淺談復雜地質條件下的薄煤層綜采創新開采技術

摘 要：淺談復雜薄煤層工作面的合理設計方法、合理組織生產程序、工作面實施調采工藝，以及基本采煤方法與回采工藝等內容。

關鍵詞：復雜條件；薄煤層；開采法；綜合創新

一、引言

煤礦地質條件復雜，斷層多，煤層厚度變化大，工作面布置常受斷層、礦井邊界、火成巖侵人、沖刷帶等影響的采煤工作面，為減少巷道掘進工作量，減少資源丟失，緩解回采工作面接續緊張的局面，可運用薄煤層綜合開采創新技術，擴大其生產能力，實現資源的全部回收。具體就是在巷道布置、開采機械、采煤方法、回采工藝等開采技術上進行綜合創新。布置正規回采面困難且損失較大，可將回采面布置成旋轉、“刀把”、對拉或其它不規則形；根據煤層參數合理選擇綜采機械及支護設備，并采用一次性采全高方式，嚴格跟頂跟底；強化邊角煤柱、斷層煤柱及巷道煤柱的回收；打破“綜采工作面矩形巷道布置”的傳統模式，將不同回采塊段組合成具有回采價值的不等長工作面，采用梯形對接技術、對拉技術等。

二、復雜薄煤層工作面的合理設計

（一）工作面合理設計。煤層平均厚度為1.5m左右時，若受斷層影響，可布置2個開切眼。隨著工作面的推進，長度達到100m以上時，可布置正規開切眼。在擴大薄煤層綜采的適應性和生產能力時，要充分減少巷道掘進工作量，降低資源丟失。有些工作面可以大量改造成薄煤層綜采工作面，并打破深部開采條件下“綜采工作面長度界限及綜采工作面無法進行對拉布置”的界限，可將兩個綜采工作面合二為一，組合成傾斜長度大的薄煤層綜采面。開切眼可布置成傾斜型，進行大角度調采、綜采和高檔普采聯合開采，并用對拉形式開采。

（二）設備配備合理選型。在不增加設備投入的情況下，可以充分利用現有設備，對采煤機、工作面輸送機、液壓支架進行生產能力核定及改造；對工作面煤層平均厚度1.5m以上的，可對采煤機機身進行改造，以保證采高控制在現有煤層厚度以內；針對采煤機在特殊條件下挑頂困難的情況，可在保證端面距符合要求的前提下適當加長支架聯結銷，并對工作面輸送機進行改造，巷道采用錨桿、錨笆和錨噴加強支護。

（三）合理組織生產程序

1.工作面安裝。工作面自下而上安裝架液壓支架，上部機尾可利用單體支柱配合鉸接頂梁支護頂板；邊推采邊縮工作面輸送機尾及單體支柱、鉸接頂梁，直到工作面達到設定長。安裝工作面輸送機、液壓支架、采煤機，將需要延伸的液壓支架、工作面輸送機槽等提前準備好，按一定的步距貼風巷下幫擺放好。

2.工作面合并開采。對臨近便于合并開采的工作面，可以盡量合并進行，以減少掘進、搬家等工作量，從而提高工作效率。可提前將外開切眼的液壓支架、工作面輸送機安裝好，待工作面推采到外切眼時，進行合茬。

3.工作面的推進。機頭在離停采線10m左右時開始調采機尾，工作面延長的部分可利用單體支柱配合鉸接頂梁支護。如此進行，使工作面平行順利推進，直到停采線。

三、工作面實施調采工藝

（一）調采工藝方式

針對一些工作面下山運輸，機頭超前距離較大的問題，為防止工作面輸送機和液壓支架在推進過程中下滑，可在安裝過程中，人為地將液壓支架和工作面輸送機進行調采。

1.調采比例的確定。合理地確定工作面的調采比例，對于保持工作面的工程質量，順利達到調采目的不可忽視。依據調采公式選取調采比例：B=LK/D=120×0.75/15=6，其中L為工作面長；D為相距兩次拉茬點的距離；K為頂板完整系數，頂板完整無變化取1，頂板變化越多系數越小。調采初期比例可選為1：6，即工作面上端頭每推進1m，下端頭推進6m，而推采后期隨工作面長度的縮短調采比例縮小為1：3。如此順序，在工作面上端頭推采至距施工點40m的位置時，可以開始工作面的調采。

