蘆家窯煤礦“孤島”工作面快速縮面實踐

翟郭偉

(山西蘭花集團 莒山煤礦有限公司，山西 晉城 048002)

煤炭一直是我國能源的主要組成部分，煤炭的開采主要有露天和井工兩種開采方式。大多數(shù)井工煤礦由于早期的“亂挖亂采”，導(dǎo)致同一煤層中形成多個“孤島”型的不規(guī)則工作面，若放棄這些工作面的開采，不僅會造成煤炭資源的浪費，還會給下分層煤層的開采造成“應(yīng)力集中區(qū)”[1]，因此客觀上要求必須對這些不規(guī)則的“孤島”工作面進行合理的開采。但在開采過程中涉及到快速縮面、巷道支護等多項技術(shù)問題[2]，針對“孤島”開采國內(nèi)已有專家學(xué)者進行了研究[2-4]，但因為各煤礦的地質(zhì)條件各異，因此所采用的技術(shù)手段也有一定的差異。本文以山西朔州蘆家窯煤礦8406工作面為背景，介紹了快速縮面的專項技術(shù)方案，以及實施過程中的具體技術(shù)措施，并對該項方案進行了效益分析，在保障工作面安全回采的同時，為其他相似條件下工作面的回采提供了技術(shù)參考。

蘆家窯煤礦經(jīng)多年回采，4-2號煤層除8406工作面外已基本回采完畢，由于礦井早期開采無整體規(guī)劃，造成8406工作面區(qū)域約80多萬t的煤炭資源形成孤島局面，為最大限度地采出煤炭資源，技術(shù)人員將8406孤島煤柱工作面設(shè)計為先寬后窄的刀把型，目前該煤柱工作面即將開采完畢。

1 工作面概況

8406工作面位于礦井二盤區(qū)中部，南側(cè)為二盤區(qū)集中膠帶機道，北側(cè)為2008年采空區(qū)，西側(cè)臨近303面采空區(qū)和其他多個采空區(qū)，東側(cè)為8403采空區(qū)。工作面傾向長度里段132 m、外段87 m，走向長度743 m，其頂?shù)装迩闆r見表1。

表1 8406工作面頂?shù)装迩闆r

工作面采用ZF6200/18/32型支撐掩護式低位放頂煤液壓支架83架，上下端頭各使用ZF6500/19/33型過渡液壓支架3架，共計6架。膠帶巷超前范圍安裝1組ZFT12000/19/33型端頭支架。配套SGZ764/400型前部刮板輸送機、SGZ800/630型后部刮板輸送機、SZZ800/315型刮板轉(zhuǎn)載機各一部。

2 不等長工作面快速縮面

2.1 8406工作面縮面原因

因8406工作面為刀把式工作面，其里段傾向長132 m，外段520 m處傾向長度需縮短至87 m，才能進行回采。

2.2 8406工作面縮面需要拆除的設(shè)備

需要拆除工作面ZF6200/18/32型支撐掩護式液壓支架26架，每架重量為21 t，長×寬×高=7 450 mm×1 430 mm×1 800 mm；需要調(diào)換ZF6500/19/33型過渡液壓支架3架，每架重量為22 t，長×寬×高=7 450 mm×1 520 mm×1 900 mm；需要拆除前部SGZ764/400型(中雙鏈)刮板輸送機溜槽26節(jié)，后部SGZ800/630型(中雙鏈)刮板輸送機溜槽25節(jié)。

2.3 8406工作面設(shè)備的拆除與安裝

1) 在工作面軌道巷合適位置穩(wěn)設(shè)爬車器并與軌道聯(lián)好，用不少于4根單體打壓柱，壓柱拴好防倒繩，并連接在頂板金屬網(wǎng)上，爬車器距頂板凈高不低于2.6 m。

2) 工作面縮前、后部刮板輸送機中間槽及機尾安裝順序為停電閉鎖—掐鏈—吐鏈—電機甩火—拆機尾電機、減速機—縮中間槽—裝車外運—安裝機尾電機、減速機。

3) 新溜尾處穩(wěn)好絞車，前后部溜尾拉運至適當(dāng)位置，等待安裝；從溜頭向溜尾用絞車將中部溜槽和鏈條逐節(jié)拉到爬車器處，并進行裝車。

4) 支架拆除及安裝：首先抽出61號、62號支架，然后在61號、62號支架后方各打“#”字型木垛，并由溜尾抽出89號過渡架布置在原61號支架位置；依次抽出63號、64號支架，然后在63號、64號支架后方各打“#”字型木垛，并由溜尾依次抽出88號、87號過渡架布置在原62號、63號支架位置。由溜尾抽出85號、86號支架作臨時掩護支架，依次從溜尾向溜頭方向抽出84號～65號等需要拆除的中間支架。每拆除一架，須及時用單體液壓支柱配合鉸接頂梁打扶兩排走向棚支護原支架空間頂板，排距0.8 m，柱距1.2 m。至最后一架，采取打木垛替代掩護支架的方式支撐頂板的方法預(yù)留好安全通道，將工作面所有支架全部抽出。

