薄煤層普采工作面托偽頂開采技術探析

孫景權

（雙鴨山市方圓建筑安裝有限公司，黑龍江 雙鴨山 155100）

引言

由于沉積蓋層（中生界）受燕山構造運動影響，產生南北對扭的側向擠壓應力，在東榮三礦井田形成一個背斜和一個向斜，及張扭性為主的斷裂，地質條件較復雜，斷裂結構較多。

10C煤層在井田范圍內發育穩定，結構單一，鉆孔的煤層厚度為0.61-1.65米，平均厚1.08米，全區都有層位，本井區全部發育，全井區可采，結構單一。主向斜軸兩則靠近上部有一層厚0.13-0.21米泥巖，頂板粉砂巖，偽頂泥巖或煤泥巖厚0.17-0.3米，底板粉砂巖，標準離差 0.27（S）。變異系數 25（CV%）可采系數 91（KM%）。

10C煤層平均煤厚較小,頂板條件差,偽頂容易垮落,回采時困難,不僅影響工作效率和煤質,而且影響安全生產。如何實現普采工藝進行薄煤層開采安全高效生產,就成了擺在該礦面前的難題。通過實踐，該礦摸索出了一套解決薄煤層高效生產和安全托偽頂開采的頂板管理方法,給煤礦帶來較大的經濟效益和社會效益。

1 工作面地質條件

該工作面為10#C下層左一/左二巷回采工作面，工作面上部21-25m為10#C層左一采空區。工作面走向長460m，傾斜長度80 m。工作面井上最高標高為184.0m；上巷井下最低標高52.7m，工作面距地表垂深236.7m。工作面煤層平均厚度0.83m。煤層上部為1.60m的偽頂，巖性為粘細砂巖。

工作面的整體構造形態為單斜，但其間有發育小規模的斷層。煤層傾角總體上呈緩慢態勢，西部最小傾角6°，東部的最大傾角8°，平均7°。煤層的厚度變化范圍為0.75～0.90m，平均0.83m。受斷層影響，煤層厚度的變化對回采有一定影響。屬賦存較穩定、結構復雜的薄煤層。

工作面位于F10A與F8A之間，總體構造形態為單斜構造，局部有斷層，構造比較復雜，共揭露落差大于0.5m的斷層5條。局部發育煤層有變薄帶。斷層附近的頂板破碎，對回采有一定影響。經巷道實際揭露，未發現巖漿巖侵入體、陷落柱等。因此，從總體上看，該面的地質條件屬于較復雜型。

2 工作面主要配套設備

單體液壓支柱：ZD-1.0型，680根；采煤機：MG80/200BW 型，1 部；輸送機：SGD-630/110C型，1部；乳化液泵：XRB2B型，2泵1箱；轉載機：SGW-40T 型，1部；膠帶機：SPJ-800型，4部：SJ-80型，1部。

3 生產工藝優化

3.1 優化托偽頂開采工藝

10#C下層左一/左二工作面，是我礦首個在采高只有0.83m，托偽頂高檔普采工作面，工作面偽頂為1.6m的粉細砂巖，在偽頂與直接頂的中間部有0.3m的煤頁巖，導致工作面偽頂有脫落的可能，為了有效的控制住偽頂脫落，采取了以下措施：

1)必須保證每個原班正常割煤達到10個循環，加快循環進度，保持頂板的完整。

2)將工作面SGD-630/110C型運輸機的電纜槽、底座拆除，以減小控頂距。

3)將工作面支護形式變為四排五柱以加強工作面的支護強度。

4)采機在進行割煤時，采機司機必須嚴格按操縱規程作業，嚴禁出現采機割頂的現象。

5)在工作面周壓期間將工作面的單體液壓支柱全部二次加壓，以確保工作面的支護強度，不使偽頂脫落。

通過優化托偽頂開采工藝，2009年7月在工作面偽頂沒有一次脫落的情況下，回采工作順利完成。

3.2 優化過斷層爆破方式

10#C下層工作面地質條件十分復雜，掘進揭露共5條大小不等斷層，其在中3#斷層在下出口處最大落差2.0m，全巖地段為6米，為快速有效地通過全巖段，制定了詳細的措施和施工工藝流程，明確了施工順序和步驟以及每一步的安全注意事項。

