綜放工作面“漸變式”加架開采技術及應用方法研究

張長騰，張 琳（山東朝陽礦業(yè)有限公司，山東 滕州 277517）

綜放工作面“漸變式”加架開采技術及應用方法研究

張長騰，張 琳
（山東朝陽礦業(yè)有限公司，山東 滕州 277517）

為提高煤炭資源的采出率，將綜放工作面設計成不等長工作面， 因此造成工作面在回采期間長度變化， 給正?；夭蓭硪欢ǖ睦щy。中泰集團朝陽煤礦創(chuàng)新性將工作面布置成“漸變式”，不僅有效的緩解了該礦生產(chǎn)接續(xù)緊張問題，最大限度的回收該部分三角煤資源。

“漸變式”；煤炭開采；綜放工作面

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.182

伴隨著我國礦井開采強度不斷加強，煤炭資源逐漸枯竭，進一步提高煤炭資源的回收率成為礦井實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要問題［1］。朝陽煤礦是一個資源面臨枯竭礦井，要延長礦井服務年限，面對復雜的地質條件，提高資源回收率提高及技術含量是概況面臨問題。現(xiàn)就該礦3201（外）綜采工作面不規(guī)則開采技術作以下介紹。

1　工作面概況

朝陽煤礦3201（外）采用走向長壁綜采放頂煤采煤工藝。 該工作面皮帶巷鄰3203工作面采空區(qū)，材料道鄰近 F2 斷層，受 F2 斷層及3203采空區(qū)影響影響 ，并最大限度提搞資源回收率，掘進期間沿3203材料道方位布置3201外工作面皮帶巷，沿F2斷層走向布置材料道，將工作面材料道呈斜巷布置，從3201外切眼開始推采180m范圍內工作面由52m漸變至92.6m。然后工作面保持該長度至回采結束。在工作面漸變段回采時需逐步增加支架及前、后部溜槽。

據(jù)3201（外）工作面設計要求，漸變段初始階段皮帶巷與材料道巷夾角為20°段。當工作面推進30m后，材料道與皮帶巷夾角為10°。如下圖所示：［3］

2　漸變式綜放工作面回采工藝

2.1工作面回采前的方案設計

（1）根據(jù)工作面設計要求，在安裝初期，提前在材料道外幫安裝支架，利用材料道支架配合液壓單體形成材料道超前支護。

工作面“漸變式”回采加架間距：L = （H- h）/sinα［4］

式中 L：材料道安放支架距離；H：工作面回采后傾斜長度；h：工作面初始長度；α：工作面兩順槽夾角

3201（外）工作面選用ZF5200/17/33 型放頂煤液壓支架，該支架寬1.5m，即當H- h = 1.5m時，工作面需增加支架（前、后溜）一架。

當兩巷夾角為20°時，材料道每間隔4.4m在材料道外幫提前安放支架一架。當兩巷夾角為10°段，材料道每隔8.5m在材料道安放支架一架。

（2）由于工作面上端頭受斷層影響，頂板破碎、頂煤較薄，并且無端頭支架支護，頂板下沉量會比較嚴重。特別支架增加不及時，會導致機尾空頂面積較大，該區(qū)域需及時增加支護。若端頭因前部溜槽等設備影響無法打設單體處，則應使用11#工字鋼一端探入機尾支架前梁，另一端探入十字梁支護。正常情況下，端頭支架與端頭支護的距離不得大于0.5m。

（3）由于工作面為綜采放頂煤漸變工作面，由于頻繁安裝中間架，漸變段機尾無法安裝端頭支架。將后溜機尾電機旋轉60°以降低其高度，同時下臥后溜機尾，并保證機尾支架保證高度不低于2.7m，即可實現(xiàn)該部溜子雙機運轉。