5) 利用調(diào)向滑輪牽引支架。

6) 拉支架前，先將支架抽出一個前后立柱的長度(后立柱到下一支架前立柱的位置)并旋轉(zhuǎn)90°調(diào)向。

7) 迎頭支架拉移后，掩護支架及時移架并升足勁，待撤支架拉一架掩護支架挪移一次。

8) 拖運支架前必須對現(xiàn)場進行安全確認；拖運過程中發(fā)現(xiàn)支架有歪倒、鉆底現(xiàn)象或阻力較大時，必須及時停機掛滑輪調(diào)整，滑輪可掛在支架前探梁上。

2.4 8406工作面設(shè)備、支架裝車

1) 準備好完好的專用平板車，將支架高度收縮到最小狀態(tài)，用絞車將平板車運送到裝車器處，把平板車用專用銷子與裝車器聯(lián)好；并用木料把平板車墊好，防止裝車時車輛掉道。

2) 用JSDB-16雙速回柱絞車將支架拉上爬車器，并用單體輔助調(diào)正支架。

3) 支架裝車后及時清理浮煤雜物，支架工負責(zé)將裝車時支架尾梁、立柱、側(cè)護板、前探梁的千斤頂全部收緊，收緊后支架寬度不得大于1 500 mm，降柱后支架高度不得高于2 000 mm，以防支架超高，造成外圍運輸困難。

2.5 8406工作面支護及回料

1) 迎頭支護。支架抽出后用單體支柱、鉸接頂梁及時在老塘側(cè)至少打兩排抗山支護柱，間排距分別為1.2 m、0.8 m，每棵單體必須升足勁，并基本保持與頂板垮落后的巖體曲面垂直且?guī)в?～5°的退山角，防止動壓推倒支柱。當(dāng)連續(xù)拆除支架后，采取4～5排單體液壓支柱配合鉸接梁對剛拉出支架空間的頂板進行及時支護。

2) 工作面及材料道回料。工作面支架拆除、安裝過程中，要及時對切眼內(nèi)的鉸接梁、單體進行回收?；亓蠒r，先從外向里整改不正規(guī)的支柱，然后再由里向外回料，嚴格執(zhí)行先支后回的原則，回料時保證后路暢通。

3 工作面經(jīng)濟效益分析

為綜合研究8406孤島工作面開采的經(jīng)濟效益，對開采后可采出煤炭資源量、前期投入成本、利潤等進行了估算，見表2。

表2 8406采煤量

1) 8406工作面可采儲量。從表2可以看出，開采面積為86 594 m2(不含巷道出煤)，可采出煤炭量為75.8萬t，巷道出煤量為3.1萬t，合計可出煤78.9萬t。噸煤綜合平均售價按330元/t計算，總收入26 037萬元。

2) 8406工作面回采成本，見表3。

表3 8406工作面采煤成本單位：元/t

3) 8406工作面巷道掘進成本。8406綜放工作面走向長度為743 m，縮面處橫貫長度為40 m，工作面切眼長度為132 m、切眼寬度為普通巷道寬度的2倍，所以巷道總長度為1 790 m。掘進成本為411.7萬元，見表4。

表4 8406工作面掘進成本

4) 8406工作面設(shè)備安裝、拆除成本。8406工作面運輸、安裝費用(包括釘?shù)?、安裝絞車、支架、煤機、前后溜子、轉(zhuǎn)載機、膠帶及試運轉(zhuǎn))180萬元，后期拆除費用165萬元。合計安裝、拆除費用345萬元。

5) 8406工作面回采效益。8406工作面可采煤炭量為75.8萬t，巷道出煤量為3.1萬t，合計可出煤78.9萬t。噸煤綜合平均售價按330元/t計算，總收入：78.9萬t×330元/t=26 037萬元。8406工作面回采成本為：132.32元/t×78.9萬t=10 440萬元；掘進成本為：1 790 m×2 300元/m=411.7萬元；安裝、拆除成本為：180萬元+165萬元=345萬元。8406工作面合計成本為11 196.7萬元。8406孤島工作面回采效益為：26 037萬元-11 196.7萬元=14 840.3萬元。

5 結(jié) 語

首先，8406為刀把子工作面，生產(chǎn)中實現(xiàn)了安全、高效縮短工作面施工工藝，取得了較好的效果，提高了資源回收率，對特殊條件下不等長工作面的快速縮面技術(shù)進行了一次有益探索，并積累了豐富的經(jīng)驗。其次，拆除過程中的支護方式安全可靠，保證了工作面正?；夭伞?/p>