放頂煤工作面大角度仰采工藝實踐

孫鑫

【摘 要】1721工作面位于冀中股份葛泉礦南翼2#煤三采區(qū)，該工作面呈向斜構(gòu)造，煤層厚度變化較大，工作面里段煤層厚度達到4.5m以上，采用綜放工藝開采；外段煤層賦存厚度2.6～3.5m，采用綜采工藝開采。工作面推進過向斜軸后，開始仰采，仰采角度0～22°，推進期間，為保證煤炭回收率，支架后仍帶后溜，方便煤層厚度超過2.4段頂煤回收。在仰采過程中，受煤層頂板破碎影響，工作面超前片幫掉頂，通過采取超前注漿、拉超前支架以及超前套幫支護等一系列措施，安全回采至停采線，為仰采放頂煤工作面的開采積累了寶貴的實踐經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】放頂煤工作；大角度仰采工藝；實踐

中圖分類號： TD402 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）12-0169-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.077

Process practice of large angle mining in top coal face

SUN Xin

（Jizhong energy Limited by Share Ltd Ge Quan mine， Xingtai， Hebei 054102）

【Abstract】The 1721 working face is located in the three mining area of 2# coal in the south wing of Jizhong Kizu Kizu mine. The face is in syncline structure， the thickness of coal seam varies greatly， the thickness of coal seam in the working face reaches more than 4.5m， the coal seam is fully mechanized， the thickness of coal seam in the outer section is 2.6～3.5m， and the fully mechanized mining technology is used. When the working face pushes the overcast axis， it starts to pick up the angle of 0～22 degrees. During the propelling period， in order to ensure the coal recovery， the support is still back after the support， and the thickness of the coal seam is more than 2.4 sections of the top coal recovery. In the process of mining， it is affected by the breakage of the roof of the coal seam， and the top sheet of the working face helps to drop the top. By taking a series of measures such as advance grouting， pulling ahead support and advance supporting support， it is safe to recover to the stoping line and accumulate valuable experience for the mining face mining face mining.

【Key words】Top coal caving； Large angle upward mining technology； Practice

1 工作面概況

1721工作面位于南翼七采區(qū)，F(xiàn)13斷層及DF7-7斷層之間。該工作面內(nèi)煤層傾角13°～38°，平均20°，煤層厚度基本在2.6～6m間，平均為4.0m。煤層底板標高在-200～-50m之間，對應地面為西油村正南、曹章村東南，標高在+103～+116m，地面大部為耕地。本區(qū)域為七采區(qū)掘進新區(qū)，水文地質(zhì)條件較為復雜，主要充水水源為：2#煤頂板砂巖水以及沖積層底礫含水層水。結(jié)合七采區(qū)相鄰工作面掘進過程中工作面涌水量情況，預計該工作面在掘進過程最大涌水量為60m3/h，正常涌水量為15m3/h。

1721工作面，里段最大俯采角度40°，過向斜軸后，最大仰采角度22°。過向斜軸后仰采期間，煤層厚度基本在2.2～3.2m間，平均為2.6m。仰采時容易出現(xiàn)以下問題：煤壁容易出現(xiàn)片幫和冒頂。采煤機割煤后煤壁呈往老塘側(cè)傾倒趨勢，加上煤層煤質(zhì)松軟非常容易引起片幫，片幫后若維護不及時，空頂時間過長就會造成漏頂，對生產(chǎn)影響極大。采煤時頂板漏出矸石容易往老塘側(cè)翻滾傷人，回采高度控制困難，經(jīng)常出現(xiàn)超高或過低情況。仰采幅度過大時溜子跟不上容易出現(xiàn)超高，導致支架失穩(wěn)接頂不實而歪倒，給安全生產(chǎn)帶來極大的危害。