2.2工作面增加支架技術

（1）工作面隨采安裝支架（溜槽）工序安排如下：工作面正常推進→工作面機尾處5個支架鋪網(wǎng)→挺前溜→合支架→挺后溜→正常推進。由于增加后部溜槽時，受機尾支架影響，施工空間有限，可根據(jù)工作面推進及勞動組織情況每次增加1～3節(jié)后部溜槽；（2）材料道支架調整至工作面合茬。在該工作面回采期間，材料道受到工作面的采動影響，巷道斷面會有一定量變形，影響支架的調整合茬，調架前首先要保證支架合架位置的底板平整，應提前理清該處浮煤（矸石）等其他影響合架的雜物。在被調支架降架前，應首先觀察機尾合架處頂板的完好程度，若機尾頂板較好，則可直接撤除端頭支護向工作面調整支架；若機尾頂板較為破碎，應在支架合茬前，工作面推進時使用1～3根11#工字鋼一端探入上端頭支架頂梁，一端探入端頭十字梁加強機尾頂板支護，方可將影響調架的端頭支護撤除，然后降架調整支架。調整支架時要及時打好替柱，防止上端頭長時間空頂；（3）工作面回采期間，材料道提前放置的支架需要隨時調整位置，以及時的增加工作面端頭支護強度。拖移材料道支架時，可使用支架后尾梁配合液壓單體拖移。端頭支架可使用工作面機尾支架推拉板配合單體實現(xiàn)支架自身拉移，以保證根據(jù)工作面回采期間隨時調整支架放置位置；（4）工作面推進過程中，機尾受地質條件或其他因素影響，若出現(xiàn)不能及時增加支架情況，如何保證機尾的支護強度是“漸變式”開采的面臨的一大技術問題。朝陽煤礦解決機尾支護的施工工藝如下：當工作面機尾支架增加不及時，導致機尾控頂距較大時，可在工作面留出一支架間隙，將工作面機尾第一個支架整體向機尾過渡，保證機尾支護強度。在機尾前溜第二節(jié)位置處使用木料沿工作面傾向固定在金屬菱形網(wǎng)上，木料間距為1800mm。固定木料時，將木料沿傾向鋪設在金屬網(wǎng)上面，上下兩端用扎絲把木料固定在金屬網(wǎng)上，該位置上一塊木料，并在物料下放打液壓單體支柱加強該處支護。

3　漸變式工作面布置取得的經(jīng)驗

（1）3201（外）工作面沿F2斷層走向布置時，需提前查明斷層的導水性消除斷層水的威脅。巷道掘進以及工作面回采期間均需將防治水措施落實到位確保安全掘進、回采。

（2）大型斷裂構造附近多伴生小的構造以及裂隙。巷道沿斷層走向掘進時需加強支護質量，做好防沖及地質觀測工作；及時準確的收集分析地質資料，判明揭露構造為主斷層或是伴生斷層，以便對巷道的走向進行調整。

（3）對于不規(guī)則邊角煤塊段，主要是評價地質條件可采性和經(jīng)濟可采性，通過這個兩個方面的評價，來決定是否對三角煤進行開采［2］。3201（外）巷道伴隨斷層經(jīng)過三次調向，最終形成可采儲量約16萬噸的3201（外）工作面，有力的保證了礦井的正常接續(xù)，同時對邊角煤柱進行了回收，節(jié)約資源，取得了設計不規(guī)則面的成功經(jīng)驗，把有限的資源合理利用，延長礦井服務年限。

4　結束語

3201（外）工作面初始安裝支架37架，至加架工程全部完成后共計有支架63架，“漸變式”開采在中泰集團朝陽煤礦3201（外）綜采放頂煤工作面首次嘗試， 并取得了成功。斜巷布置工作面多回收原煤面積3848m2，共計多回收煤炭資源近4萬噸，同時也為下一步的回采三角煤炭資源積累寶貴經(jīng)驗。

［1］謝強珍，張云寧，劉明旺.采區(qū)邊角煤開采技術方案探討［J］.山東煤炭科技，2004（02）：25-26.

［2］韓留生.綜采技術在回收邊角殘煤中的應用［J］.中國煤炭，2002（10）：39-40.

［3］張永剛，楊夫剛，李福軍.不規(guī)則采煤工作面優(yōu)化布置［J］.山東煤炭科技，2015（10）：31-32.

［4］朱治華.朱莊煤礦復雜條件下綜采工作面不規(guī)則開采技術［J］.煤炭科學技術，2008（03）：20-22.

張長騰（1987-），男，山東濟寧人，助理工程師，山東朝陽礦業(yè)有限公司綜采工區(qū)技術員。