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)，該工作面內(nèi)2#煤煤層厚度變化較大，工作面里段煤層厚度達(dá)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。工作面里段放頂煤開采期間，同時(shí)受斷層、大傾角俯采、近沖積層、機(jī)尾加架以及大角度調(diào)采機(jī)頭等因素影響，給工作面開采帶來極大困難。在實(shí)際回采過程中，根據(jù)過往開采實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，逐項(xiàng)解決回采難題，為復(fù)雜條件下放頂煤開采工藝的安全實(shí)施，積累了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】放頂煤；開采工藝；實(shí)踐

中圖分類號(hào)： TD823.49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）11-0190-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.11.083

【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 thickness of coal seam in the 2# coal seam varies greatly in this working face，the thickness of the coal seam in the working face reaches more than 4.5m，the fully mechanized coal caving process is exploited，the thickness of the coal seam in the outer section is 2.6～3.5m，and the fully mechanized mining technology is used. During the mining of top coal caving in the working face，it is also affected by the factors such as fault，large dip angle，near impact deposit，tail addition and large angle stopper，which bring great difficulty to the working face mining. In the process of actual mining，according to the experience of past mining practice and the actual situation in the field，the problem of recovery is solved item by item，and valuable practical experience has been accumulated for the safety implementation of the caving coal mining technology under complex conditions.

【Key words】Caving coal；Mining technology；Practice

1 工作面概況

1721工作面位于南翼2#煤三采區(qū)，F(xiàn)13斷層及DF7-7斷層之間，切眼沿15m沖積層防塌煤柱線布置。該區(qū)域內(nèi)煤層傾角最小13°，最大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(biāo)高在-200～-50m之間，對(duì)應(yīng)地面為曹章村東南、西油村正南，標(biāo)高在+103～+116m，地面大部為耕地。本區(qū)域?yàn)槠卟蓞^(qū)掘進(jìn)新區(qū)，水文地質(zhì)條件較為復(fù)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)1723工作面、1724工作面掘進(jìn)過程中工作面涌水量情況，預(yù)計(jì)該工作面在掘進(jìn)過程最大涌水量為60m3/h，正常涌水量為15m3/h。

1721工作面初采為近沖積層下大俯斜、大比例機(jī)頭調(diào)采，回采期間出現(xiàn)采煤機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)、綜采支架下滑、失穩(wěn)、前傾；后部運(yùn)輸機(jī)前傾漂溜，接煤效果較差，運(yùn)輸能力下降。另外，受沖積層影響，推進(jìn)20m后，機(jī)頭段頂板出現(xiàn)淋水，機(jī)頭變短等一系列問題。在認(rèn)真分析了工作面三機(jī)受力狀態(tài)、工況變化的基礎(chǔ)上，及時(shí)采取優(yōu)化工作面?zhèn)涡辈贾脜?shù)，改造工作面機(jī)組、溜子裝煤裝置等措施，有效的解決了大角度俯斜狀態(tài)下 “三機(jī)”下滑、失穩(wěn)及機(jī)頭控制問題，首次實(shí)現(xiàn)大比例調(diào)采工作面機(jī)頭37°。

2 回采期間安全技術(shù)措施

2.1 安裝工作打好提前量，為工作面順利推進(jìn)打好基礎(chǔ)。

安裝期間為保證工作面由平巷逐漸變?yōu)楦┎?0°期間正?；夭?，在工作面擴(kuò)切眼期間將工作面前溜安裝區(qū)域施工為下山15°左右，做好俯采準(zhǔn)備。為防止初采期間俯采角度大，工作面支架推移桿角度難以與前溜同步，造成支架推移桿蹭底或別死等問題，提前將部分變角較大區(qū)域推移桿與溜子軟連接，推溜期間采用單體配合，保證支架順利過渡。由于工作面大角度調(diào)采機(jī)頭近140m，為保證機(jī)頭正常接煤，掘進(jìn)期間沿調(diào)采軌跡，將機(jī)頭調(diào)采段分為三段，由于轉(zhuǎn)載機(jī)長(zhǎng)達(dá)50m，且各固定節(jié)為螺栓連接，彎曲變形量較小，過彎期間需要抹角工程量較大，因此將里段三段巷道改為溜子運(yùn)輸，方便調(diào)采期間正常接煤及裝載。

