复杂地质条件下综采工作面安全高效技术研究

陈志涛

（河南省煤矿安全培训中心，河南 郑州 450000）

摘要：为提高平煤股份十矿己16―22320工作面下分层薄煤层采面安全高效生产技术问题，采用综采机械化回采工艺，通过加强采面的顶板管理、机头、机尾的顶板管理，确保实现正规循环，经过试验：己16―22320综采工作面正规循环率达到93%，原煤月产量保持在5.8万吨以上。为复杂地质条件下分层薄煤层综采工作面实现高产高效提供可供借鉴的经验。

关键词：复杂地质；下分层；综采技术；安全高效；研究

中图分类号：TD823.21+3 文献标识码：A文章编号：1673-0992（2011）04-0120-02

平煤股份十矿是一座年产300万t以上的大型矿井，井田东西走向长4.5Km，南北倾斜长7.0Km，含煤面积31.5Km2，地质储量为2.5亿吨。目前开采深度达1000米，井田范围内煤层瓦斯含量和瓦斯压力明显增大，矿山压力显现明显。随着开采年限的增加，可采储量不断减少，十矿主采水平二水平已进入下分层开采阶段，布置的工作面大部分是下分层薄煤层工作面，三水平正在建设之中。受地质条件限制，下分层薄煤层综采工作面的顶板、机电事故较多，工作面单产和工作效率较低，生产形式严峻。加强下分层薄煤层综采工作面顶板管理，提高开机率，实现复杂地质条件下分层薄煤层综采工作面安全高效回采，对缓解采掘接替紧张有重要意义。

1 概况

1.1 工作面位置及地质条件

己16―22320工作面位于己二采区通排下山上部，东靠己二北部总回风、大斜井皮带机尾及－320南石门，西至26勘探线，南邻己16―22300采空区，北为己15―24020（上）采空区，上覆己15―22320采空区。工作面所采煤层为己16煤层，煤层厚度为0.5米～2.0米，一般为1.5米左右。己16煤层的伪顶为0.3～1.0m的泥岩含碳质，较软易冒落，其上为0.1～0.5m的煤线，直接顶是0.1米～15米的砂质泥岩，中间夹薄层细砂岩，东薄西厚，其上为己15―22320采空区，再上为条带细砂岩加己14煤层，及老顶砂岩。直接底是1.0～5m的砂质泥岩夹薄层细砂岩，其下为己17煤层，煤厚1.0～2.0m，再下为大于10m的砂质泥岩。该工作面位于原十一矿逆断层和牛庄逆断层之间及郭庄背斜轴部，次生构造较多。（见表1）

表1断层情况表

1.2 工作面设计参数的确定

根据采区几何尺寸及工作面的地质条件和上分层工作面的采长，达到从分发挥综采生产能力强的特点，减少搬家倒面的次数，降低万吨掘进率的目的。结合以往薄煤层综采工作面的参数，确定己16―22320工作面采长180m，走向长度1102m。

工作面为下分层工作面，采用内错式布置，即风、机巷分别布置在上分层工作面的内侧，留设10m区段煤柱。风、机均沿己16煤层顶板布置，支护形式采用U型钢拱形棚子支护。

2综采支架及配套设备选型

采煤机选型

根据工作面设计生产能力及煤层厚度、倾角，借鉴其它薄煤层工作面设备型号，选择的采煤机最大、最小采高切割能力等都要与工作面的条件相符。确定选用MG2*100/456-QWD电牵引采煤机。

液压支架选型

根据工作面煤层厚度，结合下分层工作面顶板破碎的特点，按及时支护的方式与刮板输送机、采煤机配套，在实际生产中可以超前移架，使支架顶梁抵住煤壁，防止片帮、掉顶。确定选用ZY4000-10/20型掩护式液压支架。

