唐安煤礦3409工作面厚煤層地質特征及開采技術工藝

文/侯勝喜

唐安煤礦3409工作面厚煤層地質特征及開采技術工藝

文/侯勝喜

厚煤層(煤層厚度＞3.5m)是我國實現高產高效開采的主力煤層,在我國現有煤炭資源儲量和產量中，厚煤層的儲量和產量均占45%左右。目前，厚煤層開采主要有分層開采、放頂煤開采、大采高開采3種開采方法。圍繞當前厚煤層開采技術中遇到的各種技術問題，山西蘭花科技創業股份有限公司唐安煤礦針對3409工作面掘進情況及相鄰的3408、3410回采情況，結合本工作面地質構造類型及地質特征，在一些關鍵工藝上實現了創新發展，形成了一套融合各種先進技術和管理手段的厚煤層綜放開采生產技術體系，走出了一條厚煤層開采的安全高效之路。

一、工作面概況

1.地質結構特點

3409工作面整體呈單斜構造，煤層走向為南北，傾向為東高西低，局部區域內向斜、背斜構造。3409進風巷25m～250m為向斜構造，250m～970m 為背斜構造，970m～1200m為向斜構造；3409回風巷 0m～420m為向斜構造，420m～885m為背斜構造，885m～1154m為向斜構造。

根據3409工作面進回風巷掘進情況、三維地震勘探資料及工作面坑透結果顯示，工作面回采區域無斷層構造，但局部有異常，經鉆探驗證均為煤層夾矸。工作面回采區域無陷落柱構造。工作面推進初期100m為下坡推進，坡度為12°，回采時，坡度將對回采作業產生影響，須采取相應措施。

2.水文地質特點

3409工作面內向斜構造較發育，向斜的核部區域頂板砂巖水賦水性強。在距3409回風巷口885m～1154m的向斜構造淋水較大，最大淋水量20m3/h，經過疏放，該區域現淋水量為0.7m3/h；掘進過程中，切眼區域靠近回風巷側的0m～150m均出現了較大的頂板淋水，最大淋水量10m3/h，經過疏放，切眼區域已無淋水，頂幫干燥。

3409工作面為孤島工作面，工作面西側的3408采空積水已疏放完畢，并對放水孔進行了封堵；在對東側的3410采空積水鉆探疏放時，均未探測到積水。但3410回風巷密閉反水管處涌水量較大，由于疏放孔未探測到采空積水，推測3410采空區內有少量地下徑流補給，通過疏放，積水量不斷減小，現排水量為36m3/h。為此，回采過程中要加強對3410采空區回風巷水倉的排水管理。

二、巷道布置和支護工藝

1.巷道布置工藝

3409工作面采用三巷布置方式：運輸順槽沿煤層底板布置，為進風巷，用來進風、供電、供水、供液、運煤，裝備帶式輸送機。回風順槽沿煤層底板布置，鋪設軌道，為回風巷用來回風及輔助運料。專用排瓦斯巷沿煤層頂板布置，為上隅角、采空區專用排瓦斯巷，輔助回風，三巷沿煤層走向布置。開切眼沿煤層傾向布置。

3409工作面巷道形狀均為矩形，規格如下：進風順槽沿煤層底板布置，凈高 3000mm，凈寬4500mm；回風順槽沿煤層底板布置，凈高 2900mm，凈寬 4200mm；排瓦斯尾巷沿煤層頂板布置，凈高2300mm，凈寬3200mm；切眼沿煤層底板布置，凈高3000mm，凈寬7500mm。

