“三软”煤层大倾角工作面回采技术与应用

【摘 要】本文分析了在顶软、底软、煤软的“三软”条件下，煤层倾角大于35°的工作面管理的难点、重点及操作要求。某矿4330工作面在初放及回采期间，没有发生冒顶、推棚、伤人事故，取得了较好的经济效益。为类似条件工作面的安全开采提供借鉴经验。

【关键词】大倾角；“三软”煤层；顶板管理

0 前言

在顶软、底软、煤软的“三软”条件下，煤层倾角大于35°的炮采工作面，在生产管理和安全管理上难度很大。首先是煤、矸的自溜性强，冲击力大，易于发生飞块伤人、冲倒支架、老塘窜矸、堵塞下出口等事故。其次是煤层顶板正压力小，下滑力较大，支架稳定性差，易造成推棚冒顶。另外工人的操作、行人、运料也十分不便。以下介绍某矿实现“三软”煤层大倾角工作面安全回采的经验。

1 概况

某矿4330工作面位于矿井一240m水平43采区上部。该工作面水平标高-164～-94m，垂高70m，煤层厚度在0.26～3.5m之问，平均煤厚1.88rn，煤层倾角在30―40°之间，平均35°；工作面走向长790m，倾斜长度100m，直接顶为泥岩、粉砂岩，平均厚7.26m，底板为泥岩粉砂岩，平均厚3.25m。工作面采用走向长臂后退式回采，全部垮落法管理采空区，工作面以风镐、手镐落煤为主，放炮落煤为辅，刮板机运输，此面属典型的“三软”大倾角工作面。

2 支护原则

支护参数和支护形式满足“护”、“稳”、“控”3个方面的要求：

护：顶板管理l二采取“支”、“护”相结合，以“护”为主的措施最大限度地消除片、抽、漏、冒事故。

稳：使支架有足够的稳定性，支护系统保持必要的刚度，支柱具有良好的增阻性能，杜绝推垮型冒顶事故的发生。

控：控制支柱钻底量，控制顶板离层和底板下滑，使顶底板处于良好的被支撑状态。

3 管理方法

3.1 工作面支护

（1）工作面基本支架采用2.5m单体支柱配合1.2rn金属铰接顶梁后定位走向直线棚“三、四”峒管理，棚距（500±50）mm。

（2）工作面在初次放顶时在末后两排支柱中间加打1排顺山挑棚（半圆木作梁，2.5m单体支柱作腿，1梁3柱）加强支护。挑棚要打成直线，排列严密，上下挑棚梁问用钯钉钉成整体，上、中2根挑棚腿垂直顶底板支设，最下1根挑棚腿向上得持5°的迎山角，以增加挑棚抗顶板下滑的能力。正常回采期间，不遇特殊条件（倾角>45°、构造、顶板破碎、周期来压）不支设挑棚。

（3）工作面采用800mm×400mm的竹笆片，长I400mm，Φ50mm的塘材棍过顶，要求每棚≥6根塘材棍，双竹笆片过顶，竹笆片间压茬 ≥100mm，并且要过均匀。

（4）支设支柱前要先在底板上挖出深度≥200mm柱窝，在柱窝里放上巾Φ300mm柱鞋后，方可在柱鞋上栽设支柱，以减少升柱时柱根和底煤的下滑。

（5）为方便行人和防止底煤松软下滑，沿工作面推进方向每2棵支柱之问用塘柴捆或方木设置脚手板。

（6）单体支柱必须棵棵穿00In/n的铁鞋，在装面和初放期间及正常生产期间，要求单体支柱初撑力90kN/棵。

3.2 煤壁顶板管理

（1）工作面初采五峒严禁放炮，全部手镐、风镐落煤，初次放顶期间只放震动炮，正常生产情况下工作面上半帮煤体较软仍以风镐落煤为主，下半帮以爆破落煤为主，每次起爆5m。要控制打眼角度，装药量≤0.5kg/眼，以减少放炮对顶板的震动，保持顶板的完整性。

