大傾角薄煤層回采技術淺談

唐彬

摘 要：隨著我國采煤工業的不斷發展，高產高效的大采高長壁工作面月產量少則幾十萬噸，多則上百萬噸，成為我國原煤產量大增的主力軍。但針對資源的合理開發，一些較薄煤層的開采也將成為現代采煤產業的重要環節。本文針對開灤（集團）東歡坨礦對大傾角薄煤層的成功回采以及本人在實際工作中的所見、所聞、所想，總結了一些大傾角薄煤層實現成功高效回采的一些經驗并提出個人的一些見解。

關鍵詞：大傾角 薄煤層 2028工作面

中圖分類號：TD421 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0099-01

開灤東歡坨礦共4個主要可采煤層，即：煤8，煤9，煤11，煤12-1，其中煤9，煤11，煤12-1均為薄煤層，煤12-1平均煤厚僅為1.4 m，通過我礦多年積累的經驗，這些薄煤層均能高效的成功回采，依然肩負著大部分的產量，2010年，我礦年產量預計提升到300萬噸，這給薄煤層的安全順利回采更加以了肯定。本文主要以東歡坨礦煤12-1的2028工作面為例，通過對工作面回采中遇到的各種問題進行分析，總結技術經驗，為以后薄煤層的回采提供簡單的技術指導。

1 2028工作面現狀

1.1 地質概況

2028工作面煤層厚度為0.8～1.8 m，平均1.4 m，煤層傾角18°～22°，平均20°，實際回采過程中受地質構造影響，采面煤層多次出現只有一條煤線的時候。煤層直接底為黑色粘土巖，偽頂為灰褐色粘土巖，直接頂為灰色粉砂巖，致密，均一，水平層理發育。

1.2 巷道布置

工作面上風道采用10.4 m2的金屬拱形棚子支護，下運道采用錨網支護，兩順槽落差平均27 m。

1.3 回采工藝

東歡坨礦各薄煤層均采用走向長壁后退式綜合機械化采煤法，以自然垮落法管理頂板，采煤機端部斜切進刀，雙向割煤，往返一次割兩刀，（調溜子時采取單向割煤，單向移溜，往返一次割一刀）。工藝流程為：割煤→伸前探梁→移架→頂溜。

2 工作面的優化設計

2.1 勘探設計

由于綜采工作面設備多且重量大，搬運困難，對復雜的地質條件適應性差。為使生產均衡穩定，取得最大的經濟效益，對2028工作面充分利用現有的安全高效的地質保障手段，采用了無線電坑透、直流電法測水以及打鉆探放水等綜合手段探明回采區域內的地質構造，將影響回采的構造在設計中進行優化，以達到減少對工作面回采影響的效果。

2.2 巷道布置優化

為避免2028工作面內地質構造、斷層等的影響，確定工作面的走向可采長度為644 m，傾斜長度81.5 m。為保證工作面有效防治水兩順槽均為向回采方向5°下山布置。

2.3 設備優化

采面選用的MG200/500-AWD型采煤機雖然是薄煤層采煤機，但為適應更薄煤層的需要，將原有1.4 m滾筒改裝為1.2 m滾筒。ZY2800-10/23型掩護式支架與廠家合作，架前加裝430 mm長的伸縮式前探梁，能夠及時有效的支護頂板，防止冒頂事故發生，并且采面支架安設有防倒防滑裝置，頭組支架安裝有防倒千斤頂。

3 回采過程中遇到的主要問題分析

3.1 采高控制

在整個工作面的回采過程中總的原則為：沿頂板回采，煤薄時（1.0～1.6 m）適當打底，當煤層厚度小于1.0 m時，就必須打底挑頂，使用采煤機與響震動炮結合的方式落煤。但無論哪種情況都必須控制采高在1.6 m以上。有人會說采煤機1.2 m滾筒完全可以將采高降到1.4 m回采，理論上可以，但實際回采過程中是行不通的，如果煤層沉積穩定，1.4 m厚的煤，無頂底板起伏、斷層等任何構造影響，采1.4 m沒問題。但采面煤層變薄時，都是由這些地質構造影響的，煤層變薄時，降低了采高，當煤層變厚成地質構造變化時，需要調整采面上飄、下剎時，采高不夠1.6 m就行不通了，就好比井下巷道在彎道時就要加寬的道理是一樣的。所以薄煤層回采時，必須控制好采高，使支架有一定的仰角，隨時能夠調整采面上飄、下剎，千萬不能出現調整采面時采煤機過不去的笑話。