2.2 改善工作面三機(jī)工作狀態(tài)，解決大角度俯采各項(xiàng)問題。

由于工作面切眼沿煤層走向布置，工作面俯采角度較大，工作面最大俯采角度近40°。在工作面推進(jìn)過程中出現(xiàn)以下問題：采煤機(jī)達(dá)不到俯采期間實(shí)際需要割底量，出現(xiàn)破頂留底現(xiàn)象；采煤機(jī)向煤壁傾斜，截割期間阻力較大；移前溜時(shí)前溜易出現(xiàn)前翻，運(yùn)輸時(shí)裝煤效果較差；工作面后溜前傾，煤矸鉆入溜底造成后溜起伏，影響接煤效果。

針對(duì)工作面出現(xiàn)的各種問題，結(jié)合我礦原有生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，采取以下應(yīng)對(duì)措施：

①局部俯采傾角大，采煤機(jī)割底量達(dá)不到區(qū)域，采取人工超前臥底彌補(bǔ)割底量，單次臥底量不大于300mm。人工臥底不僅能夠滿足較大俯采角度割底量，而且能夠?qū)崿F(xiàn)小臺(tái)階式推進(jìn)，減小溜子俯采傾角，緩解了機(jī)組向煤壁傾斜分力，效果較為明顯。

②針對(duì)前溜易翻問題，采取每間隔5架設(shè)置一處單體壓溜，單體尾端支撐在支架頂梁上，當(dāng)俯采角度增大，前溜出現(xiàn)前傾跡象時(shí)，在推溜前升緊壓溜單體，配合移溜工序的進(jìn)行。

③為保證工作面俯采角度與煤層傾角一致，在推移桿上加設(shè)單體配合移溜。單體超前用力，與推移桿呈70～80°支撐角度，移溜前單體加壓推移桿，使移溜期間推移桿向斜前方移動(dòng)，保證移溜一次到位。

④由于后溜與支架間采用大鏈軟連接，因此受俯采傾角影響，后溜易出現(xiàn)前傾問題，溜底躥渣后更加重溜子前傾角度。為解決問題，采取兩項(xiàng)措施，首先利用檢修班時(shí)間設(shè)置專人在架間清理后溜底部積壓煤矸，其次在后溜前加設(shè)鏟煤板，防止拉后溜時(shí)溜前堆煤，影響后溜狀態(tài)。

2.3 優(yōu)化推進(jìn)方案，實(shí)現(xiàn)大比例調(diào)采

由于工作面切眼沿15m沖積層煤柱線布置，工作面初采期間需要按1：5比例調(diào)采機(jī)頭140m，調(diào)采角度近40°。在大比例調(diào)采期間，受工作面大角度俯采影響，支架狀態(tài)較差，臨近機(jī)尾段出現(xiàn)擠架咬架問題；放頂煤調(diào)采期間，工作面前后溜機(jī)頭與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接關(guān)系不同，且工作面調(diào)采期間，支架與前后溜調(diào)整不順時(shí)，易出現(xiàn)擠壓別死問題；受沖積層影響，機(jī)頭調(diào)采20m后，工作面臨近機(jī)頭段出現(xiàn)頂板淋水，并隨工作面推進(jìn)，淋水不斷增大，且運(yùn)輸巷端頭頂板經(jīng)浸水后出現(xiàn)下沉跡象。

針對(duì)工作面調(diào)采期間出現(xiàn)的各項(xiàng)問題，主要采取以下措施：

①工作面推進(jìn)過程中每天約推進(jìn)2刀，每天均要求機(jī)組跑一次通刀，在通刀過程中，調(diào)整支架走向，保證前后輸送機(jī)與支架間為順向平行關(guān)系。出現(xiàn)擠架咬架情況時(shí)，及時(shí)在臨近支架區(qū)域調(diào)整支架狀態(tài)，防止擠架咬架范圍擴(kuò)大。

