賈秀春 馬 明 閆春來

（山東省兗州市大統(tǒng)礦業(yè)有限公司，山東 兗州 273100）

1 概述

E3403 工作面為底分層工作面，面內(nèi)開采區(qū)域大部分已回采了二分層，上部為E3202、E3201、E3206 采空區(qū)，局部為實體煤區(qū)域（E3112 面未采區(qū)域）。受上部采面開采影響，E3403 工作面已開采區(qū)域剩余平均煤厚4.0 m，未開采區(qū)域煤厚為8.5 m。隨E3403綜放工作面推進(jìn)，回采至切眼延伸段后，工作面長度增加，隨后工作面長度逐步增加，需在軌道順槽增加液壓支架并延伸前后溜。

采用常規(guī)工作面安裝（機(jī)尾安裝過渡支架）及松動爆破頂煤的方法，將從以下幾個方面影響回收率：溜尾安設(shè)過渡支架后，工作面長度逐步增加，繼續(xù)增加液壓支架困難；溜尾安設(shè)過渡支架后，過渡支架進(jìn)入工作面后與中間支架及后溜不匹配，架后煤難以放出，且過渡支架與鄰近中間支架不匹配，頂板管理困難。直接安裝中間支架將造成機(jī)尾安裝電機(jī)、變速箱極其困難，回采期間移架、放煤困難。同時，煤層厚度不一，開采工藝變化大。

E3403 軌道順槽緊挨高鐵壓覆實體煤，礦山壓力顯現(xiàn)不明顯，頂煤無法破碎，全煤厚段頂煤回收率低。采用常規(guī)松動爆破頂煤方法，破碎頂煤厚度小，不利于頂煤回收。

2 煤體回收創(chuàng)新技術(shù)研究

2.1 工作面簡介

E3403 工作面采用三條巷道（軌道順槽和運(yùn)輸順槽、切眼）布置，分別為E3403 軌道順槽、E3403 運(yùn)輸順槽、E3403 切眼。該三條巷道均沿煤層底板掘進(jìn)，施工完畢后作為E3403 工作面進(jìn)風(fēng)、運(yùn)料等輔助運(yùn)輸之用。E3403 軌道順槽長度359.0 m，運(yùn)輸順槽長440.1 m，切眼長度136.9 m。

E3403 軌道順槽設(shè)計長度359.0 m，停采線外段在實體煤中掘進(jìn)，采用錨網(wǎng)支護(hù)，矩形斷面，巷道凈寬3600 mm,凈高2400 mm，凈斷面為8.64 m2。頂部為左旋無縱筋全螺紋鋼Ф16 mm 的錨桿，長度為2000 mm；幫部為左旋無縱筋全螺紋鋼Ф16 mm 的錨桿，長度為1500 mm。頂部錨桿的間排距為900 mm×900 mm，幫部錨桿間距為900 mm，誤差均為±100 mm。頂、幫部錨固長度均不少于700 mm，錨固力60 kN。幫部從頂板向下支護(hù)三排錨桿，第一排距頂板400 mm，第二排距第一排為900 mm，第三排距第二排為900 mm，均與幫垂直，誤差均為±100 mm。頂、幫部錨桿托盤均為120 mm×120 mm，厚度6 mm。

施工至F84-6 斷層后沿底施工，施工到位后拐彎95°53′施工E3403 軌道順槽（中段），E3403軌道順槽（中段）施工完畢后拐彎90°施工E3403軌道順槽（里段）。里段沿煤層底板掘進(jìn)，巷道斷面為梯形斷面，上凈寬為3000 mm，下凈寬3846 mm，凈高為2400 mm，凈斷面為8.22 m2。采用架棚支護(hù)與幫部打設(shè)錨桿作為永久支護(hù)，支護(hù)材料為礦用11#工字鋼，鋪設(shè)金屬網(wǎng)，采用木質(zhì)背板，棚距800 mm，扎角80°；幫部施工錨桿，布置在相鄰兩棚中間，共兩排，錨桿排距900 mm，采用Φ16 mm×1.5 m 左旋無縱肋螺紋錨桿。

