唐安煤礦3409工作面厚煤層地質(zhì)特征及開采技術(shù)工藝

文/侯勝喜

唐安煤礦3409工作面厚煤層地質(zhì)特征及開采技術(shù)工藝

文/侯勝喜

厚煤層(煤層厚度＞3.5m)是我國(guó)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效開采的主力煤層,在我國(guó)現(xiàn)有煤炭資源儲(chǔ)量和產(chǎn)量中，厚煤層的儲(chǔ)量和產(chǎn)量均占45%左右。目前，厚煤層開采主要有分層開采、放頂煤開采、大采高開采3種開采方法。圍繞當(dāng)前厚煤層開采技術(shù)中遇到的各種技術(shù)問(wèn)題，山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司唐安煤礦針對(duì)3409工作面掘進(jìn)情況及相鄰的3408、3410回采情況，結(jié)合本工作面地質(zhì)構(gòu)造類型及地質(zhì)特征，在一些關(guān)鍵工藝上實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新發(fā)展，形成了一套融合各種先進(jìn)技術(shù)和管理手段的厚煤層綜放開采生產(chǎn)技術(shù)體系，走出了一條厚煤層開采的安全高效之路。

一、工作面概況

1.地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3409工作面整體呈單斜構(gòu)造，煤層走向?yàn)槟媳?，傾向?yàn)闁|高西低，局部區(qū)域內(nèi)向斜、背斜構(gòu)造。3409進(jìn)風(fēng)巷25m～250m為向斜構(gòu)造，250m～970m 為背斜構(gòu)造，970m～1200m為向斜構(gòu)造；3409回風(fēng)巷 0m～420m為向斜構(gòu)造，420m～885m為背斜構(gòu)造，885m～1154m為向斜構(gòu)造。

根據(jù)3409工作面進(jìn)回風(fēng)巷掘進(jìn)情況、三維地震勘探資料及工作面坑透結(jié)果顯示，工作面回采區(qū)域無(wú)斷層構(gòu)造，但局部有異常，經(jīng)鉆探驗(yàn)證均為煤層夾矸。工作面回采區(qū)域無(wú)陷落柱構(gòu)造。工作面推進(jìn)初期100m為下坡推進(jìn)，坡度為12°，回采時(shí)，坡度將對(duì)回采作業(yè)產(chǎn)生影響，須采取相應(yīng)措施。

2.水文地質(zhì)特點(diǎn)

3409工作面內(nèi)向斜構(gòu)造較發(fā)育，向斜的核部區(qū)域頂板砂巖水賦水性強(qiáng)。在距3409回風(fēng)巷口885m～1154m的向斜構(gòu)造淋水較大，最大淋水量20m3/h，經(jīng)過(guò)疏放，該區(qū)域現(xiàn)淋水量為0.7m3/h；掘進(jìn)過(guò)程中，切眼區(qū)域靠近回風(fēng)巷側(cè)的0m～150m均出現(xiàn)了較大的頂板淋水，最大淋水量10m3/h，經(jīng)過(guò)疏放，切眼區(qū)域已無(wú)淋水，頂幫干燥。

3409工作面為孤島工作面，工作面西側(cè)的3408采空積水已疏放完畢，并對(duì)放水孔進(jìn)行了封堵；在對(duì)東側(cè)的3410采空積水鉆探疏放時(shí)，均未探測(cè)到積水。但3410回風(fēng)巷密閉反水管處涌水量較大，由于疏放孔未探測(cè)到采空積水，推測(cè)3410采空區(qū)內(nèi)有少量地下徑流補(bǔ)給，通過(guò)疏放，積水量不斷減小，現(xiàn)排水量為36m3/h。為此，回采過(guò)程中要加強(qiáng)對(duì)3410采空區(qū)回風(fēng)巷水倉(cāng)的排水管理。

二、巷道布置和支護(hù)工藝

1.巷道布置工藝

3409工作面采用三巷布置方式：運(yùn)輸順槽沿煤層底板布置，為進(jìn)風(fēng)巷，用來(lái)進(jìn)風(fēng)、供電、供水、供液、運(yùn)煤，裝備帶式輸送機(jī)?；仫L(fēng)順槽沿煤層底板布置，鋪設(shè)軌道，為回風(fēng)巷用來(lái)回風(fēng)及輔助運(yùn)料。專用排瓦斯巷沿煤層頂板布置，為上隅角、采空區(qū)專用排瓦斯巷，輔助回風(fēng)，三巷沿煤層走向布置。開切眼沿煤層傾向布置。

3409工作面巷道形狀均為矩形，規(guī)格如下：進(jìn)風(fēng)順槽沿煤層底板布置，凈高 3000mm，凈寬4500mm；回風(fēng)順槽沿煤層底板布置，凈高 2900mm，凈寬 4200mm；排瓦斯尾巷沿煤層頂板布置，凈高2300mm，凈寬3200mm；切眼沿煤層底板布置，凈高3000mm，凈寬7500mm。

2.巷道支護(hù)工藝

采用高強(qiáng)度錨桿，樹脂錨固劑，加長(zhǎng)錨固錨桿支護(hù)系統(tǒng)，并進(jìn)行錨索補(bǔ)強(qiáng)的支護(hù)方式管理頂板。

三、采煤工藝

3409工作面主要采用傾斜長(zhǎng)壁后退式全部跨落綜合機(jī)械化放頂采煤法(一采一放,機(jī)采2900mm±100mm,放頂煤3200mm)。

回采工藝為采煤機(jī)采用端頭斜切進(jìn)刀方式，雙向割煤，液壓支架及時(shí)支護(hù)頂板。

工藝順序：割煤—拉架—推前部溜—放頂煤—清煤—拉后部溜。

1.割煤

采用MG200/500-WD1型雙滾筒聯(lián)合采煤機(jī)組，雙向割煤。采高2900mm±100mm（尾巷處支架采高為2400mm～2500mm）截深800mm。