②為保證前后溜與轉(zhuǎn)載機(jī)正常搭接，在安裝時(shí)將第一架向運(yùn)輸巷內(nèi)延長(zhǎng)500mm，但是在推進(jìn)過程中由于巷幫超前變形較大，機(jī)頭超前量較多，仍出現(xiàn)機(jī)頭變短的問題。為此，采取工作面超前擴(kuò)幫、適當(dāng)推進(jìn)機(jī)尾以及采取個(gè)別防滑千斤頂反拉等手段，保證輸送機(jī)正常出煤。

③針對(duì)頂板淋水并出現(xiàn)下沉跡象，在工作面內(nèi)采用吊掛風(fēng)筒布以及玻璃鋼水槽等措施，接住頂板淋水，保證作業(yè)人員作業(yè)環(huán)境。另外，在工作面淋水較大區(qū)域設(shè)置集水坑，并安置風(fēng)泵及排水管等排水裝置，保證工作面內(nèi)積水及時(shí)排出。由于運(yùn)輸巷內(nèi)淋水較大，積水沖刷巷道底板，水煤較多，為此，在運(yùn)輸巷內(nèi)每50m設(shè)置一處沉淀池，將積水沉淀后，再排至巷道水溝內(nèi)，防止出現(xiàn)大量水煤，影響排水能力。當(dāng)運(yùn)輸巷頂板出現(xiàn)下沉跡象時(shí)，為保證頂板支護(hù)強(qiáng)度，在運(yùn)輸巷切頂排排設(shè)木垛支護(hù)，輔助切頂，并防止采空區(qū)頂板出現(xiàn)突然性垮冒，另外，將超前支護(hù)由20m，延長(zhǎng)至30m～40m，一梁三柱長(zhǎng)度延長(zhǎng)至20m，支護(hù)效果較好。

2.4 優(yōu)化支護(hù)方案，保障頂板安全

在工作面初采期間，受沖積層影響，初次來壓步距大約為20～30m左右。由于工作面為大比例調(diào)采機(jī)頭，因此來壓范圍由機(jī)頭向機(jī)尾逐漸延伸，機(jī)頭段頂板跨落后，臨近架段頂板受跨落沖擊力較大，工作面煤壁及超前煤層頂板有明顯應(yīng)力集中現(xiàn)象，煤壁出現(xiàn)破碎、片幫現(xiàn)象，頂板出現(xiàn)放炮、局部下沉跡象，運(yùn)料巷超前30m段，巷幫以及底板也出現(xiàn)明顯變形，單幫變形量在500mm左右。

針對(duì)頂板來壓情況，主要采取以下措施應(yīng)對(duì)：

①工作面移架期間，堅(jiān)持帶壓移架，避免大幅度降支架后頂板出現(xiàn)下沉，將支架壓死現(xiàn)象。

②針對(duì)片幫范圍較大區(qū)域，及時(shí)拉超前支架，打開伸縮梁以及護(hù)幫板支護(hù)煤壁。當(dāng)片幫深度較大時(shí)，在架前施工單體配π型鋼或鉸接頂梁進(jìn)行支護(hù)。

③當(dāng)初次來壓時(shí)，為應(yīng)對(duì)頂板切頂沖擊力，在相鄰5架范圍內(nèi)，在支架前梁下加設(shè)單體支護(hù)，防止支架立柱長(zhǎng)時(shí)間受力造成崩柱、漏液?jiǎn)栴}，保證支護(hù)質(zhì)量。

④為應(yīng)對(duì)運(yùn)料巷超前變形量較大問題，將超前支護(hù)長(zhǎng)度由初采時(shí)30m，延長(zhǎng)至40～50m，將一梁三柱距離延長(zhǎng)至30m，另外，采取人工臥底、擴(kuò)幫的措施，保證正常安全出口尺寸。

⑤在調(diào)采推進(jìn)過程中，機(jī)尾需要加設(shè)3個(gè)支架，為保證就位支架空間，提前在工作面幫擴(kuò)架窩，將支架安放在支架窩內(nèi)，并升緊升牢支架，保證機(jī)尾端頭以及就位支架段頂板支護(hù)質(zhì)量。

通過采取一系列措施，使1721放頂煤工作面，順利實(shí)現(xiàn)了臨近沖積層下大角度調(diào)采工藝，成功調(diào)采近140m，為我礦同等條件下回采，積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。