浅析复杂地质条件下薄煤层综机开采创新技术

摘 要: 浅析薄煤层不规则工作面设计布局、生产组织程序、调采技术工艺。

关键词:对拉；旋转；调采；薄煤层

中图分类号：F407.1文献标识码： A 文章编号：

淮北矿区薄煤层也比较多，地质条件复杂，断层多，煤层厚度变化大，工作面布置常常受断层、矿井边界、火成岩侵人、冲刷带等影响，为减少巷道掘进工作量，减少资源丢失，缓解回采工作面接续紧张的被动局面，扩大薄煤层回采工作面的生产能力，在巷道布置、开采机械、采煤方法、回采工艺等开采技术上我进行了综合创新研究。一是在布置正规回采工作面困难且储量损失较大的情况下，将回采面布置成旋转、刀把、对拉或不规则形；二是根据煤层参数合理选择综采机械及支护设备，并采用采全高，严格跟顶跟底；三是加强边角煤柱、断层煤柱及巷道煤柱的回收力度；四是破除“综采工作面矩形巷道布置”的传统模式，将不同回采块段组合成具有回采价值的不等长面，并采用梯形对接技术、对拉技术，高档面采用沿空留巷技术等，创新“薄煤层综普采、旋转、刀把、对拉工作面开采技术”，取得了突破性进展和成效。

一、不规则工作面设计布局

1、工作面地质概况

某采区煤层为宽缓的单斜构造形态，厚0.8-2.3m，平均1.56m，倾角8-13º，平均10º；地质构造相对复杂，落差1.1-2.2m的断层有10多条，靠外段含一层0.1-0.3m的炭质泥岩夹矸。伪顶由厚度为0.2-1.8m的灰白色、钙质胶结、具斜层理的砂质泥岩组成，f=4；直接顶为厚度3.8m的砂质页岩，f=6-8；老顶由厚度为28m的灰白色、钙质胶结、具斜层理的中砂岩组成，f=8-10；直接底由灰黑色、泥质胶结、局部含0.2m炭质泥岩的砂质泥岩组成，厚度2-4m，f=4；老底由20-28m浅灰色、致密坚硬，成分为石英长石、具水平层理的中细砂岩组成，f=6-8。工作面正常涌水量20m3/h，最大40m3/h。瓦斯涌出量较高。

2、采面布局设计

工作面由于受断层的影响，布置了2个开切眼：外开切眼长度为54m，里开切眼长度为24m，随着工作面的推采，工作面长度将达到105m。为缓解回采工作面接续紧张的局面，取消高档普采，扩大薄煤层综采的适应性和生产能力，减少巷道掘进工作量，减少资源丢失。破除深部开采条件下“综采工作面长度界限及综采工作面无法进行对拉布置”的界限，将区内的两个综采面合二为一，组合成了倾斜长度达270m的薄煤层综采面，并将一工作面开切眼布置成倾斜型，进行大角度调采、综采和高档普采联合开采，另一面布置成梯形并与前者进行对拉。

3、设备选型配套

为充分利用现有设备，不增加投人，对现有采煤机、输送机、液压支架进行生产能力核定和改造。针对该工作面煤层平均厚度1.65m的实际情况，对采煤机机身进行改造，保证采高控制在1.65m以内；针对特殊条件下挑顶困难的情况，在保证端面距符合要求的前提下适当加长了支架联结销，并对输送机进行改造。巷道采用锚杆、锚笆和锚喷支护。

二、采面生产组织程序

①自下而上145m安装79架液压支架，上部机尾10m利用单体支柱配合铰接顶梁支护顶板，旋转调采机尾53º；边推采边缩工作面输送机尾及单体支柱、铰接顶梁，直到工作面达到145m长。②两面合二为一，提前将外开切眼的液压支架、工作面输送机安装好，待推采到另面外切眼时，进行对接，合二为一。③安装工作面输送机、液压支架、采煤机，并提前将需要延伸的液压支架、工作面输送机槽等按一定的步距贴轨道巷下帮摆放好。④机头在离停采线10m左右时开始调采机尾140m，工作面延长的部分利用单体支柱配合lm铰接顶梁进行支护；同样另面机尾在离停采线10m左右时开始调采机头60m，工作面延长的部分利用单体支柱配合lm铰接顶梁进行支护，然后工作面平行推进，直到停采线。

