤工藝研究［J］.煤炭技術(shù)，2006，25(3):16-18.