浅谈复杂地质条件下的薄煤层综采创新开采技术

[摘要]浅谈复杂薄煤层工作面的合理设计方法、合理组织生产程序、工作面实施调采工艺，以及基本采煤方法与回采工艺等内容。

[关键词]复杂条件；薄煤层；开采法；综合创新

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0096-01

1引言

煤矿地质条件复杂，断层多，煤层厚度变化大，工作面布置常受断层、矿井边界、火成岩侵人、冲刷带等影响的采煤工作面，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局面，可运用薄煤层综合开采创新技术，扩大其生产能力，实现资源的全部回收。具体就是在巷道布置、开采机械、采煤方法、回采工艺等开采技术上进行综合创新。布置正规回采面困难且损失较大，可将回采面布置成旋转、“刀把”、对拉或其它不规则形；根据煤层参数合理选择综采机械及支护设备，并采用一次性采全高方式，严格跟顶跟底；强化边角煤柱、断层煤柱及巷道煤柱的回收；打破“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工作面，采用梯形对接技术、对拉技术等。

2复杂薄煤层工作面的合理设计

1）工作面合理设计。煤层平均厚度为1.5m左右时，若受断层影响，可布置2个开切眼。随着工作面的推进，长度达到100m以上时，可布置正规开切眼。在扩大薄煤层综采的适应性和生产能力时，要充分减少巷道掘进工作量，降低资源丢失。有些工作面可以大量改造成薄煤层综采工作面，并打破深部开采条件下“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，可将两个综采工作面合二为一，组合成倾斜长度大的薄煤层综采面。开切眼可布置成倾斜型，进行大角度调采、综采和高档普采联合开采，并用对拉形式开采。

2）设备配备合理选型。在不增加设备投入的情况下，可以充分利用现有设备，对采煤机、工作面输送机、液压支架进行生产能力核定及改造；对工作面煤层平均厚度1.5m以上的，可对采煤机机身进行改造，以保证采高控制在现有煤层厚度以内；针对采煤机在特殊条件下挑顶困难的情况，可在保证端面距符合要求的前提下适当加长支架联结销，并对工作面输送机进行改造，巷道采用锚杆、锚笆和锚喷加强支护。

3合理组织生产程序

1）工作面安装。工作面自下而上安装架液压支架，上部机尾可利用单体支柱配合铰接顶梁支护顶板；边推采边缩工作面输送机尾及单体支柱、铰接顶梁，直到工作面达到设定长。安装工作面输送机、液压支架、采煤机，将需要延伸的液压支架、工作面输送机槽等提前准备好，按一定的步距贴风巷下帮摆放好。

2）工作面合并开采。对临近便于合并开采的工作面，可以尽量合并进行，以减少掘进、搬家等工作量，从而提高工作效率。可提前将外开切眼的液压支架、工作面输送机安装好，待工作面推采到外切眼时，进行合茬。

3）工作面的推进。机头在离停采线10m左右时开始调采机尾，工作面延长的部分可利用单体支柱配合铰接顶梁支护。如此进行，使工作面平行顺利推进，直到停采线。

4工作面实施调采工艺

4.1调采工艺方式

针对一些工作面下山运输，机头超前距离较大的问题，为防止工作面输送机和液压支架在推进过程中下滑，可在安装过程中，人为地将液压支架和工作面输送机进行调采。

1）调采比例的确定。合理地确定工作面的调采比例，对于保持工作面的工程质量，顺利达到调采目的不可忽视。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。调采初期比例可选为1：6，即工作面上端头每推进1m，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。如此顺序，在工作面上端头推采至距施工点40m的位置时，可以开始工作面的调采。

2）工作面直线推进。采煤工作面的直线性是决定工作面工程质量的优劣和安全生产因素，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。因此，工作面在调采期间必须用拉线整修，拉线位置应选在接茬处下方15m较为适宜。若距接茬处较近，则易导致工作面接茬处刮板输送机弯曲度过大影响工作面运输；较远则会造成该处改棚过多，不利于工作面顶板管理。

3）确定拉茬位置和压茬方式。①接茬位置确定。正确的拉茬位置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。据此，可以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。②接茬方式的选择。在接茬方式上采取大茬压小茬的方式，可先从工作面下端头开始，工作面每向前推进一硐，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次循环调采。如此循环往复，直至调采终止。

4.2调采顶板的支护

影响调采的另一因素就是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，顶梁出现倒悬臂造成面前空顶距离增加，从而诱发面前局部冒顶的可能性，给现场留下隐患。随茬处顶板支护管理的有效措施：①工作面刮板输送机前移超过0.3m时必须及时支护，以防空顶过大。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，并向采空区侧倒挂梁，支设一柱和原棚并列使用。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保留一宽度为0.6m的安全出口，以保障回柱人员的安全。

3.3调采过程的支护

1）调采过程中的支护。工作面铰接顶梁要始终垂直于煤壁，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；要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。

2）刮板输送机伸缩距离得当。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。

3）两巷超前维护。在调采过程中要及时撤除上、下两巷超前维护，保持其滞后工作面切顶线距离不超过1m。

5采煤方法与回采工艺

1）采煤方法。对拉工作面可采用走向长壁后退式采煤法，用全部垮落法管理顶板。

2）采煤工艺。①工艺顺序双滚筒采煤机割煤。刮板输送机运煤。拉移液压支架支护顶板。推移刮板输送机.在顶板破碎片帮时，先带压擦顶拉移超前架再割煤。②落煤采用采煤机螺旋滚筒截割落煤。③装煤采煤机螺旋滚筒配合刮板输送机铲煤板装煤。④运煤工作面采用刮板输送机、胶带输送机。⑤工作面支护时控制好最大采高。对拉生产时可采用下工作面超前上工作面的方式，错距为0-3m，且两面不得同时生产。

3）进刀、割煤与移架方式。①进刀方式采用端部自开缺口斜切进刀。②割煤方式工作面采用双向割煤，往返进行。前滚筒割顶煤、后滚筒割底煤。③移架方式分组间隔交错式。④工作面端头及安全出口的管理。端头采用成对π型钢大棚与单体支柱配合，走向支设一梁三柱维护端头顶板。支架进人巷道造成支架超高时，应在支架上（下）方用木料接实顶板。⑤与其他工序间街接。π型钢大棚前移、支设完成，支柱达到初撑力后方可前移端头支架，运输巷转载机尾与端头支护π型钢大棚（排头支架）及正巷维护单体支柱的间距不得大于0.5m。

6结束语

采用以上措施采煤，工作面可安全顺利地实现调采。在工作面输送机和液压支架合茬无误的情况下，也可杜绝输送机和液压支架的上窜下滑，实现质量达标；采用调采，可多回收煤炭资源；减少运输巷较多的掘进量，有效节省资金。