2.進(jìn)刀方式

（1）端頭斜切進(jìn)刀,進(jìn)刀距離不少于30m。當(dāng)采煤機(jī)在煤溜機(jī)頭將上一刀煤割通后，留30m停止追機(jī)作業(yè)，以防割支架前梁（伸縮梁）；前滾筒下降割底煤，后滾筒上升割頂煤，退出距輸送機(jī)機(jī)頭30m處停機(jī)；將退出段前部煤溜推出，放5#～20#支架的頂煤，將采煤機(jī)前滾筒再次升起，后滾筒下降，采煤機(jī)向煤溜機(jī)頭割煤；當(dāng)割通后，將前滾筒下降割底煤，后滾筒上升割頂煤，采煤機(jī)開始由煤溜機(jī)頭向機(jī)尾方向正常割煤；當(dāng)采煤機(jī)割煤到機(jī)尾時(shí)，斜切進(jìn)刀方式與機(jī)頭相同。

（2）前端頭斜切進(jìn)刀。機(jī)組割透前端頭煤壁后對(duì)調(diào)上、下滾筒，割掉該處的臺(tái)階煤，然后沿溜子彎曲段，牽引機(jī)組逐漸斜切進(jìn)入煤壁，當(dāng)機(jī)組兩個(gè)截深全部達(dá)到800mm，順次拉架，推移前部溜，停機(jī)；推移前部溜子機(jī)頭，依次拉排頭架，拉后部溜子機(jī)頭，拉轉(zhuǎn)載機(jī)；對(duì)調(diào)上、下滾筒，返刀割三角煤，機(jī)組割透煤壁后，對(duì)調(diào)上、下滾筒，割掉該處的煤臺(tái)階，然后返空刀，順次拉架；推移前部溜子機(jī)頭，依次拉排頭架，拉后部溜子機(jī)頭，拉轉(zhuǎn)載機(jī)，至此進(jìn)刀完畢，之后正常向機(jī)尾割煤。

（3）后端頭斜切進(jìn)刀。機(jī)組割透后端頭煤壁后，對(duì)調(diào)上、下滾筒，割掉該處的煤臺(tái)階，然后沿溜子彎曲段，牽引機(jī)組逐漸斜切進(jìn)入煤壁，當(dāng)機(jī)組兩個(gè)滾筒截深全部達(dá)到800mm，順次拉架，推移前部溜，停機(jī)；推移前部溜子機(jī)尾，依次拉排尾架，拉后部溜子機(jī)尾；對(duì)調(diào)上、下滾筒，返刀割三角煤，機(jī)組割透煤壁后，對(duì)調(diào)上、下滾筒，割掉該處的煤臺(tái)階，順次拉架；推移前部溜子機(jī)尾，依次拉排尾架，拉后部溜子機(jī)尾，至此，進(jìn)刀完畢，之后，正常向機(jī)頭割煤。

3.拉架

割煤后，距采煤機(jī)后滾筒10m進(jìn)行拉架，操作方式為本架操作，順序拉架，拉架步距800mm。

頂板破碎區(qū)或地質(zhì)構(gòu)造區(qū)按照采煤規(guī)程執(zhí)行。

4.推前部溜

滯后拉架10m，即可推前部溜，順序追機(jī)推溜，推溜步距800mm，推溜距采煤機(jī)的距離不少于12m，最大不超過(guò)40m。推溜時(shí)必須保證工作面煤溜能正常運(yùn)行，嚴(yán)禁出現(xiàn)急彎，煤溜彎曲段不少于15m。

5.放頂煤

放頂煤滯后拉架6000mm，放頂煤前應(yīng)先調(diào)整后部溜，使溜子處于有利于放煤的工作狀態(tài)，排頭、排尾各三架不放頂煤。

（1）初放頂煤：當(dāng)工作面推進(jìn)18～20m老頂初次來(lái)壓后，方可繼續(xù)進(jìn)行正常的放頂煤工作。初采時(shí)，當(dāng)落山煤蓋不嚴(yán)支架時(shí)可局部放頂煤。

（2）正常放頂煤：采煤機(jī)每割一刀煤，放頂煤一次。采用多輪順序均勻放煤，由兩人同時(shí)操作，兩人間隔不少于五個(gè)支架，依次順序放煤，每架放煤都要均勻放出，放煤時(shí)，出現(xiàn)矸石就立即關(guān)閉放煤口，停止放煤。

（3）末采放頂煤：工作面距停采線15m時(shí)停止放頂煤。

6.清煤

滯后放頂煤7000mm開始清理浮煤，清理后的工作面浮煤厚度2m2范圍內(nèi)平均厚度不得超過(guò)30mm，且保證能正常拉后部溜。

7.拉后部溜

清凈浮煤后，拉后部溜，滯后清煤5000mm。

四、結(jié)語(yǔ)

開發(fā)利用煤炭資源,提高煤炭資源回采率,是延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限,保證礦井可持續(xù)發(fā)展,提高礦井經(jīng)濟(jì)效益的重要措施。唐安煤礦針對(duì)3409工作面掘進(jìn)情況及相鄰的3408、3410回采情況，結(jié)合工作面地質(zhì)構(gòu)造類型及特征，采用傾斜長(zhǎng)壁后退式全部跨落綜合機(jī)械化放頂采煤法，大幅提高了煤炭資源回采率，取得了較高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，并為礦井其他類似煤層開采提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

(作者單位：山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司唐安煤礦分公司)

(責(zé)任編輯：周瓊)