中厚煤層俯采順拉工作面的設(shè)計(jì)及回采工藝研究

李貝貝 張現(xiàn)剛 王龍江

（山東能源臨礦集團(tuán)菏澤煤電公司郭屯煤礦，山東 菏澤 274700）

由于原定的1311工作面尚未進(jìn)行回采巷道掘進(jìn)，礦井生產(chǎn)接替緊張，郭屯煤礦決定采用順拉方式布置4302工作面，形成“三巷兩面”，緩解礦井接續(xù)緊張的難題。

4302工作面為郭屯煤礦四采區(qū)第二個(gè)回采工作面，北鄰4301工作面，西靠F-6斷層，東部為四采區(qū)輔助軌道巷及四采區(qū)輔助膠帶巷，平均煤厚2.9m，煤層平均傾角為15°，工作面為俯采工作面。“三巷兩面”布置，可以減少傳統(tǒng)沿空掘巷留設(shè)5m保護(hù)煤柱儲量損失，克服沿空巷道受采動影響、巷道支護(hù)困難等困難。

1 工作面簡介

4302工作面煤層受王營向斜構(gòu)造影響，向斜軸部東翼煤層傾角3～15°，平均4°；向斜軸部西翼傾角10～20°，平均15°。煤層頂板為細(xì)砂巖，底板為泥巖、細(xì)砂巖，局部偽頂為泥巖。工作面切眼長度385m，可采長度420m；采用傾斜長壁采煤法回采，回采范圍內(nèi)共布置三條回采巷道，即4302軌道順槽、4302中間巷和4302膠帶順槽。為方便管理，將4302工作面分為4302N面和4302S面。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 工作面設(shè)備及風(fēng)量

4302N面和4302S面各有一套三機(jī)配套綜采設(shè)備。4302N面配備1部MG550/1220-WD型交流電牽引采煤機(jī)、99臺ZY9000/21/42型液壓支架、1部SGZ900/1050型中雙鏈刮板輸送機(jī)、1部SZZ900/315型中雙鏈轉(zhuǎn)載機(jī)、1部PLM2200型錘式破碎機(jī)和1部DSJ-100/1200/2×185型膠帶輸送機(jī)。

4302S面配備1部MG550/1220-WD型交流電牽引采煤機(jī)、122臺ZY9000/21/42型液壓支架、1部SGZ960/1400型中雙鏈刮板輸送機(jī)、1部SZZ960/315型中雙鏈轉(zhuǎn)載機(jī)、1部PLM2200型錘式破碎機(jī)和1部DSJ-100/1200/2×185型膠帶輸送機(jī)。

圖1 4302順拉工作面平面布置圖

2.2 生產(chǎn)系統(tǒng)

4302中間巷與四采區(qū)輔助膠帶巷通過膠帶輸送機(jī)直接連接，4302軌道巷與四采區(qū)輔助軌道巷通過膠帶輸送機(jī)連接，4302膠帶巷與4301膠帶順槽通過聯(lián)絡(luò)巷連通，四采區(qū)輔助膠帶巷與膠帶石門通過溜煤眼連接。

（1）通風(fēng)系統(tǒng)

工作面回采期間通風(fēng)采用兩進(jìn)一回的通風(fēng)方式，即4302膠帶巷和4302中間巷進(jìn)風(fēng)、4302軌道巷回風(fēng)的通風(fēng)方式。

（2）運(yùn)輸系統(tǒng)

工作面主運(yùn)輸采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸，4302N面煤流通過中間巷進(jìn)入四采區(qū)輔助軌道巷，4302S面煤流通過4302膠帶巷進(jìn)入四采區(qū)輔助軌道巷，兩條運(yùn)輸巷皮帶與四采區(qū)輔助軌道巷皮帶直接搭接。

2.3 支護(hù)設(shè)計(jì)

（1）超前支護(hù)

三條巷道超前支護(hù)采用單體液壓支柱配合正懸臂金屬鉸接頂梁支護(hù)頂板。4302軌道巷因靠近4301采空區(qū)超前支護(hù)距離為120m；前60m范圍內(nèi)支設(shè)三排單體液壓支柱，距巷幫為1.0m，排距1.2m，柱距1.2m；后60m范圍內(nèi)支設(shè)兩排單體液壓支柱。4302中間巷和4302膠帶巷超前支護(hù)距離為60m，共設(shè)兩排單體液壓支柱。

（2）端頭支護(hù)

當(dāng)4302N工作面1#支架與4302S工作面122#支架架間空隙不足0.5m時(shí)，不采用加強(qiáng)支護(hù)；當(dāng)架間空隙大于0.5m小于1.0m時(shí)，在空隙中間支設(shè)一排單體配合鉸接頂梁加強(qiáng)支護(hù)；當(dāng)架間空隙大于1.0m時(shí)，繼續(xù)增加單體支柱配合鉸接頂梁加強(qiáng)支護(hù)，單體支柱距離液壓支架頂梁不大于0.5m，相鄰單體排距不大于0.8m。