對全巖段以及煤層變薄處，可采用挑頂、拉底打眼爆破并在斷層全巖地段逐步抬高輸送機的措施，達到規定要求[1]。采用提前打下缺口爆破方式處理斷層全巖段，一次打眼深度確定為1.2m，炮眼三花布置，裝藥量為0.45kg,炮后及時支護頂板，該種爆破方式保證了每班正常割煤達到10個循環。由于受斷層影響較大的3#斷層在下出口出，有效地加快了放炮速度，縮短了因地質構造影響對工作面生產的影響。由于措施合理，順利通過了工作面斷層全巖段。

3.3 防塵系統優化，改善工作環境

薄煤層高檔普采工作面，由于受采高影響，極易造成煤塵飛揚，加上因操作空間小，人員不易操作造成現象，在加強機組內噴霧基礎上，在供水管路上增設管道泵保證水壓，在回風巷架設凈化噴霧，在各轉載機機頭安設噴霧，避免了在粉塵產生的主要環節煤塵二度飛揚，有效防止了巷道積塵的產生，噴霧降塵收到了較好的效果，保證了安全生產。

3.4 工作面電纜系統優化

在薄煤層高檔工作面，由于受采高和偽頂的限制，電纜槽較小而且高度不大，原設計方案采用拖拉夾集中隨采煤機一同移動。生產過程中考慮到為了托偽頂開采，減小工作面的控頂距，防止出現電纜脫槽現象，影響采煤機運行速度。因此推翻了原設計方案，將工作面運輸機的底座和電纜槽拆掉，采煤機只拖拉移動的電纜，成功解決了這一問題，大大加快了采煤機運行速度，提高了工作面產量。

4 托偽頂開采礦壓管理

4.1 從礦壓顯現的規律來看，加快工作面的推進速度是合理的，它可以充分發揮循環。

4.2 生產實踐表明，所選配套設備各項參數符合設計要求，具有配套合理、技術先進、質量可靠、性能穩定、高產高效等優點，該型號支柱能很好地適應10#C下煤層左一/左二巷工作面的頂板管理。

4.3 建議：在工作中要提高支柱的初撐力，這樣才能維護頂板的完整性，提高工作面的整體支護能力。

結論

通過10#C下左一/左二巷工作面開采試驗表明，重點解決了高檔普采工作面，在采高只有0.83m、工作面托偽頂開采、支護困難、安全生產管理難度大的問題，杜絕了輕傷以上的人身事故，證明高檔普采能夠較好地適應薄煤層托偽頂開采，達到保證安全生產、提高工作面單產、降低材料消耗、提高經濟與安全效益的目的。改變了以往薄煤層托偽頂開采采用人海戰術、裝備水平低、安全程度低、職工勞動強度大、經濟及社會效益低下的現狀，提高了以薄煤層為主采煤層礦井的裝備水平，促進了礦井向安全本質型轉變，提高了礦井的核心競爭力。

[1] 李建國，馬小東.綜采高架型托偽頂一次采全高[J].河北煤炭，1999，(1).

[2] 程云雕，薄煤層綜采工作面托偽頂開采技術[J].煤炭技術，2009（06）.

[3] 李新建，張文明，劉占江，薄煤層托偽頂開采安全高效技術實踐[J].煤礦安全，2008（06）

[4] 康紅普，林健.煤巷錨桿支護成套技術在潞安礦區的應用[J].煤炭學報，2001增刊.

[5] 林健，吳擁政.寧武煤礦小煤柱護巷技術及其應用[J].煤炭科學技術，2005(12):5-7.

[6] 王石民.軟巖掘進與支護[M].北京:煤炭工業出版社，1993.