另外，1721工作面煤層厚度發(fā)育較為異常，過向斜軸期間，煤層厚度已經(jīng)降低至3.5m左右，根據(jù)兩巷揭露煤層厚度，隨著工作面的推進，煤層將逐漸變?yōu)?.6m左右，但由于煤層賦存不穩(wěn)定，局部煤層厚度仍將達到3.0m左右。放頂煤支架采高為1.5m～2.4m，沿煤頂回采時將留底煤200～600mm，拉支架時容易發(fā)生堆煤，以及底煤滑動等問題，并且煤炭回收率較低。經(jīng)研究決定，繼續(xù)沿煤層底板推進，將采高降低至2.0m左右，后溜仍繼續(xù)隨工作面推進，頂煤冒落后，后溜承接，提高回收率。

在回采過程中，受向斜應力集中影響，局部架段煤層底板出現(xiàn)底鼓，煤層節(jié)理發(fā)育，頂煤以及直接頂松軟破碎，出現(xiàn)片幫、掉頂?shù)葐栴}。為保證工作面順利推進，采取了一系列安全技術(shù)措施，取得較好的效果。

2 大角度仰采期間采取的措施

2.1 做好工作面三機狀態(tài)管理，保證正常回采。

工作面仰采推進期間，工作面傾角一直在16°～20°左右，因此推進期間仍需要采取架間防滑措施，防止支架出現(xiàn)傾倒、歪斜以及下滑等問題。另外，為降低工作面傾角，工作面機頭一直超前5～10m，不僅能夠降低工作面傾角，而且能夠抵消部分支架下滑量。

在局部架段出現(xiàn)片幫深度不大于1.0m時，采取拉超前支架以及將支架伸縮梁伸出，打護幫后擠住煤壁等措施，保證煤壁穩(wěn)定性，減少空頂時間。

為防止仰采期間機組出現(xiàn)后仰，割底量不足，在仰采期間適當減慢機組運行速度，加大機組割底量。在工作面仰采角度超過20°時，機組采取上行割煤，下行裝煤措施，并在機組滾筒兩側(cè)加裝裝煤板，提高裝煤效率。

2.2 因地制宜，多措并舉，保證工作面頂板安全

針對大角度仰采期間，工作面煤壁出現(xiàn)片幫，頂板出現(xiàn)掉渣等情況，主要從以下幾個方面采取措施：

①超前注漿加固，保證圍巖穩(wěn)定性。仰采角度超過12°時，煤壁易出現(xiàn)松軟片幫等問題，在煤壁松軟段及前后各5架范圍內(nèi)，采取超前注漿加固，能夠?qū)⒚罕诩绊敯逭辰Y(jié)成為一體，提高整體穩(wěn)定性。注漿孔參數(shù)為：每架架前施工一個注漿孔，偶數(shù)架為上斜孔，開孔位置位于煤頂下0.5～1.0m位置，仰角一般超過煤層仰采角度15～20°，孔深4～5m，保證注漿孔深入到煤頂至少800mm；奇數(shù)架為煤層孔，開孔位置位于煤頂下1.0m左右，具體視煤壁穩(wěn)定性現(xiàn)場確定，沿煤層上山角度施工，孔深4～5m。注漿過程中視孔周竄漿情況，確定停注時間點，一般單孔注漿量在5～8組（每組兩桶）。

通過注漿加固，在回采過程中效果較為明顯，煤壁能夠膠結(jié)為一個整體，控制片幫效果較好，但隨著超前壓力的變化，煤壁可能出現(xiàn)新的裂隙，造成單個注漿塊整體片落，因此注漿加固仍以煤頂上下1.0m范圍為主，防止頂板出現(xiàn)冒落。

②制定多種加固措施，應對不同程度片幫。為保證工作面仰采期間出現(xiàn)片幫時，能夠及時有效支護超前空頂區(qū)域，特針對片幫深度的不同，制定各種不同的加固維護措施。首先，針對片幫深度小于1.0m架段，發(fā)揮放頂煤支架優(yōu)勢，采取拉超前支架、前移支架伸縮梁、打護幫支護空頂區(qū)域。第二，當片幫深度達到或超過1.0～1.5m時，由上而下采用單體配圓木或米梁超前支護空頂區(qū)域，支護過程中，要求褙頂嚴實，單體坐在實底，并穿鞋，保證支護質(zhì)量。第三，當片幫后，頂板出現(xiàn)冒落時，為防止支架上方空頂，造成支架初撐力不足，超前在單體支護上方排設(shè)木架，支架進入空頂區(qū)域時，托木架回采。