E3403 運(yùn)輸順槽設(shè)計長度440.1 m，在停采線里沿煤層底板掘進(jìn)，巷道斷面為梯形，上凈寬3000 mm，下凈寬3846 mm，凈高2400 mm，凈斷面8.22 m2。采用架棚支護(hù)與幫部打設(shè)錨桿作為永久支護(hù)，支護(hù)材料為礦用11#工字鋼，鋪設(shè)金屬網(wǎng)，采用木質(zhì)背板，棚距800 mm，扎角80°；回采側(cè)幫部施工錨桿，布置在相鄰兩棚中間，共兩排，錨桿排距900 mm，采用Φ16 mm×1.5 m左旋無縱肋螺紋錨桿。

2.2 提高煤炭回收率研究

2.2.1 機(jī)尾安裝中間支架

為避免安設(shè)過渡支架對后溜及鄰近中間支架的影響，有利于架后放煤，溜尾段使用鋼梁配合單體液壓支柱支護(hù)頂板，確保頂板安全。

2.2.2 更換大電機(jī)

將后部刮板輸送機(jī)機(jī)頭小電機(jī)（90 kW）改造成大電機(jī)（160 kW）配合液力耦合器連接機(jī)頭。對后部刮板輸送機(jī)機(jī)尾、機(jī)頭進(jìn)行改造，將后部刮板輸送機(jī)機(jī)尾的電機(jī)、變速箱拆除，將機(jī)尾更換為簡易機(jī)尾，減少后溜運(yùn)行阻力，保證機(jī)尾區(qū)域支架正常放煤。更換機(jī)尾后，增加機(jī)尾2架支架的煤炭回收。

2.2.3 深孔與淺孔松動爆破技術(shù)

E3112 軌道順槽與E3403 軌道順槽之間的全煤厚區(qū)域，深孔爆破藥卷很難裝入底部，E3403 綜放工作面繼續(xù)回采期間，E3112 軌道順槽下方至溜尾段為全煤厚，頂煤厚度達(dá)6.0 m。E3112 軌道順槽下方煤層厚度約3.5 m，E3112 軌道順槽與E3206 運(yùn)輸順槽之間存有寬約3 m 的煤柱。為最大程度地提高頂煤回收率，采取厚煤層區(qū)域（工作面自E3112軌道順槽下方向溜尾方向約1.5 m 起至溜尾，按頂煤厚度約6.0 m 打眼）深孔爆破、中厚煤層區(qū)域（切眼延伸段其他位置為中厚煤層區(qū)域，按頂煤厚度約3.5 m 打眼）淺孔爆破的方式破碎頂煤。

（1）炮眼布置位置。切眼延伸段內(nèi)炮眼在每兩架支架架間布置，間距為1.25 m，排距1.26 m，炮眼布置誤差±0.1 m，打眼位置在前部刮板輸送機(jī)電纜槽前方對應(yīng)處兩支架之間位置（距離煤壁0.8～1.2 m 位置）。工作面自E3112 軌道順槽下方向溜尾方向約1.5 m 起至溜尾段，按厚煤層進(jìn)行深孔爆破破碎頂煤。眼孔起始位置距離煤壁0.8～1.2 m位置。結(jié)合工作面切眼長度及安裝支架數(shù)量，每班松動爆破范圍需根據(jù)推進(jìn)速度確定。如兩支架間頂部煤體破碎、支架間隙較小或其他因素影響打設(shè)炮眼時，炮眼距煤壁距離、角度及深度等參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。若現(xiàn)場爆破效果較差，頂煤破碎不完全，需調(diào)整炮眼與煤壁的距離及爆破排距，每推進(jìn)約1.0 m 松動爆破一次。