2.工作面直線推進。采煤工作面的直線性是決定工作面工程質量的優劣和安全生產因素，能否保持工作面的直線性，直接影響到調采工作面的成功與否。因此，工作面在調采期間必須用拉線整修，拉線位置應選在接茬處下方15m較為適宜。若距接茬處較近，則易導致工作面接茬處刮板輸送機彎曲度過大影響工作面運輸；較遠則會造成該處改棚過多，不利于工作面頂板管理。

3.確定拉茬位置和壓茬方式。①接茬位置確定。正確的拉茬位置應選在頂板完整無變化地點，不得在斷層破碎帶或壓力集中地帶拔茬隨檔。為避免在同一地點連續兩次調整支架，即前后兩次在接茬處不得在同一段工作面內重復。據此，可以確定工作面前后相鄰兩次接茬位置相距不得低于15m，且必須處于頂板完整，支護正規的安全地點。②接茬方式的選擇。在接茬方式上采取大茬壓小茬的方式，可先從工作面下端頭開始，工作面每向前推進一硐，將接茬位置上移一次，直至工作面上端頭，拉線取直工作面刮板輸送機后，再重新從工作面下端頭開始向上進行第2次循環調采。如此循環往復，直至調采終止。

（二）調采頂板的支護

影響調采的另一因素就是對隨茬處的頂板支護管理。隨茬處的工作面刮板輸送機前移寬度不均勻，這在采用單體支柱配鉸接頂梁正懸臂支護的工作面，極易出現支柱支設不正規，頂梁出現倒懸臂造成面前空頂距離增加，從而誘發面前局部冒頂的可能性，給現場留下隱患。隨茬處頂板支護管理的有效措施：1.工作面刮板輸送機前移超過0.3m時必須及時支護，以防空頂過大。2.鉸接頂梁出現等懸臂或倒懸臂時，必須在緊貼原棚位置上方重新獨立支設一梁一柱，并向采空區側倒掛梁，支設一柱和原棚并列使用。3.隨茬處改棚寬度超過4m時，必須在工作面人行道往采空區切頂線上每4m保留一寬度為0.6m的安全出口，以保障回柱人員的安全。

（三）調采過程的支護

1.調采過程中的支護。工作面鉸接頂梁要始終垂直于煤壁，需要在工作面新一排支柱支設過程中及時調整頂梁的角度；要始終在工作面軌道巷內準備一定數量的單體支柱和鉸接頂梁，以滿足工作面上、下端頭和隨茬處添棚的需要。

2.刮板輸送機伸縮距離得當。工作面刮板輸送機上、下端在調采過程中及時縮、伸，以滿足工作面運煤和行人的要求。

3.兩巷超前維護。在調采過程中要及時撤除上、下兩巷超前維護，保持其滯后工作面切頂線距離不超過1m。

四、采煤方法與回采工藝

（一）采煤方法。對拉工作面可采用走向長壁后退式采煤法，用全部垮落法管理頂板。

（二）采煤工藝。1.工藝順序雙滾筒采煤機割煤。刮板輸送機運煤。拉移液壓支架支護頂板。推移刮板輸送機.在頂板破碎片幫時，先帶壓擦頂拉移超前架再割煤。2.落煤采用采煤機螺旋滾筒截割落煤。3.裝煤采煤機螺旋滾筒配合刮板輸送機鏟煤板裝煤。4.運煤工作面采用刮板輸送機、膠帶輸送機。5.工作面支護時控制好最大采高。對拉生產時可采用下工作面超前上工作面的方式，錯距為0-3m，且兩面不得同時生產。

（三）進刀、割煤與移架方式。1.進刀方式采用端部自開缺口斜切進刀。2.割煤方式工作面采用雙向割煤，往返進行。前滾筒割頂煤、后滾筒割底煤。3.移架方式分組間隔交錯式。4.工作面端頭及安全出口的管理。端頭采用成對π型鋼大棚與單體支柱配合，走向支設一梁三柱維護端頭頂板。支架進人巷道造成支架超高時，應在支架上（下）方用木料接實頂板。5.與其他工序間街接。π型鋼大棚前移、支設完成，支柱達到初撐力后方可前移端頭支架，運輸巷轉載機尾與端頭支護π型鋼大棚（排頭支架）及正巷維護單體支柱的間距不得大于0.5m。

五、結語

采用以上措施采煤，工作面可安全順利地實現調采。在工作面輸送機和液壓支架合茬無誤的情況下，也可杜絕輸送機和液壓支架的上竄下滑，實現質量達標；采用調采，可多回收煤炭資源；減少運輸巷較多的掘進量，有效節省資金。

參考文獻：

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