下分層綜采工作面末采技術研究與應用

杜龍華 郭鐵成 陳亞明

（中平能化集團平煤股份十礦，河南 平頂山 467000）

下分層綜采工作面頂板普遍較為破碎，尤其是在采面臨近結束階段，頂板管理更是影響采面安全生產的重點。因此，在采面結束布置寬斷面時，多采用炮采工藝做寬斷面。但由于炮采過程中人員勞動量大，人均工效低，又牽扯到火工品的大量使用，存在很大安全隱患。通過己17-22160工作面末采期間探索實施機采工藝，大大降低了工作面末采期間的工人勞動強度，提高了末采工作效率，增加了末采安全系數。

1 工作面概況

己17-22160工作面位于十礦己組二采區三軌下山西翼中段，工作面東靠己二軌道、運輸機，西至26 勘探線以東120m左右，南部己17未開采，北部為己17-22180采空區。采面有效走向長平均619m，切眼斜長175m。本面所采煤層為己17煤層，煤層厚度為0.7～1.9m，己17煤下部有偽底煤，機巷在6022點向里，風巷在623點向里偽底夾矸逐漸增厚，己17煤層變薄至0.7～1.2m，工作面平均煤厚為1.25m。工作面上覆為己16-22160、己15-22140及己15-22160采空區。地面對應位置在跑馬場下。地面標高160～240m，工作面標高-350～ -400m，埋深510～634m。巖性綜合柱狀圖如下圖1。

2 末采回采工藝比較

2.1 炮采工藝

采面推進至停采線里2.4m時，采煤機再割1刀煤，在機尾入窩位置停電閉鎖并摘刀，推溜后不拉架，并在頂板破碎段進行探板臨時支護，之后開始炮采作業。全采面炮采寬2.4m，支架梁端沿走向架“廠”型棚，每組支架2棚，棚距0.7m，凈高不低于1.6m，棚梁一端插入支架頂梁不少于300mm，另一端打上貼幫柱，支柱要迎山有力，下扎200mm，棚距要均勻，用單體柱或圓木在棚梁下加打中柱，中柱要打在實底上，圓木要鋸“V”型口，機尾（頭）上（下）側開口處的“廠”型棚必須是對棚。炮采工藝雖然簡單，但是牽扯到打眼放炮，工人的勞動強度較大，火工品安全管理難度大。

圖1 煤巖綜合柱狀圖

2.2 機采工藝

采用機采進行寬斷面的布置，只要頂板比較穩定，采用合適的進刀方式當采面推進至停采線里2.4m時，采煤機在再進一刀煤的基礎上，將運輸機的推移塊去掉，采用單體柱進行推溜，然后再進行割煤，每割10架左右采煤機停機閉鎖并摘刀，然后降架將事先準備好的圓木插入支架頂梁升緊，依次進行，采用斜切進刀方式進行割煤，當采煤機行至中間架時，返空刀10架左右后，再采用中部斜切進刀方式進行割煤，采煤機每過5架左右停電閉鎖并摘刀，人員迅速進行降架將頂梁的圓木向外拉出至煤墻后升緊，然后繼續進行割煤，直至支架頂梁與煤墻之間的寬度達到寬斷面要求為止。

相對炮采，機采有著更為穩定的安全系數，并且減少了人工清煤的工作量，更能安全高效地完成寬斷面的布置。

3 末采機采工藝實施

3.1 機采寬斷面前準備

保證上網上繩過程中的工程質量，上網時金屬網片沿走向要搭接一半（550mm），沿傾斜方向搭接長度不少于500mm。網片連接扭結扣距應不大于200mm，每個結必須用專用聯網鉤擰夠2圈；網片傾斜方向搭接處用雙股扎絲將網聯接，間距沿走向、傾向均應不大于200mm，扎絲必須用專用連網鉤擰2圈以上。先上網片應在后上網片的下面，全采面的網與網聯接后呈“品”字型。初次上網，必須逐架進行，壓網時要注意將網鋪平、鋪直，金屬網不得出現扭斜或打折現象。

在鋪第五排網時上第一根繩，繩間距0.5m，并要保持均勻。鋼絲繩采用7分絲繩，無斷股及嚴重銹蝕，每根繩長163m，需用11根。上繩時，將繩的一頭固定在幫腿上，打上繩卡，然后逐架拉直，繩用扎絲按0.5m一個結綁在網上。最后將另一頭固定在幫腿上。鋼絲繩要在工字鋼腿上繞2圈以上，繩卡不少于3個并上緊，保證繩與繩之間的間距受力要均勻。

