淺談復(fù)雜地質(zhì)條件下的薄煤層綜采創(chuàng)新開采技術(shù)

摘 要：淺談復(fù)雜薄煤層工作面的合理設(shè)計(jì)方法、合理組織生產(chǎn)程序、工作面實(shí)施調(diào)采工藝，以及基本采煤方法與回采工藝等內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜條件；薄煤層；開采法；綜合創(chuàng)新

一、引言

煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜，斷層多，煤層厚度變化大，工作面布置常受斷層、礦井邊界、火成巖侵人、沖刷帶等影響的采煤工作面，為減少巷道掘進(jìn)工作量，減少資源丟失，緩解回采工作面接續(xù)緊張的局面，可運(yùn)用薄煤層綜合開采創(chuàng)新技術(shù)，擴(kuò)大其生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)資源的全部回收。具體就是在巷道布置、開采機(jī)械、采煤方法、回采工藝等開采技術(shù)上進(jìn)行綜合創(chuàng)新。布置正規(guī)回采面困難且損失較大，可將回采面布置成旋轉(zhuǎn)、“刀把”、對(duì)拉或其它不規(guī)則形；根據(jù)煤層參數(shù)合理選擇綜采機(jī)械及支護(hù)設(shè)備，并采用一次性采全高方式，嚴(yán)格跟頂跟底；強(qiáng)化邊角煤柱、斷層煤柱及巷道煤柱的回收；打破“綜采工作面矩形巷道布置”的傳統(tǒng)模式，將不同回采塊段組合成具有回采價(jià)值的不等長(zhǎng)工作面，采用梯形對(duì)接技術(shù)、對(duì)拉技術(shù)等。

二、復(fù)雜薄煤層工作面的合理設(shè)計(jì)

（一）工作面合理設(shè)計(jì)。煤層平均厚度為1.5m左右時(shí)，若受斷層影響，可布置2個(gè)開切眼。隨著工作面的推進(jìn)，長(zhǎng)度達(dá)到100m以上時(shí)，可布置正規(guī)開切眼。在擴(kuò)大薄煤層綜采的適應(yīng)性和生產(chǎn)能力時(shí)，要充分減少巷道掘進(jìn)工作量，降低資源丟失。有些工作面可以大量改造成薄煤層綜采工作面，并打破深部開采條件下“綜采工作面長(zhǎng)度界限及綜采工作面無法進(jìn)行對(duì)拉布置”的界限，可將兩個(gè)綜采工作面合二為一，組合成傾斜長(zhǎng)度大的薄煤層綜采面。開切眼可布置成傾斜型，進(jìn)行大角度調(diào)采、綜采和高檔普采聯(lián)合開采，并用對(duì)拉形式開采。

（二）設(shè)備配備合理選型。在不增加設(shè)備投入的情況下，可以充分利用現(xiàn)有設(shè)備，對(duì)采煤機(jī)、工作面輸送機(jī)、液壓支架進(jìn)行生產(chǎn)能力核定及改造；對(duì)工作面煤層平均厚度1.5m以上的，可對(duì)采煤機(jī)機(jī)身進(jìn)行改造，以保證采高控制在現(xiàn)有煤層厚度以內(nèi)；針對(duì)采煤機(jī)在特殊條件下挑頂困難的情況，可在保證端面距符合要求的前提下適當(dāng)加長(zhǎng)支架聯(lián)結(jié)銷，并對(duì)工作面輸送機(jī)進(jìn)行改造，巷道采用錨桿、錨笆和錨噴加強(qiáng)支護(hù)。

（三）合理組織生產(chǎn)程序

1.工作面安裝。工作面自下而上安裝架液壓支架，上部機(jī)尾可利用單體支柱配合鉸接頂梁支護(hù)頂板；邊推采邊縮工作面輸送機(jī)尾及單體支柱、鉸接頂梁，直到工作面達(dá)到設(shè)定長(zhǎng)。安裝工作面輸送機(jī)、液壓支架、采煤機(jī)，將需要延伸的液壓支架、工作面輸送機(jī)槽等提前準(zhǔn)備好，按一定的步距貼風(fēng)巷下幫擺放好。

