大采高綜采工作面過(guò)薄煤區(qū)回采技術(shù)應(yīng)用

王文亮

（陽(yáng)煤集團(tuán)五鑫煤業(yè)有限公司，山西 陽(yáng)泉036600）

1 工作面概況

五鑫煤礦303綜采工作面主采下二疊系山西組3號(hào)煤，煤質(zhì)為無(wú)煙煤2號(hào)，開(kāi)采區(qū)域內(nèi)煤層厚度4.38～6.80 m，煤層底板標(biāo)高＋427m～＋507m，煤層傾角1°～7°，為近水平煤層；地表趨勢(shì)為西高東低，南高北低，煤層埋深196.6～435.3m；303綜采面東側(cè)為已回采結(jié)束的302綜采面，西側(cè)為接替的304工作面，北部為井田北部邊界及蘆葦河保安煤柱，南面為西區(qū)開(kāi)拓大巷西大一巷；工作面設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1621.4m，切眼長(zhǎng)度244.5m，面積396308m2；采用走向長(zhǎng)壁后退式一次采全高全部垮落綜合機(jī)械化采煤法。

2 薄煤區(qū)基本情況

根據(jù)地質(zhì)勘探及巷道掘進(jìn)資料顯示，工作面在回采過(guò)程中有兩個(gè)薄煤區(qū)，其中第一個(gè)薄煤區(qū)位于切眼以南146.5～631.5m范圍內(nèi)，煤厚為2.5～4.5m（中上部煤厚為4～4.5m，中下部煤厚為3.5～4m）。53105巷薄煤區(qū)掘進(jìn)中，發(fā)現(xiàn)0.2～0.3m厚的炭質(zhì)泥巖偽頂，以及厚度變化大的直接頂局部區(qū)域頂板較破碎，對(duì)工作面回采影響較大。在距切眼以南823～1067m的264m范圍內(nèi)，煤厚為4～4.5m，對(duì)工作面回采有一定的影響。

3 過(guò)薄煤區(qū)回采工藝

3.1 過(guò)薄煤區(qū)采高調(diào)整

根據(jù)采高、仰采與煤壁片幫關(guān)系，針對(duì)本次仰采區(qū)仰角、構(gòu)造及薄煤區(qū)的煤厚情況，對(duì)工作面及采高作出以下調(diào)整：工作面在進(jìn)入薄煤區(qū)應(yīng)作出采高的調(diào)整，工作面采高從正常情況降低至4～4.5m。工作面中上部采高為煤層厚度，即4～4.5m，全斷面沿煤推進(jìn)；工作面中下部采高降至4m左右，在不影響采煤機(jī)通過(guò)的情況下，最低采高不得低于3.6m。同時(shí)，結(jié)合3301巷沿底掘進(jìn)的情況，工作面中下部在薄煤區(qū)中應(yīng)采用“破底挑頂”的方式。推進(jìn)過(guò)程中，頂部矸石利用自重、采煤機(jī)、支架進(jìn)行破矸。根據(jù)頂板一般比底板較軟、較破碎的經(jīng)驗(yàn)，工作面臥0.5～0.8 m左右的底板，以便觀察煤層變化且確保采煤機(jī)能順利割透，不至于在煤層突然變化時(shí)措手不及，可在保證工作面安全、順利回采的前提下，多出煤。

3.2 采煤機(jī)及支架的調(diào)整

303大采高工作面采煤機(jī)為JOY7L6SC采煤機(jī)，配備了3.2m的滾筒，最大截割高度為6m，截深865mm。但在回采過(guò)程中，由于復(fù)雜地質(zhì)條件，工作面最大平均采高保持在5m以內(nèi)，3.2m的滾筒在回采過(guò)程中發(fā)揮不出優(yōu)勢(shì)，且出現(xiàn)滾筒撕裂，噴霧不良，采煤機(jī)經(jīng)常負(fù)荷過(guò)大、卡死、割不透、啟動(dòng)不了等問(wèn)題。分析該型號(hào)的采煤機(jī)，認(rèn)為在復(fù)雜地質(zhì)條件下，采高受到限制，3.2m雙滾筒過(guò)大，造成力矩過(guò)大，且滾筒有撕裂痕跡，在異常區(qū)、薄煤區(qū)、仰采區(qū)、斷層區(qū)等復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造中該采煤機(jī)會(huì)運(yùn)行困難。同時(shí)，工作面經(jīng)歷484m薄煤區(qū)后，約160m煤厚為5～5.8 m的正常階段后又遇賦存陷落柱和4～4.5m薄煤的第二異常區(qū)。因此，以該段最大采高5m為準(zhǔn)，兼顧長(zhǎng)距離的薄煤等異常區(qū)，采煤機(jī)滾筒更換為2.5～2.6m，截深865 mm不變，且應(yīng)在過(guò)F108斷層前更換，更換設(shè)計(jì)及過(guò)程應(yīng)有詳細(xì)的方案。