③做好各項防護措施，保障作業(yè)人員安全作業(yè)環(huán)境。在回采過程中，為防止片幫掉渣造成的滾渣傷人事故，在面內(nèi)每20架施工一處擋矸簾，有效阻隔大渣塊的持續(xù)滾落。另外，在人員臨近煤壁進行褙頂支護施工時，提前采用木料施工護身柱以及擋矸欄，并清空后撤區(qū)域，施工時設(shè)專人觀山，保障作業(yè)人員安全。

2.3 嚴格制定安全技術(shù)措施，保證安全施工

工作面仰采期間，作業(yè)人員工作環(huán)境發(fā)生變化，必須制定詳細的安全技術(shù)措施才能避免意外事故發(fā)生，在制定現(xiàn)場施工注意事項方面主要包括以下幾個方面：

2.3.1 頂幫支護方面

煤壁工作時要指定專人觀察頂板變化，跟班人員緊盯現(xiàn)場，并在片幫處設(shè)置警示標示牌，有變化時要立即通知所有現(xiàn)場工作人員撤離。使用單體輔助移架時，必須將所支單體用鐵絲栓緊栓牢，所有人員遠離操作現(xiàn)場。操作支架必須是鄰架上方操作。小范圍冒頂可以采取打出護幫，控制矸石下落，邊拉移支架邊推幫，逐步將前方完整頂板脫入支架上。要探出前梁及護幫，必要時可以打單體輔助移架，使支架前梁緊靠煤壁。除在煤壁支護頂板作業(yè)人員以外，嚴禁人在齒道和溜子上行走，防止?jié)L渣傷人。在經(jīng)過空頂和片幫區(qū)域時，最好從支架里經(jīng)過，防止頂板突然掉碴傷人。加強工作面質(zhì)量保持運輸機平直、緊靠煤壁，從而減小空頂距，減小壓力。支架間接支護頂板時，支架保證把木料升牢升緊，禁止升斷支護木料，初撐力不必達到24 Mpa，班中要二次注液，保證支護效果。超前支護，為有效控制工作面實行超前架管理，采煤機過后能夠及時伸出伸縮梁控制頂板防止片漏。對于超前拉架過后伸出伸縮梁仍不能有效控制頂板要及時打單體進行支護。工作面所有維護單體支柱堅持先打后改，邊割煤邊改柱，嚴禁提前去掉，采煤機割過煤后要及時進行檢查維護，防止片漏。

2.3.2 工作面現(xiàn)場管理方面

保持支架頂梁與溜子上漂幅度一致，采煤機控制好割煤抬刀的幅度，嚴防走平、挖刀或留臺階，支架前梁及時上挑，同時拉架要及時抬架腳，防止溜子上漂幅度過大。要對工作面單體進行排查，發(fā)現(xiàn)壞單體、卸載單體要及時進行更換，保證單體完好。料場要有足夠的半圓、串桿等木材，并碼放整齊，以備備用。工作面要保證支架檢修質(zhì)量，當班出現(xiàn)跑冒滴漏要當班處理。處理冒頂作業(yè)前必須將運輸機、采煤機停電閉鎖。冒頂區(qū)和上下邊緣，各五架支架全部將手柄打至零位，防止誤動作。交接班或進行其他作業(yè)時，嚴禁將機組停在片幫、頂板破碎段。機組試車前，司機必須檢查前后滾筒是否被煤或碴掩埋，一旦發(fā)現(xiàn)前后滾筒有被煤或碴塊掩埋的跡象，應先摘開前后滾筒離合器，再將前后搖臂抬起，使?jié)L筒脫開煤矸后，再合上離合器試車。

通過采取一系列安全技術(shù)措施，1721工作面順利推過仰采區(qū)域，推進至設(shè)計停采線，為我礦放頂煤工作面大角度仰采積累了寶貴的經(jīng)驗。