梯形工作面三角煤回收技術探討

李建兵

（沁和能源集團有限公司 生產部，山西 晉城 048205）

煤礦開采中，因受地質構造和井界等條件限制，常將工作面布置呈不規(guī)則形狀，常面臨大量的邊角煤回收問題。為了實現(xiàn)有限資源的經(jīng)濟效益最大化，本文根據(jù)沁和能源集團有限公司永安煤礦3210工作面回采的工程實際，探討工作面三角煤回收技術及其社會經(jīng)濟效益。

1 礦井工作面概況

永安煤礦1956年投產，位于沁水縣嘉峰鎮(zhèn)西南10 km處的永安村附近，批準開采3號、15號煤層，現(xiàn)主采煤層為沁水煤田山西組3號煤層，平均厚度6.36m，井田面積3.8587km2，核定生產能力60t/a。采煤方法為分層高檔普采，工作面采用MG160/375-WD型無鏈電牽引雙滾筒采煤機落煤，選用ZH2600/16/24Z型整體組合支架支護；掘進工作面采用爆破落煤，使用鋼梁、錨網(wǎng)索支護。

圖1 3210工作面巷道布置示意圖

3210（下分層）工作面布置見圖1，位于3208工作面采空區(qū)西側，其南面為井田邊界，北面為材料下山、皮帶下山、回風下山，標高410～425 m，采用走向長壁后退式機械化采煤法，全部垮落法管理頂板。工作面長105 m，平均走向長546m（運輸順槽360m、回風順槽495m）。工作面使用ZH2600/16/24Z型整體組合頂梁和配套端頭支架支護，采用MG160/375-WD型電牽引雙滾筒采煤機割煤，配用SGB630/150型可彎曲刮板輸送機運煤。順槽安裝一部SGB620/40T型轉載刮板輸送機和一部SJ-40P型膠帶輸送機運至主運輸大巷皮帶。工作面停采線與工作面順槽走向呈40°夾角，3210工作面進、回風巷回采至保安煤柱停采線時不能同步，回風順槽巷與運輸順槽相差135m，三角煤區(qū)儲量42808t。

2 三角煤回采方案的比較

1）工作面的調斜回采方案。按原巷道布置系統(tǒng)，回收工作面的三角煤較困難。若用加大工作面長度進行調斜推進方式，則無法選擇平行推進改為調斜推進的具體位置。隨著工作面的不斷加長，機頭機尾進度不一致，難以保證工作面平直，不能夠采用全部垮落法控制頂板；工作面調斜推進會造成支架前端無支護面積增大，機道上方漏頂幾率增加；同時還要不斷增加刮板運輸機中間槽等（當工作面采長達到最大值165m時，需增加刮板運輸機中間槽42節(jié)）。采煤機滾筒割不到的煤壁，還要采用打眼爆破方式落煤和人工裝煤方式處理。前部SGB630/150型刮板輸送機運輸負荷變大；采煤機割煤速度將要減慢，安全管理難度增大。

2）工作面的隨采隨撤回采方案。見圖1，采用新掘一條（93.5 m和112m兩段）運輸順槽方式，它與采煤工作面和3210回風順槽形成生產系統(tǒng)（三角煤區(qū)域內，原3210運輸順槽密閉），工作面平行推進。采長隨工作面推進而縮短，實現(xiàn)工作面隨采隨撤的生產過程。①93.5m段運輸順槽：從皮帶下山內距2號聯(lián)絡巷往上25m處左幫以真方位179°6′55″沿底板掘進93.5m，巷道采用礦用12號工字鋼棚鋪金屬網(wǎng)0.9m一架支護（過材料下山段采用粗料石半圓拱砌碹支護）。②112 m段運輸順槽：從3210運輸順槽內距皮帶下山131 m上幫垂直順槽掘進5 m，再以真方位70°30′37″沿底板上行掘進約112m，至93.5m段運輸順槽貫通后停掘。巷道采用液壓柱配Π 型鋼梁鋪金屬頂網(wǎng)0.6m一架支護。新掘運輸順槽增加掘進煤量2050t。