3 回采工藝組織

采用傾向長壁后退式采煤法，全部垮落法管理頂板；4302N工作面運(yùn)輸機(jī)頭始終保持超前4302S工作面運(yùn)輸機(jī)尾，超前距離0～2.4m。

3.1 初次來壓管理

4302工作面老頂初次來壓時(shí)，工作面液壓支架工作阻力明顯增大，來壓大小為36～41MPa，部分支架壓力達(dá)到41MPa，中間巷附近煤壁出現(xiàn)片幫，工作面采取超前移架、少降快移和帶壓擦頂移架的方法回采。初次來壓期間，在工作面三條順槽超前支護(hù)20m范圍內(nèi)全部采用一梁兩柱的支護(hù)方式，增加單體支護(hù)密度，確保支護(hù)質(zhì)量，保證了4302工作面在老頂初次垮落期間的安全生產(chǎn)。

3.2 生產(chǎn)初期臥底技術(shù)

按照工作面回采設(shè)計(jì)要求，4302N工作面和4302S工作面交替生產(chǎn)作業(yè)，且4302N工作面始終超前4302S工作面0～2.4m。因4302工作面切眼沿煤層走向布置，所以兩端頭煤層底板標(biāo)高幾乎相同，工作面在回采過程中無需將工作面進(jìn)行調(diào)斜，采用兩端平推正刀回采，掌握好中間巷處南面和北面機(jī)頭機(jī)尾的相對位置即可。

生產(chǎn)初期，為使工作面運(yùn)輸機(jī)和支架能夠盡快揭露煤層底板，并沿煤層頂?shù)装逡?15°的俯采角度推進(jìn)，要求試生產(chǎn)期間前4個(gè)循環(huán)均按照100～150mm的幅度使用采煤機(jī)滾筒進(jìn)行臥底，完成后，工作面運(yùn)輸機(jī)呈現(xiàn)一定的俯采角度，但支架底座仍處于近水平狀態(tài)，所以支架推拉連桿和運(yùn)輸機(jī)溜槽在連接“魚口”處會形成一定的角度，在生產(chǎn)推溜過程中特別容易使運(yùn)輸機(jī)靠近支架側(cè)翹起，推溜阻力增大，溜槽被推翻。為避免該情況，在初采第5個(gè)循環(huán)時(shí)使運(yùn)輸機(jī)走“平刀”，因前4個(gè)循環(huán)運(yùn)輸機(jī)已具有明顯的“下扎”幅度，第5個(gè)循環(huán)時(shí)人工使用支架全面吊溜子，因溜子吊起后溜槽下被浮煤充填，第5個(gè)循環(huán)采煤機(jī)通過后，工作面運(yùn)輸機(jī)溜槽又呈現(xiàn)一定俯采角度，所以在第6個(gè)循環(huán)工作面再次進(jìn)行人工起吊溜槽。第7～10個(gè)循環(huán)重復(fù)1～4個(gè)循環(huán)的臥底方式，但采煤機(jī)割到底板巖石后不再繼續(xù)下臥，沿煤層底板割煤即可，當(dāng)工作面割煤滿10個(gè)循環(huán)時(shí)，工作面即推出8m，此時(shí)工作面運(yùn)輸機(jī)和支架已具備和煤層幾乎相當(dāng)?shù)母┎山嵌龋疫\(yùn)輸機(jī)已落在煤層底板上，工作面可實(shí)現(xiàn)正常快速推采。

4 應(yīng)用效果

4302工作面原設(shè)計(jì)采用4301工作面布置方案，將順拉工作面與4301工作面布置方案對比分析如表1。

由表1分析可知：通過順拉方式布置工作面，大大減少了掘進(jìn)工程量，降低了萬噸掘進(jìn)率，節(jié)省了巷道維護(hù)費(fèi)用，緩解了礦井接續(xù)緊張局面，實(shí)現(xiàn)了工作面高產(chǎn)高效；利用三條順槽布置兩個(gè)工作面，工作面之間不再留設(shè)保護(hù)煤柱，增加了工作面可采儲量，降低了煤炭損失，提高煤炭回收率，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益；由于工作面長度大，生產(chǎn)集中，極大提高了工作面單面生產(chǎn)能力和回采工效，根據(jù)礦井生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，傳統(tǒng)工作面平均回采工效為29.7t/工，布置順拉工作面后，采煤工效達(dá)到了42.3t/工；兩個(gè)工作面安裝、回撤均一次完成，比分別布置兩個(gè)工作面減少一次安裝、回撤程序，簡化了生產(chǎn)流程，節(jié)省安裝工期。

表1 原布置方案與設(shè)計(jì)方案對比分析表