復雜地質狀況下的綜采工作面開采技術研究

文/李興華，河南大有能源新安煤礦

1 引言

綜采作業面具備操作工藝先進、生產作業功效大的特點，能夠大幅度提升煤巷厚煤層采掘中的作業效率及經營收益。此項技術在河南能源新安煤礦得到了廣泛的應用，而且至今為止其成效明顯，對當今煤礦的健康發展發揮出了積極的促進作用。另外綜采作業面放頂煤工藝對煤層本身的地質結構具備較嚴格的要求。依照新安煤礦15120作業面無線電波坑透數據顯示：此作業面探查區內存有兩條薄煤帶；其中1#屬于異常區：處于15120下巷K13點作業面的內部，表現為條形延伸到上巷區,而且其作業面內部電磁場瞬時強度值顯著減弱，依據煤巷掘進具體暴露的煤厚狀態，可確定此段屬于薄煤層帶，這種情況對煤巷的回采顯示出一定的不利作用。

2 整體地質結構狀況

此15120作業面區域內有斷層情況存在。而且其工作面表現出頂底板上下起伏不平現象，上、下巷局部存在薄煤帶。根據15120作業面無線電波坑透報告：該工作面探測區內存在兩處薄煤帶；1#異常區：位于15120下巷K13點處工作面內部，呈條狀延伸至上巷,并工作面內部時場強值明顯衰弱，并參照巷道掘進實際揭露的煤厚情況，判定該段為薄煤帶，其對回采進程存在著某種程度的影響。

3 綜放作業面結構狀況

3.1 采掘作業面中煤層頂底板的支護情況

該煤層上的直接頂是屬于粉細砂巖性的互層型結構，其煤層厚度依次向南逐步減小，水平方向為紋絡層，內部含有相當量的 Fe S2成分和部分植物性化石成分，其表層節理明顯，而且節理中融有方解石摻入，其煤層整體厚度大致為2.1 m～7.6m，平均值為 5.7 m。作業面老頂組成為灰白型的細砂溶巖，東南區是具有高硬指標的中砂溶巖。工作面選用ZF5500/16/28型基本架87架和ZFG7200/20/30H型端頭支架6架，配合15架 ZQL2×3200/23(15)/50(30)H型自移支架對頂板實行支護全部垮落法管理頂板。支架中心距1.5m，支護高度1.6～2.8m，最小控頂距為3.995m，最大控頂距為4.595m。

3.2 設備空間設置

依照作業面煤層的具體存在狀況，其采掘作業面重點選取的是單個走向長壁后退型整體聯合化一次完整采高的采掘工藝，其采空區域的頂板結構選取自然滑落的手段來實施管理。在具體操作環節中，選用頭后斜切進入，雙刀切割煤的作業方式，如此進行一個來回能夠切割兩刀。此類機組的最高截深尺寸大致為 0.6 m，往復式掘進深度可達 0.5 m。

3.3 采煤工藝

采用綜合機械化采煤工藝，采煤機自機頭（尾）斜切進刀→下（上）行割三角煤→伸伸縮梁→前部運輸機出煤→采煤機上（下）行割煤→伸伸縮梁→跟機推前部運輸機→收伸縮梁、拉架→前部運輸機出煤→放頂煤→拉后部運輸機；頂板破碎時，移架→采煤機割煤→推前部輸送機→伸伸縮梁→放頂煤→拉后輸送機。作業面主要作業工序沒有完成不能停工。

采煤機采高1.9～3.7m，滾筒截深為0.63m，牽引速度0～7.0m/min，牽引方式為交流變頻調速、電機驅動齒輪銷軌式無鏈牽引，支架的支撐范圍為1.6～2.8m；采高控制在2.5m，確定工作面循環進尺為0.6m，平均放煤厚1m，確定平均采放比為1：0.4，符合有關規定。日循環進尺控制在8刀，即4.8m。

3.4 綜采作業面的支護管理

（1）嚴格采面質量管理，保證采面“三直一平兩暢通、安全完好，浮煤凈”，同時堅持拉線移架。（2）嚴格控制采高，保證支架頂梁與頂板充分接觸，使支架有足夠的初撐力。（3）堅持帶壓擦頂移架，防止漏頂。（4）保證支架支護強度，支架初撐力不得小于24 MPa。

4 快速過地況結構復雜帶的技術運用分析

4.1 斷層帶附近區域的煤層破壞狀況

斷層的形成主要是由于地層在運動過程中內部能量受到一定擠壓，能量聚集并快速釋放進而形成斷層地質結構。隨著聚集的能量不斷釋放，巖層內部受擠壓、斷裂出現大量裂隙，進而在斷層帶附近區域出現破碎帶。

4.2 過斷層帶附近煤巖破壞情況分析

綜采工作面快速過斷層主要采取的是由上盤向下盤推進的作業方式，實施該作業方式在通向斷層面時，由于破碎帶弱變區域內煤層的破壞相當嚴重，其內聚力幾乎為零，因而煤層不能保留，即易發生煤層片幫。如此增大了斷面空頂的范圍，破碎的頂板巖層極易發生冒頂狀況，并且給安全生產造成了不利的影響。

4.3 綜采工作面過斷層操作工藝分析

當遇到較大落差的斷層，回采工作面難以直接通過的情況下，必須要另掘切眼，重新布置相應的工作面。反之，當遇到的斷層落差較小時，工作面可不必另掘切眼，直接從斷層一盤推進至另一盤。

5 結語

依托分析復雜地質條件下影響煤礦高效生產的因素，采取快速強過斷層的方法，有效縮短了工作面過斷層的周期，不但給該煤礦的生產銜接節省了寶貴的時間，而且有效節省開掘切眼及設備回撤的相關資金，減少企業的資金投入，此外還減少了各種安全事故發生的幾率。