（2）放炮后根据顶板条件及时维护顶板，由上向下挂梁，支设临时点柱，在每茬的最下一棚临时点柱处用竹笆板从底向上设置护身板，护身板从底向上排严，防止煤矸下滑伤人。

（3）放炮后及时扶正被炮崩歪的支架。

（4）加强煤壁管理，发现煤壁有片帮迹象要及时超前管理，确保煤壁顶板完好，杜绝掉顶事故的发生。

3.3 老塘侧顶板管理

（1）回柱时挂单层大笆，将大笆从底到上挂严，防止老塘窜煤、矸。

（2）回出的支柱要全部带压打在末排支柱的棚档中间，实现全承载，以增加工作面支柱的整体支撑力和防止老塘煤、矸石窜人工作面。

（3）拉茬时打好拉茬柱，采用粗塘柴配合竹笆设置拉茬笆。’

（4）回柱时在本茬最上一棚用竹笆挡严设置护身板，防止上茬滚落矸石伤人。

3.4 上、下出口管理

（1）下出El倾斜长3.5m，超前工作面2.4m，采用2.5rn单体支柱和1.2m限位梁，1梁1柱走向直线棚进行管理，过顶、护底要求同工作面基本支架。

（2）上出13倾斜长2.5m，超前工作面1.2m，支护要求同下出口相同。

（3）加强风、机巷与工作面交界处底煤管理，底板要铺底梁，防止底煤松散、塌落。

（4）工作面放炮时，确保机巷车不能停止运转，防止放炮落下的煤堵塞下出口。

3.5 刮板机的管理

（1）移刮板机时，按从下向上的顺序移车。

（2）N板机的机头、机尾使用防滑戗柱。

（3）工作面每15节中部槽使用单体液压支柱打1棵戗柱，移刮板机时辅助使用戗柱防滑。

3.6 安全设施与安全管理

（1）“三板一绳”：①闸煤板：长度1.4m，宽度400mm，从煤壁向老塘沿走向设置，每20m设l块，以缓冲下滑煤块的冲击力和控制放煤时的煤量。②护身板：采煤时每茬的最下一棚在煤壁侧支设l棵临时支柱，用长竹笆板从底到顶挡严，以防煤矸下滑碰伤下茬作业人员；老塘侧回柱时在本茬最上一棚设置护身板（从底至上排严），防止上茬滚落矸石碰伤下茬作业人员。③脚手板：采用半圆木或塘柴捆沿工作面走向设置，以利于行人和有效护住底煤。④防倒绳：要求全部支柱都要用麻绳系在张紧的上下端头的钢丝绳上实现有效防倒。

（2）强化煤帮管理，遇构造、顶板破碎、片帮时及时超前管理，避免发生煤壁掉顶事故。

（3）强化矿压监测，不合格棚及时进行整改和次补液，确保支柱初撑力符合要求。

（4）单体支柱人井前必须棵棵试压检测，不合格支柱严禁人井使用。

（5）实行工程质量现场交接班制度，班班验收工程质量，不合格处及时整改。

4 操作技术

4.1 采煤操作

（1）采煤前要备好材料，观察好后路及周围环境，由上向下挂梁、支设支柱，正常情况下挂双梁后，必须支一柱，顶板破碎或来压时要随时挂梁随时支设单体支柱。

（2）采煤时上下茬要互相配合，采煤时，下茬不设好护身板，上茬不准干活。

（3）注液枪及风镐管路从人行道顶板敷设，严禁设在溜槽上。

（4）采煤时铰接顶梁的连接圆销要打紧，严禁脱销。工作面的水平销配齐，为防止因倾角过大铰接顶梁梁头向下调斜，使用时水平销要从下向上打紧。

（5）采高控制在2.2m，严禁超高回采。

4.2 回柱操作

（1）打好拉茬柱，清理好后路，不合格支柱补液整改，排除不安全隐患后，方可进行回柱操作。

（2）回收支柱和梁子前，必须要先拴牢拉紧后，方可回收，以防回下的铁料窜下伤人。

（3）回柱时如遇到顶板来压，要立即停止作业，待压力稳定后方可继续回柱工作。

（4）回柱不准和打眼、装药等工序平行作业。

5 结束语

采用以上管理方法实现了“三软”煤层大倾角工作面的安全回采，为其它矿井在类似采矿条件下开采管理提供了经验。4330工作面已安全实现初次放顶并顺利回采近600m，回采煤炭20多万t，最高月产2.8万t，初放及回采期间，没有发生冒顶、推棚、伤人事故，取得了较好的经济效益。