3 隨采隨撤回采方案的實施效果

采用隨采隨撤方案，可有效確保工作面“三直兩平”，上下出口暢通,保持了工作面和兩順槽的支護質量及切頂效果，確保工作面采空區(qū)頂板充分垮落，減小工作面前方煤體的集中支承壓力。

1）生產安排方面。工作面采用“三八”作業(yè)制度，分為2個生產班和1個檢修班，每班作業(yè)8h，每天生產16 h，檢修8h。工作面切眼縮短后，每天最少推進3m，每天回撤2架支架和2節(jié)溜槽，由生產班的最后一個班負責回撤撤除溜槽，檢修班負責撤出支架和溜槽，并運往安全地帶。次日接班后進行正常安全生產，重復下一循環(huán)。

2）頂板控制與端頭支護管理方面。新掘輔助巷貫透后，調度室安排工作面供電設備搬移和巷道加固支護工作。末采期間壓力大時，要在支架下增打液壓柱加強支護。提高支架的切頂支護效果和兩順槽的切頂支護質量,確保工作面采空區(qū)頂板充分垮落,減小工作面前方煤體的集中支承壓力。切眼縮短后，全部用中間支架支護，工作面運輸順槽與中間支架銜接處，采用單體液壓柱配π型鋼梁邁步支護、及時控頂；端頭對梁間距不大于60 cm，每根單梁之間的間距20cm（中至中），采煤隊根據(jù)拆架后空檔寬度按規(guī)定增減鋼梁。

3）支架回撤方面。當工作面回采至能回撤支架時，停止一切與回撤支架無關的工作，進行回撤，并要嚴格按照安裝支架的相反程序進行撤除，嚴禁簡化撤除程序，撤除的支架要及時運出，不得堵塞安全出口、影響通風和行人。工作面支架拆除之前,要把采煤機放在機尾段不影響撤出支架的安全地段，還要嚴格控制好工作面采高，加固刮板輸送機防止下滑,并對回撤支架上下段、工作面下出口、順槽超前支護進行加強，確保拆、運支架安全。回撤支架之后，要立即根據(jù)回撤寬度采用單體液壓柱配π 型鋼梁邁步支護及時控頂，間距不大于60cm，嚴禁空頂作業(yè)。

4）頂板來壓期間及末采期間的注意事項。頂板來壓期間，上下順槽端頭工要密切注意頂、幫情況，發(fā)現(xiàn)異常要及時匯報進行處理；并按觀察結果增加超前支護長度和密度，以防來壓過猛，摧跨兩巷支護。邊撤邊采方案實施之前，應提前加固維護3210原運輸順槽巷道支護；待三角煤回采結束后，最后回撤此巷內鋼支護材料(在回撤該巷道支護前，應在巷道口處安裝風機，向巷道內供風)。當工作面推進至距設計停采線的最后十個循環(huán)時，工作面全部要鋪金屬菱形頂網(wǎng)；網(wǎng)和網(wǎng)之間采用10號鐵絲搭接10cm，環(huán)環(huán)相連，一扣三扭。

4 結束語

工作面調斜回采與工作面隨采隨撤回采的效果對比采用調斜推進方案，采出42808t煤量，能有3210.6萬元的經(jīng)濟效益，但要增加投資290.2萬元，回撤支架需增加人工費5.04萬元。采用隨采隨撤方案，采出44858 t煤量，產生3364.5萬元經(jīng)濟效益，不需要增加設備投資，回撤支架僅需人工費1.4萬元。因此采用隨采隨撤采煤方法，增加了447.8萬元的經(jīng)濟效益，節(jié)省搬家時間13d，有效提高安全管理效率。這種回采方法為同類型工作面的生產設備回撤積累了寶貴經(jīng)驗，這種技術可在類似開采條件下推廣應用。