2.巷道支護工藝

采用高強度錨桿，樹脂錨固劑，加長錨固錨桿支護系統，并進行錨索補強的支護方式管理頂板。

三、采煤工藝

3409工作面主要采用傾斜長壁后退式全部跨落綜合機械化放頂采煤法(一采一放,機采2900mm±100mm,放頂煤3200mm)。

回采工藝為采煤機采用端頭斜切進刀方式，雙向割煤，液壓支架及時支護頂板。

工藝順序：割煤—拉架—推前部溜—放頂煤—清煤—拉后部溜。

1.割煤

采用MG200/500-WD1型雙滾筒聯合采煤機組，雙向割煤。采高2900mm±100mm（尾巷處支架采高為2400mm～2500mm）截深800mm。

2.進刀方式

（1）端頭斜切進刀,進刀距離不少于30m。當采煤機在煤溜機頭將上一刀煤割通后，留30m停止追機作業，以防割支架前梁（伸縮梁）；前滾筒下降割底煤，后滾筒上升割頂煤，退出距輸送機機頭30m處停機；將退出段前部煤溜推出，放5#～20#支架的頂煤，將采煤機前滾筒再次升起，后滾筒下降，采煤機向煤溜機頭割煤；當割通后，將前滾筒下降割底煤，后滾筒上升割頂煤，采煤機開始由煤溜機頭向機尾方向正常割煤；當采煤機割煤到機尾時，斜切進刀方式與機頭相同。

（2）前端頭斜切進刀。機組割透前端頭煤壁后對調上、下滾筒，割掉該處的臺階煤，然后沿溜子彎曲段，牽引機組逐漸斜切進入煤壁，當機組兩個截深全部達到800mm，順次拉架，推移前部溜，停機；推移前部溜子機頭，依次拉排頭架，拉后部溜子機頭，拉轉載機；對調上、下滾筒，返刀割三角煤，機組割透煤壁后，對調上、下滾筒，割掉該處的煤臺階，然后返空刀，順次拉架；推移前部溜子機頭，依次拉排頭架，拉后部溜子機頭，拉轉載機，至此進刀完畢，之后正常向機尾割煤。

（3）后端頭斜切進刀。機組割透后端頭煤壁后，對調上、下滾筒，割掉該處的煤臺階，然后沿溜子彎曲段，牽引機組逐漸斜切進入煤壁，當機組兩個滾筒截深全部達到800mm，順次拉架，推移前部溜，停機；推移前部溜子機尾，依次拉排尾架，拉后部溜子機尾；對調上、下滾筒，返刀割三角煤，機組割透煤壁后，對調上、下滾筒，割掉該處的煤臺階，順次拉架；推移前部溜子機尾，依次拉排尾架，拉后部溜子機尾，至此，進刀完畢，之后，正常向機頭割煤。

3.拉架

割煤后，距采煤機后滾筒10m進行拉架，操作方式為本架操作，順序拉架，拉架步距800mm。

頂板破碎區或地質構造區按照采煤規程執行。

4.推前部溜

滯后拉架10m，即可推前部溜，順序追機推溜，推溜步距800mm，推溜距采煤機的距離不少于12m，最大不超過40m。推溜時必須保證工作面煤溜能正常運行，嚴禁出現急彎，煤溜彎曲段不少于15m。

5.放頂煤

放頂煤滯后拉架6000mm，放頂煤前應先調整后部溜，使溜子處于有利于放煤的工作狀態，排頭、排尾各三架不放頂煤。

（1）初放頂煤：當工作面推進18～20m老頂初次來壓后，方可繼續進行正常的放頂煤工作。初采時，當落山煤蓋不嚴支架時可局部放頂煤。

（2）正常放頂煤：采煤機每割一刀煤，放頂煤一次。采用多輪順序均勻放煤，由兩人同時操作，兩人間隔不少于五個支架，依次順序放煤，每架放煤都要均勻放出，放煤時，出現矸石就立即關閉放煤口，停止放煤。

（3）末采放頂煤：工作面距停采線15m時停止放頂煤。

6.清煤

滯后放頂煤7000mm開始清理浮煤，清理后的工作面浮煤厚度2m2范圍內平均厚度不得超過30mm，且保證能正常拉后部溜。

7.拉后部溜

清凈浮煤后，拉后部溜，滯后清煤5000mm。

四、結語

開發利用煤炭資源,提高煤炭資源回采率,是延長礦井服務年限,保證礦井可持續發展,提高礦井經濟效益的重要措施。唐安煤礦針對3409工作面掘進情況及相鄰的3408、3410回采情況，結合工作面地質構造類型及特征，采用傾斜長壁后退式全部跨落綜合機械化放頂采煤法，大幅提高了煤炭資源回采率，取得了較高的經濟和社會效益，并為礦井其他類似煤層開采提供了寶貴經驗。

(作者單位：山西蘭花科技創業股份有限公司唐安煤礦分公司)

(責任編輯：周瓊)