2.工作面合并開采。對(duì)臨近便于合并開采的工作面，可以盡量合并進(jìn)行，以減少掘進(jìn)、搬家等工作量，從而提高工作效率?？商崆皩⑼忾_切眼的液壓支架、工作面輸送機(jī)安裝好，待工作面推采到外切眼時(shí)，進(jìn)行合茬。

3.工作面的推進(jìn)。機(jī)頭在離停采線10m左右時(shí)開始調(diào)采機(jī)尾，工作面延長(zhǎng)的部分可利用單體支柱配合鉸接頂梁支護(hù)。如此進(jìn)行，使工作面平行順利推進(jìn)，直到停采線。

三、工作面實(shí)施調(diào)采工藝

（一）調(diào)采工藝方式

針對(duì)一些工作面下山運(yùn)輸，機(jī)頭超前距離較大的問題，為防止工作面輸送機(jī)和液壓支架在推進(jìn)過程中下滑，可在安裝過程中，人為地將液壓支架和工作面輸送機(jī)進(jìn)行調(diào)采。

1.調(diào)采比例的確定。合理地確定工作面的調(diào)采比例，對(duì)于保持工作面的工程質(zhì)量，順利達(dá)到調(diào)采目的不可忽視。依據(jù)調(diào)采公式選取調(diào)采比例：B=LK/D=120×0.75/15=6，其中L為工作面長(zhǎng)；D為相距兩次拉茬點(diǎn)的距離；K為頂板完整系數(shù)，頂板完整無變化取1，頂板變化越多系數(shù)越小。調(diào)采初期比例可選為1：6，即工作面上端頭每推進(jìn)1m，下端頭推進(jìn)6m，而推采后期隨工作面長(zhǎng)度的縮短調(diào)采比例縮小為1：3。如此順序，在工作面上端頭推采至距施工點(diǎn)40m的位置時(shí)，可以開始工作面的調(diào)采。

2.工作面直線推進(jìn)。采煤工作面的直線性是決定工作面工程質(zhì)量的優(yōu)劣和安全生產(chǎn)因素，能否保持工作面的直線性，直接影響到調(diào)采工作面的成功與否。因此，工作面在調(diào)采期間必須用拉線整修，拉線位置應(yīng)選在接茬處下方15m較為適宜。若距接茬處較近，則易導(dǎo)致工作面接茬處刮板輸送機(jī)彎曲度過大影響工作面運(yùn)輸；較遠(yuǎn)則會(huì)造成該處改棚過多，不利于工作面頂板管理。

3.確定拉茬位置和壓茬方式。①接茬位置確定。正確的拉茬位置應(yīng)選在頂板完整無變化地點(diǎn)，不得在斷層破碎帶或壓力集中地帶拔茬隨檔。為避免在同一地點(diǎn)連續(xù)兩次調(diào)整支架，即前后兩次在接茬處不得在同一段工作面內(nèi)重復(fù)。據(jù)此，可以確定工作面前后相鄰兩次接茬位置相距不得低于15m，且必須處于頂板完整，支護(hù)正規(guī)的安全地點(diǎn)。②接茬方式的選擇。在接茬方式上采取大茬壓小茬的方式，可先從工作面下端頭開始，工作面每向前推進(jìn)一硐，將接茬位置上移一次，直至工作面上端頭，拉線取直工作面刮板輸送機(jī)后，再重新從工作面下端頭開始向上進(jìn)行第2次循環(huán)調(diào)采。如此循環(huán)往復(fù)，直至調(diào)采終止。

（二）調(diào)采頂板的支護(hù)