刮板输送机选型

根据与采煤机、液压支架的型号，借鉴其它薄煤层工作面设备型号，确定选用采煤机、液压支架相配套的SGZ-764/500软启动运输机。

转载机选型

根据工作面的生产能力、工作面日推进度，借鉴其它下分层工作面巷道压力大，变形严重的特点，选用SGW-40T转载机。

3综采工作面生产技术管理

根据各工序的影响因素，确定影响工作面正规循环的工序为过机头、机尾和采面移架，通过加强采面的顶板管理、机头、机尾的顶板管理，确保实现正规循环。

3.1 工作面破碎顶板管理工艺

1）及时支护。采煤机割煤后不超过5架的距离内，及时移架，距采煤机10架距离推移运输机。再次移架使支架前梁抵紧煤壁，防止出现空顶现象。

2）超前支护。针对正常移架期间，出现不能维护破碎的顶板或严重的煤壁片帮现象。采煤机割煤前超前移架使支架顶梁抵紧煤壁，不留端面距，减小顶板面积。

3）带压擦顶移架。移架时单体液压支柱配合移架，使支架仍保持一定的工作阻力，顶梁贴紧顶板带压擦顶前移，以减轻移架时顶板岩层的活动，降低由于移架造成的顶板破坏程度。

4）支架前梁上方架走向梁支护。在煤壁靠顶板处掏一梁窝，将走向梁一端架在煤壁上，一端架在支架的顶梁上。如果煤壁容易片帮，则煤壁上不适宜或不能掏梁窝，可在煤壁侧打一临时贴帮柱走向梁的一端架在贴帮柱上。让支架在走向梁的掩护下前移。

5）支架前梁下固定前探梁。当顶板破碎严重漏矸、片帮严重时，在煤壁靠顶板处难以掏梁窝，支架不易降落，走向梁难以假设到支架的顶梁上时，架前探梁超前支护顶板。

3.2 风、机巷替棚及三角区管理

1）安排专人在八点准备班在风、机巷进行替棚作业，保证每班在风、机巷各替4棚，剩余棚子的替棚工作由两个出煤班在生产期间完成。

2）风、机巷端头按支护设计布置抬棚，三角区的支架尽量顶住煤墙，减少端面距，若端面距较宽超过规定时，要在支架上打探板或探梁，要求一头担在支架顶梁上，另一头打上单体柱，并用竹笆小板将顶封严。

4劳动组织

4.1 作业方式

工作面采用“三八”制的作业方式，两班出煤，一班准备。准备班进行设备检修、风巷运料、机巷掐顺槽转载机、风、机巷替棚。

循环方式采用正规循环作业，循环进度0.6 m，平均采长180.1m，日循环8个，日进度4.8m。

4.2 工作面日生产能力Q（t/d）分析

Q=n.l.s.h.γ.c

=8×180.1×0.6×1.5×1.31×（1+15%）

＝1988t

式中：n―日循环个数， 8个

l―工作面采长，180.1m

s―循环进度（截深），0.6m

h―采高，1.5m

γ―煤体容重，1.31t/m3

c―涨吨煤系数，15%

5 回采各工序关系及影响因素分析

实行正规循环作业时工作面合理的生产组织，是提高工作面单产的一项重要措施。综采工作面就是“割煤、推溜、移架”工序周而复始的采煤过程，由于工作面生产的地点、空间的特殊性，确定每一个循环各工序先后关系。根据以往经验，确定各个工序所需时间及影响因素。

6 结论

己16－22320综采工作面通过改进支护及操作方法，采取切实可靠的顶板管理措施，加强生产管理。减少顶板、机电事故对回采的影响，改善了作业人员的工作条件，确保了回采的安全，使该综采工作面正规循环率达到93%，原煤月产量保持在5.8万吨以上。为复杂地质条件下分层薄煤层综采工作面实现高产高效提供可供借鉴的经验。

作者简介：陈志涛，男（1973―），河南平顶山人，工程师，1995年毕业于湖南湘潭矿业学院采矿工程系通风与安全专业，长期从事煤矿通风技术研究及安全监察工作，现任河南省煤矿安全培训中心副主任。

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