3.3 采煤工藝的調(diào)整

（1）采煤工藝

① 正常割煤工藝。工作面正?；夭?，仰采角度不大，頂幫較好，設(shè)備運(yùn)行正常時(shí)，工作面采用正常設(shè)計(jì)的采煤工藝，即“端頭割三角煤，往返兩刀”割煤方式，支架及時(shí)支護(hù)，成組推溜。煤壁區(qū)片幫、端面距超過(guò)規(guī)定時(shí)必須帶壓拉超前架。移架滯后于前滾筒3～4個(gè)支架，且要控制移架和采煤機(jī)速度，使得兩速度相適應(yīng)。

② 淺截深割煤工藝。當(dāng)薄煤區(qū)或異常區(qū)揭露較多的矸石，采煤機(jī)全截深一次性割矸負(fù)荷過(guò)大，且存在仰采角度過(guò)大、設(shè)備一次前移困難、機(jī)組負(fù)荷大、容易片幫、頂板破碎或上部遇矸的情況時(shí)，工作面“破底挑頂”推進(jìn)，采用“端頭割三角煤，往返兩刀”淺截深割煤方式，前后滾筒共同分?jǐn)偢铐旐贰⒏畹醉返娜蝿?wù)。根據(jù)頂板、煤壁與設(shè)備移動(dòng)的情況，部分支架可一刀移一次，部分支架可兩刀移一次，保持護(hù)幫板有效護(hù)幫和成組推溜，見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 淺截深割煤工藝斷面

圖2 淺截深割煤工藝平面

（2）硬矸爆破工藝

生產(chǎn)班在生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)矸石較軟，機(jī)組能割動(dòng)時(shí)，采取機(jī)組割矸通過(guò)，機(jī)組速度控制到2m／min以下；當(dāng)矸石較硬，機(jī)組割不動(dòng)時(shí)，嚴(yán)禁強(qiáng)行割矸，采取打眼放震動(dòng)炮輔助機(jī)組通過(guò)；如揭露出矸石時(shí)，每天在檢修班期間對(duì)已揭露的矸石進(jìn)行打眼放炮，打眼位置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況而定。

①工作面如果出現(xiàn)厚度小于1m的矸，可打一排眼進(jìn)行震動(dòng)。炮眼布置距矸線以內(nèi)0.4m，底炮眼與煤壁豎直方向夾角75°～80°，頂眼與煤壁豎直方向夾角80°～85°，眼間距0.85m（即一個(gè)支架2個(gè)炮眼），眼深1.6m，見(jiàn)圖3。

② 如果矸的厚度大于1m，根據(jù)矸厚情況可布置2排或3排炮眼，矩形布置，上下排間距為1m，橫向排距0.85 m（一個(gè)支架2個(gè)炮眼），眼深1.6m，炮眼布置距矸線以內(nèi)0.4m，見(jiàn)圖3。

③ 如果全斷面是矸，矩形布置4排炮眼，上下排間距為1m，橫向排距0.85m（一個(gè)支架2個(gè)炮眼），眼深1.6 m，見(jiàn)圖3。

圖3 炮眼布置示意

（3）放炮－割矸工序時(shí)應(yīng)做到或注意以下事項(xiàng)：

① 施工工序：放炮－割矸工序?yàn)椤扒脦蛦?wèn)頂→臨時(shí)支護(hù)→打眼→裝藥→聯(lián)線→放炮→檢查→機(jī)組掃底→拉架→頂溜”。

② 打眼使用風(fēng)鉆濕式打眼，眼深1.6m，炸藥使用不低于Ⅲ級(jí)煤礦許用乳化炸藥，雷管采用煤礦許用毫秒延期雷管，最后一段延期時(shí)間不大于130ms。

③ 裝藥前，必須用壓風(fēng)將炮眼內(nèi)的泥水、粉塵吹干凈后，方可裝藥，炮眼裝藥規(guī)格見(jiàn)表1。

表1 炮眼裝藥規(guī)格

④ 放炮采用串聯(lián)放炮，每次放炮不超過(guò)6個(gè)眼，一次裝藥一次起爆，起爆方式為正向起爆。

⑤ 矸石震動(dòng)爆破后，且排除爆破安全隱患之后，方可用采煤機(jī)進(jìn)入掃矸割煤。視具體情況，采煤機(jī)掃矸割煤時(shí)采用全截深或淺截深工藝，并且控制牽引速度，同時(shí)應(yīng)控制規(guī)定的采高，加強(qiáng)噴霧灑水等。

⑥ 放一次震動(dòng)炮疏松的矸體，一般可以讓采煤機(jī)割進(jìn)三刀左右，三刀之后再進(jìn)行防震動(dòng)炮，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采取采高調(diào)整、采煤機(jī)及支架高度調(diào)整、運(yùn)用淺截深等采煤工藝等技術(shù)手段，303大采高工作面安全順利的通過(guò)了薄煤區(qū)，為類似地質(zhì)條件下工作面回采提供了參考。

〔1〕宋崇崇，朱朝領(lǐng).23上205綜采工作面過(guò)薄煤區(qū)回采對(duì)策與實(shí)踐〔J〕.山東煤炭科技，2014，（10）：42－43.

〔2〕李國(guó)印，于明獻(xiàn)，張志強(qiáng)，等.采煤工作面局部薄煤區(qū)開(kāi)采技術(shù)探討〔J〕.煤礦現(xiàn)代化，2006，（06）：7.