影響調(diào)采的另一因素就是對(duì)隨茬處的頂板支護(hù)管理。隨茬處的工作面刮板輸送機(jī)前移寬度不均勻，這在采用單體支柱配鉸接頂梁正懸臂支護(hù)的工作面，極易出現(xiàn)支柱支設(shè)不正規(guī)，頂梁出現(xiàn)倒懸臂造成面前空頂距離增加，從而誘發(fā)面前局部冒頂?shù)目赡苄?，給現(xiàn)場(chǎng)留下隱患。隨茬處頂板支護(hù)管理的有效措施：1.工作面刮板輸送機(jī)前移超過0.3m時(shí)必須及時(shí)支護(hù)，以防空頂過大。2.鉸接頂梁出現(xiàn)等懸臂或倒懸臂時(shí)，必須在緊貼原棚位置上方重新獨(dú)立支設(shè)一梁一柱，并向采空區(qū)側(cè)倒掛梁，支設(shè)一柱和原棚并列使用。3.隨茬處改棚寬度超過4m時(shí)，必須在工作面人行道往采空區(qū)切頂線上每4m保留一寬度為0.6m的安全出口，以保障回柱人員的安全。

（三）調(diào)采過程的支護(hù)

1.調(diào)采過程中的支護(hù)。工作面鉸接頂梁要始終垂直于煤壁，需要在工作面新一排支柱支設(shè)過程中及時(shí)調(diào)整頂梁的角度；要始終在工作面軌道巷內(nèi)準(zhǔn)備一定數(shù)量的單體支柱和鉸接頂梁，以滿足工作面上、下端頭和隨茬處添棚的需要。

2.刮板輸送機(jī)伸縮距離得當(dāng)。工作面刮板輸送機(jī)上、下端在調(diào)采過程中及時(shí)縮、伸，以滿足工作面運(yùn)煤和行人的要求。

3.兩巷超前維護(hù)。在調(diào)采過程中要及時(shí)撤除上、下兩巷超前維護(hù)，保持其滯后工作面切頂線距離不超過1m。

四、采煤方法與回采工藝

（一）采煤方法。對(duì)拉工作面可采用走向長(zhǎng)壁后退式采煤法，用全部垮落法管理頂板。

（二）采煤工藝。1.工藝順序雙滾筒采煤機(jī)割煤。刮板輸送機(jī)運(yùn)煤。拉移液壓支架支護(hù)頂板。推移刮板輸送機(jī).在頂板破碎片幫時(shí)，先帶壓擦頂拉移超前架再割煤。2.落煤采用采煤機(jī)螺旋滾筒截割落煤。3.裝煤采煤機(jī)螺旋滾筒配合刮板輸送機(jī)鏟煤板裝煤。4.運(yùn)煤工作面采用刮板輸送機(jī)、膠帶輸送機(jī)。5.工作面支護(hù)時(shí)控制好最大采高。對(duì)拉生產(chǎn)時(shí)可采用下工作面超前上工作面的方式，錯(cuò)距為0-3m，且兩面不得同時(shí)生產(chǎn)。

（三）進(jìn)刀、割煤與移架方式。1.進(jìn)刀方式采用端部自開缺口斜切進(jìn)刀。2.割煤方式工作面采用雙向割煤，往返進(jìn)行。前滾筒割頂煤、后滾筒割底煤。3.移架方式分組間隔交錯(cuò)式。4.工作面端頭及安全出口的管理。端頭采用成對(duì)π型鋼大棚與單體支柱配合，走向支設(shè)一梁三柱維護(hù)端頭頂板。支架進(jìn)人巷道造成支架超高時(shí)，應(yīng)在支架上（下）方用木料接實(shí)頂板。5.與其他工序間街接。π型鋼大棚前移、支設(shè)完成，支柱達(dá)到初撐力后方可前移端頭支架，運(yùn)輸巷轉(zhuǎn)載機(jī)尾與端頭支護(hù)π型鋼大棚（排頭支架）及正巷維護(hù)單體支柱的間距不得大于0.5m。

五、結(jié)語

采用以上措施采煤，工作面可安全順利地實(shí)現(xiàn)調(diào)采。在工作面輸送機(jī)和液壓支架合茬無誤的情況下，也可杜絕輸送機(jī)和液壓支架的上竄下滑，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量達(dá)標(biāo)；采用調(diào)采，可多回收煤炭資源；減少運(yùn)輸巷較多的掘進(jìn)量，有效節(jié)省資金。

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