三、调采技术工艺

1、调采工艺方式

工作面下山运输，机头超前距离较大。为防止输送机和液压支架在推采过程中下滑，在安装过程中，人为地将液压支架和输送机调采。①调采比例的确定。合理地确定调采比例，对于保持工作面的工程质量，顺利达到调采目的是一个重要因素。依据调采公式选取调采比例：B=LK/D=120×0.75/15=6,其中L为工作面长；D为相距两次拉茬点的距离；K为顶板完整系数，顶板完整无变化取1，顶板变化越多系数越小。在此，工作面调采初期比例为1:6，即工作面上端头每推进lm，下端头推进6m，而推采后期随工作面长度的缩短调采比例缩小为1:3。以此为据，在工作面上端头推采至距施工道40m的位置时，即开始了该工作面的调采工作。②工作面直线推进。采面的直线性是决定工作面工程质量的优劣和安全生产的重要因素，这在高档工作面调采期间尤为重要，能否保持工作面的直线性，直接影响到调采工作面的成功与否。在此，工作面在调采期间必须硐硐拉线整修，拉线位置应选在接茬处下方15m较为适宜。如距接茬处较近，则易导致工作面接茬处刮板输送机弯曲度过大而影响工作面运输，如较远则会造成此处改棚量过多，不利于工作面顶板管理。③合理确定拉茬位置和压茬方式。接茬位置的确定，应选在顶板完整无变化地点，不得在断层破碎带或压力集中地带拔茬随档。为避免在工作面同一地点连续两次调整支架，即前后两次在接茬处不得在同一段工作面内重复。根据经验数据，可确定工作面前后相邻两次接茬位置相距不得低于15m，且必须处于顶板完整，支护正规的安全地点；接茬方式的选择。采取大茬压小茬的方式，先从工作面下端头开始，工作面每向前推采一硐，将接茬位置上移一次，直至工作面上端头，拉线取直工作面刮板输送机后，再重新从工作面下端头开始向上进行第2次循环的调采工作。如此循环反复，直至调采结束。

2、调采顶板支护

影响调采工作成功与否的另外一个重要因素，主要取决于对随茬处的顶板支护管理。随茬处的工作面刮板输送机前移宽度不均匀，这在采用单体支柱配铰接顶梁正悬臂支护的工作面，极易出现支柱支设不正规，顶梁出现倒悬臂而造成面前空顶距离增加，从而诱发面前局部冒顶的可能，这给工作现场留下安全生产的隐患。因此，对随茬处的顶板支护管理，主要采取以下几种措施：①工作面刮板输送机前移超过0.3m时必须及时支护，以防此处空顶面积过大，造成事故。②铰接顶梁出现等悬臂或倒悬臂时，必须在紧贴原棚位置上方重新独立支设一梁一柱，并在此基础上向采空区侧倒挂梁，支设一柱与原棚并列使用。采空区回柱时与原棚一并回出。③随茬处改棚宽度超过4m时，必须在工作面人行道往采空区切顶线上每4m保留宽度为0.6m的安全出口，保障回柱人员安全。

3、调采过程支护

①调采过程中工作面铰接顶梁始终垂直于煤壁，需要在工作面新一排支柱支设过程中及时调整顶梁的角度。②调采过程中始终在工作面轨道巷内准备一定数量的单体支柱和铰接顶梁，以满足工作面上、下端头和随茬处添棚的需要。③工作面刮板输送机上、下端在调采过程中及时缩、伸，以满足工作面运煤和行人的要求。④在调采过程中及时撤除上、下两巷超前维护，保持其滞后工作面切顶线不超过lm距离。

四、结语

该薄煤层工作面通过采取上述措施，安全顺利地实现了调采，两次工作面输送机和液压支架合茬准确且时间短，并杜绝了上窜下滑。工程质量动态验收达到优良标准，月度产量高，为完成全年任务创造了条件。

参考文献：

[1]王朝阳,等.薄煤层综合机械化开采工艺及配套设备的研究[J].煤炭科学技术,2005,3(3):66-69.