（2）爆破參數(shù)。深孔每孔裝9～10 卷煤礦許用二級水膠炸藥(含3 個雷管)，淺孔每孔裝3～4 卷煤礦許用二級水膠炸藥(含1 個雷管)。炸藥直徑27 mm，長約400 mm，藥卷重量300 g。采用正向裝藥將腳線用軟管引至孔外進(jìn)行串聯(lián)（孔內(nèi)串聯(lián)），6 根雷管腳線在PVC 管（或聚乙烯管）內(nèi)串聯(lián)后，自軟管內(nèi)穿過至炮眼外。淺孔裝藥結(jié)構(gòu)及聯(lián)線方式：采用正向裝藥；為避免裝藥期間腳線受損，可將雷管腳線自軟管內(nèi)穿過至炮眼外進(jìn)行串聯(lián)。使用內(nèi)徑30 mm、壁厚1 mm 的PVC 管（或聚乙烯管）包裹水膠炸藥，PVC 管（或聚乙烯管）未裝藥段全用炮泥封堵。炮眼要用黃土炮泥或水泥藥卷（使用前需用水浸泡40～120 s）封滿封實。深孔雷管及起爆方式使用煤礦許用毫秒延期同段電雷管3 發(fā)/孔，每3 卷炸藥包含一個電雷管（最后3～4 卷包含一個電雷管）。淺孔雷管及起爆方式使用煤礦許用毫秒延期同段電雷管3 發(fā)/孔，每3～4 卷炸藥包含一個電雷管。在E3403 軌道順槽超前外50 m 范圍內(nèi)將炸藥裝入PVC 管（或聚乙烯管）內(nèi)。使用專用礦用發(fā)爆器起爆。工作面爆破時，一次起爆不超過80 發(fā)雷管。厚層（頂煤厚度約6.0 m）、中厚層（頂煤厚度約3.5 m）不可與薄層區(qū)域（頂煤厚度約1.5 m）一起連線爆破。因雷管腳線長度不足，需人工延伸雷管腳線。為避免腳線受損，需利用16#扎絲或磁鐵配合金屬，將施工線穿過軟管，再利用施工線牽引將腳線自軟管內(nèi)穿過，并將其與雷管腳線連接。炮眼角度垂直頂板向老塘方向傾斜約20°打設(shè)。裝藥期間，除調(diào)架等與裝藥密切相關(guān)的工作外，20 m 范圍內(nèi)嚴(yán)禁從事其他工作。在裝藥區(qū)域兩側(cè)距裝藥地點(diǎn)不小于3 m 處拉線警戒。為最大程度地提高回收率，回采前在切眼延伸段支架立柱前方位置先淺孔大角度爆破創(chuàng)造自由面；再在距煤壁0.8～1.6 m 位置打眼進(jìn)行深孔爆破，將切眼延伸段煤層與后方煤層斷開。淺孔大角度爆破時，炮眼深度2.0～3.0 m，角度55°～70°；深孔爆破時炮眼深度5.0～5.5 m，角度70°～85°。為避免爆破影響切眼延伸段平移支架，可提前將炮眼打好，待切眼延伸段安裝支架后再進(jìn)行爆破。淺孔使用PVC 管（或聚乙烯管）時，因長度不同需使用鋼鋸等鋸開管路。藥卷裝入PVC管（或聚乙烯管）完成后，在專職爆破工指揮下由不少于兩人抬運(yùn)。

3 效果分析

（1）采取機(jī)尾安裝中間支架和深孔淺孔爆破的方法有效地對該工作面特殊區(qū)域煤炭資源進(jìn)行了有效回收，保證安全的前提下提高了煤炭資源回收率。

（2）采用以上多種方式后，特殊區(qū)域全煤厚段（頂煤大于4.0 m 區(qū)域）約2 萬t 煤體全部回收，經(jīng)濟(jì)效益明顯。