復(fù)雜地質(zhì)狀況下的綜采工作面開采技術(shù)研究

文/李興華，河南大有能源新安煤礦

1 引言

綜采作業(yè)面具備操作工藝先進、生產(chǎn)作業(yè)功效大的特點，能夠大幅度提升煤巷厚煤層采掘中的作業(yè)效率及經(jīng)營收益。此項技術(shù)在河南能源新安煤礦得到了廣泛的應(yīng)用，而且至今為止其成效明顯，對當(dāng)今煤礦的健康發(fā)展發(fā)揮出了積極的促進作用。另外綜采作業(yè)面放頂煤工藝對煤層本身的地質(zhì)結(jié)構(gòu)具備較嚴格的要求。依照新安煤礦15120作業(yè)面無線電波坑透數(shù)據(jù)顯示：此作業(yè)面探查區(qū)內(nèi)存有兩條薄煤帶；其中1#屬于異常區(qū)：處于15120下巷K13點作業(yè)面的內(nèi)部，表現(xiàn)為條形延伸到上巷區(qū),而且其作業(yè)面內(nèi)部電磁場瞬時強度值顯著減弱，依據(jù)煤巷掘進具體暴露的煤厚狀態(tài)，可確定此段屬于薄煤層帶，這種情況對煤巷的回采顯示出一定的不利作用。

2 整體地質(zhì)結(jié)構(gòu)狀況

此15120作業(yè)面區(qū)域內(nèi)有斷層情況存在。而且其工作面表現(xiàn)出頂?shù)装迳舷缕鸱黄浆F(xiàn)象，上、下巷局部存在薄煤帶。根據(jù)15120作業(yè)面無線電波坑透報告：該工作面探測區(qū)內(nèi)存在兩處薄煤帶；1#異常區(qū)：位于15120下巷K13點處工作面內(nèi)部，呈條狀延伸至上巷,并工作面內(nèi)部時場強值明顯衰弱，并參照巷道掘進實際揭露的煤厚情況，判定該段為薄煤帶，其對回采進程存在著某種程度的影響。

3 綜放作業(yè)面結(jié)構(gòu)狀況

3.1 采掘作業(yè)面中煤層頂?shù)装宓闹ёo情況

該煤層上的直接頂是屬于粉細砂巖性的互層型結(jié)構(gòu)，其煤層厚度依次向南逐步減小，水平方向為紋絡(luò)層，內(nèi)部含有相當(dāng)量的 Fe S2成分和部分植物性化石成分，其表層節(jié)理明顯，而且節(jié)理中融有方解石摻入，其煤層整體厚度大致為2.1 m～7.6m，平均值為 5.7 m。作業(yè)面老頂組成為灰白型的細砂溶巖，東南區(qū)是具有高硬指標的中砂溶巖。工作面選用ZF5500/16/28型基本架87架和ZFG7200/20/30H型端頭支架6架，配合15架 ZQL2×3200/23(15)/50(30)H型自移支架對頂板實行支護全部垮落法管理頂板。支架中心距1.5m，支護高度1.6～2.8m，最小控頂距為3.995m，最大控頂距為4.595m。

3.2 設(shè)備空間設(shè)置

依照作業(yè)面煤層的具體存在狀況，其采掘作業(yè)面重點選取的是單個走向長壁后退型整體聯(lián)合化一次完整采高的采掘工藝，其采空區(qū)域的頂板結(jié)構(gòu)選取自然滑落的手段來實施管理。在具體操作環(huán)節(jié)中，選用頭后斜切進入，雙刀切割煤的作業(yè)方式，如此進行一個來回能夠切割兩刀。此類機組的最高截深尺寸大致為 0.6 m，往復(fù)式掘進深度可達 0.5 m。

3.3 采煤工藝

采用綜合機械化采煤工藝，采煤機自機頭（尾）斜切進刀→下（上）行割三角煤→伸伸縮梁→前部運輸機出煤→采煤機上（下）行割煤→伸伸縮梁→跟機推前部運輸機→收伸縮梁、拉架→前部運輸機出煤→放頂煤→拉后部運輸機；頂板破碎時，移架→采煤機割煤→推前部輸送機→伸伸縮梁→放頂煤→拉后輸送機。作業(yè)面主要作業(yè)工序沒有完成不能停工。

采煤機采高1.9～3.7m，滾筒截深為0.63m，牽引速度0～7.0m/min，牽引方式為交流變頻調(diào)速、電機驅(qū)動齒輪銷軌式無鏈牽引，支架的支撐范圍為1.6～2.8m；采高控制在2.5m，確定工作面循環(huán)進尺為0.6m，平均放煤厚1m，確定平均采放比為1：0.4，符合有關(guān)規(guī)定。日循環(huán)進尺控制在8刀，即4.8m。

3.4 綜采作業(yè)面的支護管理

（1）嚴格采面質(zhì)量管理，保證采面“三直一平兩暢通、安全完好，浮煤凈”，同時堅持拉線移架。（2）嚴格控制采高，保證支架頂梁與頂板充分接觸，使支架有足夠的初撐力。（3）堅持帶壓擦頂移架，防止漏頂。（4）保證支架支護強度，支架初撐力不得小于24 MPa。

4 快速過地況結(jié)構(gòu)復(fù)雜帶的技術(shù)運用分析

4.1 斷層帶附近區(qū)域的煤層破壞狀況

斷層的形成主要是由于地層在運動過程中內(nèi)部能量受到一定擠壓，能量聚集并快速釋放進而形成斷層地質(zhì)結(jié)構(gòu)。隨著聚集的能量不斷釋放，巖層內(nèi)部受擠壓、斷裂出現(xiàn)大量裂隙，進而在斷層帶附近區(qū)域出現(xiàn)破碎帶。

4.2 過斷層帶附近煤巖破壞情況分析

綜采工作面快速過斷層主要采取的是由上盤向下盤推進的作業(yè)方式，實施該作業(yè)方式在通向斷層面時，由于破碎帶弱變區(qū)域內(nèi)煤層的破壞相當(dāng)嚴重，其內(nèi)聚力幾乎為零，因而煤層不能保留，即易發(fā)生煤層片幫。如此增大了斷面空頂?shù)姆秶?，破碎的頂板巖層極易發(fā)生冒頂狀況，并且給安全生產(chǎn)造成了不利的影響。

4.3 綜采工作面過斷層操作工藝分析

當(dāng)遇到較大落差的斷層，回采工作面難以直接通過的情況下，必須要另掘切眼，重新布置相應(yīng)的工作面。反之，當(dāng)遇到的斷層落差較小時，工作面可不必另掘切眼，直接從斷層一盤推進至另一盤。

5 結(jié)語

依托分析復(fù)雜地質(zhì)條件下影響煤礦高效生產(chǎn)的因素，采取快速強過斷層的方法，有效縮短了工作面過斷層的周期，不但給該煤礦的生產(chǎn)銜接節(jié)省了寶貴的時間，而且有效節(jié)省開掘切眼及設(shè)備回撤的相關(guān)資金，減少企業(yè)的資金投入，此外還減少了各種安全事故發(fā)生的幾率。