3.2 采煤機割煤與支架工移架密切配合

在薄煤層回采時，采煤機司機必須與支架工密切配合，否則將影響生產。采煤機司機割煤時，必須刀刀挑頂，割至與支架平齊，并且必須將煤壁側浮煤掃干凈。否則，支架拉過去梁頭下悶了，或溜子飄起了，都會造成下刀采煤機難以通過的困難。支架工在移架時，梁頭不能下悶，保證支架有一定的仰角（7°）。若移架困難時，必須等待采煤機串刀，將頂板割平后方可移架。采煤機割過煤后，采取追機移架，追機距離不小于6 m。支架移完后，順序頂溜。

3.3 采面支架防倒與防止輸送機上竄下滑

大傾角綜采工作面支架防倒以及防止輸送機上竄下滑時日常技術管理最常見的問題，也是影響安全生產的重要問題。支架與輸送機互相制約，往往輸送機下滑牽動支架下滑，從而損壞支架推移裝置。支架傾倒，架向不正也往往造成輸送機下滑，導致輸送機機頭不能與轉載機良好的搭接運煤。所以，大傾角綜采工作面必須采取有效措施，防止此類事故的發生。在東歡坨礦多個薄煤層成功回采中主要采取以下措施：

3.3.1 偽斜開采

這是大傾角工作面一貫采用的方法，就是采用機頭超前，偽傾斜回采，使頂溜時輸送機的上移量與下滑量相抵消，保證輸送機沿走向推進，具體計算如下。

我們先假定一個煤層傾角α，當傾角為α時，采面設備剛好不下滑。假設工作面輸送機、液壓支架、采煤機等設備總質量偽M，煤層底板對金屬的摩擦系數為μ=0.35。

M×sinα=M×cosα×μ

tanα=μ

α≈19°

即；當煤層傾角大于190時，采面輸送機就會自動下滑，如果考慮采面淋水等條件降低摩擦系數因素，這個角度將小于190。

經過多個工作面的實際摸索，發現下運應有的超前量一般為工作面上下順槽落差的一半。但是，當兩順槽的落差隨地質條件變化而變化時，超前量也不是固定不變的，隨落差變化適當調整，否則容易造成輸送機上竄下滑。

3.3.2 防倒防滑措施

按照常規做法，工作面調偽斜后，采面支架架向控制難度加大，必須每刀保證架向垂直于輸送機，加大了支架工的操作難度，所以往往采用適當減小超前量并加以防滑設施綜合方法控制輸送機下滑。

3.4 輸送機機頭與轉載機的合理搭接

薄煤層工作面雖然采面高度很低，但順槽高度不能低，尤其下順槽。以東歡坨礦2028工作面為例，下運道采用錨網支護，沿板掘進，出現了輸送機機頭與轉載機搭接過高的情況。

由采面輸送機落下的煤形成拋物線落入轉載機，所以就要求采面輸送機機頭與轉載機在水平方向上不能搭接而是留有一定余量。否則，由采面輸送機卸下的煤不是落入轉載機，而是落入人行道。在實際回采過程中，必須控制好機頭伸出煤壁長度及根據輸送機機頭與轉載機搭接高度，控制好兩者之間的距離，良好接煤。

4 結語

東歡坨礦經過多個大傾角薄煤層綜采工作面安全順利回采，總結摸索出了一套適應此類工作面的一系列方法措施，解決了眾多安裝、回采、回撤中遇到的難題，保證了礦井高產高效和安全生產。為薄煤層、大傾角綜合機械化回采打下了堅實的技術基礎，同時也為兄弟礦井進行同類條件的安全回采提供技術指導。