3.2 采煤機進刀方式

（1）上繩工作結束后，采煤機鉆機尾入窩位置，調整采面支架，使之平、齊，頂梁平面接頂，推直工作面運輸機。

（2）采煤機升機尾側滾筒割頂煤，降機頭側滾筒割底煤，采煤機開始上行割機尾三角煤。

（3）采煤機上行割煤至機尾后，升機頭側滾筒割頂煤，降機尾側滾筒割底煤，采煤機下行割煤50架左右。（支架梁頭至煤壁距離1.0m左右）將采煤機上段運輸機推至煤壁，彎曲段長度保持15m。

（4）采煤機升機尾側滾筒割頂煤，降機頭側滾筒割底煤，采煤機開始上行割煤，割煤3～5架后，采煤機換向牽引3～5架后停機，支護頂板。直到上行割煤至機尾（支架梁頭至煤壁距離1.7m左右）。

（5）摘掉支架與運輸機連接的銷子，用2.2m和2.5m的單體柱將采煤機下段運輸機推向煤壁，升機頭側滾筒割頂煤，降機尾側滾筒割底煤，采煤機下行切入煤壁，直到機尾側滾筒吃滿滾筒為止。推直工作面機尾段運輸機。

（6）采煤機升機尾側滾筒割頂煤，降機頭側滾筒割底煤，采煤機開始上行割機尾三角煤。

（7）采煤機上行割煤至機尾后，升機頭側滾筒割頂煤，降機尾側滾筒割底煤，采煤機下行割煤20架左右。（支架梁頭至煤壁距離2.4m左右）將采煤機上段運輸機再次推向煤壁0.3m，彎曲段長度保持15m。

（8）采煤機升機尾側滾筒割頂煤，降機頭側滾筒割底煤，采煤機開始上行割煤，割煤3～5架后，采煤機換向牽引3～5架后停機，支護頂板。直到上行割煤至機尾，割出機尾7組支架大斷面。（機尾7組支架梁頭至煤壁距離2.7m左右）

（9）采煤機上行割煤至機尾后，升機頭側滾筒割頂煤，降機尾側滾筒割底煤，采煤機下行割煤，割煤3～5架后，停機支護頂板。

采煤機進刀方式如下圖2。

圖2 機采寬斷面斜切進刀示意圖

3.3 工作面頂板管理及支護管理

為了保證工作面頂板在整個機采寬斷面過程中的穩定，在機采的過程中采用在支架梁端沿走向架“廠”型棚，每組支架2棚，棚梁一端插入支架頂梁不少于300mm，另一端打上貼幫柱，支柱迎山有力，下扎200mm，棚距要均勻。支護方式如下：

（1）采煤機第一次進刀，支架梁頭至煤壁距離1.0m左右時，利用單體柱和大板配合，對頂板破碎地點進行臨時支護。

（2）采煤機第二次進刀，割煤3～5架后，停機支架梁頭至煤壁距離1.7m左右，利用單體柱和大板配合，對頂板破碎地點進行臨時支護，然后逐次降架，將提前準備的2.8m×180mm圓木沿走向插入支架頂梁1.4m左右，架設懸臂梁，每組支架2根，棚距0.7m。

（3）采煤機第三次進刀，割煤3～5架后，停機支架梁頭至煤壁距離2.4m左右，利用單體柱和大板配合，對頂板破碎地點進行臨時支護，然后逐次降架，將插入支架頂梁圓木抽出抵住煤壁，每組支架2根，棚距0.7m，用2.5m單體柱打好幫腿。頂板出現空頂時用大板剎實，確保木梁接頂嚴密。

結合己17-22160工作面的頂板條件，當采面第9根繩進入支架前梁以內后，采用采煤機正常割煤的方式進行寬斷面的布置。大幅度提高寬斷面布置的質量和效率，保證工人安全，減輕工人勞動強度。

4 應用效果分析

4.1 節約工時

此次機采寬斷面共用3個工時，較以往采用炮采寬斷面的下分層工作面己16-22200、己16-22320、己二煤柱等極大的地縮短了工時，如下表1。

表1 工作面末采耗時對比表

4.2 提高安全系數

機采寬斷面技術安全重點為頂板管理，控制好頂板就基本保證了安全。炮采寬斷面技術安全重點一方面需要注重頂板管理，另一方面需要爆破管理，放炮時的“一炮三檢”、撤人把口、人員在臨時支護的頂板下出渣等各個安全環節都要注意，否則就容易出現安全事故。

4.3 經濟效益

己17-22160綜采工作面末采工期的提前完成，為原煤的生產提供了時間保障。

5 結論

己17-22160下分層綜采工作面采用機采工藝進行寬斷面布置技術的成功實施，保證了整個工作面寬斷面布置的質量，減少了火工品的使用，大幅度降低了職工在寬斷面布置過程中的勞動強度，提前三天完成，安全得到了更有利的保障。該項目的成功實施具有明顯的經濟效益和社會效益，為今后工作面末采采用機采布置寬斷面提供了依據和經驗。