急傾斜厚煤層復雜構造段綜采技術研究

丁正付 周忠國 劉建 文志祥 劉治華

（四川省華鎣山煤業股份有限公司綠水洞煤礦，四川華鎣 638600）

0.引言

隨著礦井開采深度不斷增加，煤層賦存條件越來越惡劣，地質條件愈加復雜，煤層厚度變化大、煤層傾角急劇增大、煤層松軟，對綜合機械化開采提出了更高的要求[1-4]。因復雜地質構造段連續交替存在，直接放棄有復雜的地質構造段煤層回采雖能滿足安全需要，但無法提供相應的技術儲備，不能為后期的煤礦開采提供很好的藍本，且在丟棄煤炭資源后將引起采掘接替困難，甚至造成采掘失調，雖能加快推進速度并確保安全，但是浪費煤炭資源嚴重、經濟效益低、整體開采成本過高，與安全高產高效礦井不相符，加之造成國有資產浪費，與國家煤炭開采政策不符，在保證資源不丟失的情況下加快推進速度更有利于效率及效益的最大化。對急傾斜厚煤層綜采工作面松軟突出煤層地段快速治理顯得極為重要。

1.試驗工作面概況

3251南采煤工作面機巷長913m，風巷長900m，回采平均長906.5m，工作面最大傾斜長208.4m，工作面最小傾斜長148.0m，平均傾斜長176m。煤層最大傾角52°，最小傾角40°，平均傾角46°，煤層實際傾斜面積145256.81m2，地質儲量55.43萬噸，可采儲量52.65萬噸。本工作面煤層為半暗半亮型焦煤、焦肥煤，平均厚度為2.65m，呈玻璃光澤，硬度系數1～1.5。煤層中含夾矸2～4層，其中部有一層厚度在0.07m左右的高嶺石夾矸，賦存穩定，分布廣泛，為煤層的標志層，其上部有一層厚度及巖性變化較大的夾矸層，其厚度為0～0.7m，該層以0.5m為界將煤層分割為分叉區域（＞0.5m）和合層區域（＜0.5m），分叉區域呈條帶狀分布。本工作面分岔情況：機巷回采至1174m（距3251北切眼）后進入分岔煤層，分岔帶走向長度約555m，風巷回采至1260m（距3251北切眼）后工作面進入分岔煤層中回采，分岔長度約304m，分岔厚度0.5～2.5m，巖性為泥巖、沙質泥巖；工作面回采1729m（距3251北切眼）后全部進入合層中回采至工作面回采結束。

2.方案選擇

不重新施工開切眼，工作面繼續向南回采復雜地質構造段，可采走向長度約300m（約17萬t）煤炭資源。利用現有綜采設備連續回采，減少開切眼布置，在復雜地質構造段適當降低工作面采高，并對于松軟煤層段增加支架下部的枕木充填，配合綜采工藝的調整，控制工作面俯偽斜狀態，確保項目的安全、順利回采，此時回采的煤炭從3251南機巷運至3251南下煤立眼下放至325大巷皮帶上，再運輸至325煤倉。如此回采時，回采過程中將受煤層增厚的制約。

3.關鍵技術

3.1 急傾斜厚煤層綜采工作面煤層加固

通過對3251南工作面煤層賦存進行分析，制定專項措施并準備好墊底材料，通過對采高控制、工作面俯偽斜量控制、液壓支架擺尾量控制，減少工作面片幫飛矸量，確保工作面正常回采；對煤層松軟段采用預抽，以減少煤層松軟程度，并對局部煤層松軟地段采取注漿加固，以確保工作面的正常回采。

3.2 急傾斜厚煤層復雜構造段回采

一是留底煤開采，嚴格控制采高和工作面用水，嚴防底板或底煤滑移造成采高失控；二是增加柱帽，確保支架能夠達到最大支撐高度；三是加強工作面排架，嚴控支架、刮板輸送機下滑，加強綜采配套設備檢修和維護，及時處理漏竄；四是使用礦壓在線監測系統，實施實時在線監測，確保支架初撐力合格。經過對工作面支架大修、更換新采煤機及橋轉，將原急傾斜支撐掩護式液壓支架進行檢修，完善支架功能，對端頭液壓支架進行修改設計，增加架前擋矸板高度與寬度，滿足防撞及防竄矸要求，使其與采煤機、刮板輸送機配套（建議后期的端頭液壓支架增大立柱的直徑與長度，確保支架頂梁能夠滿足接頂要求，同時加大加強擋矸板的厚度，滿足防撞要求）。回采時沿上分層煤層頂板推進，留部分下分層開采，嚴格控制采高，其高度不得大于3.0m，盡量控制在2.8m。為防止工作面采高超高，需在推進過程中采用千斤頂提溜子，若遇下分層煤矸滑落，則需在溜子及支架底座下方墊木料進行充填，以確保支架接頂。為防止工作面溜子、支架下滑，工作面需加強排架和排溜工作。調整好機風巷超前關系，實行俯偽斜開采，風巷超前機巷5m～8m。機巷高幫錨棚支架腿子提前采用φ=16mm，L=1800mm漲殼錨桿加托板在肩窩往下100mm位置施工固定腿子，且回采時保留腿子，若遇支架及溜子下滑嚴重，可適當調整機風巷超前關系，以穩固采高范圍下方的煤矸，防止其滑落。為防止局部地方或個別支架無法接頂，需提前給所有支架安裝好立柱柱帽，備齊閥片等。控制采煤機防塵水量，并盡量減少工作面液壓支架的漏液，嚴禁用水沖架前浮煤，防止水侵蝕導致底煤無法留住。架前浮煤采用人工清收。

若工作面液壓支架下方發生推底時，采用以下方式處理：采用錨鏈和液壓缸配單體支柱將推底段支架由上往下逐架調正，并將支架底座提起來，以便支架能前移與推移。使用單體液壓支柱配合移架時，單體支柱上端頭抵在處理當架支架后柱如探梁凹處，支柱尾部抵在下一架三連桿凹處，再用鐵絲等將液壓槍手把注入支柱三用閥并捆綁處于注液狀態，槍管另一端接入上一架支架的閥片上（此時嚴禁注液并專人看管），看安全人員（發令人員）站在處理當架支架以下第二架支架后腔的安全地點，上方操作人員全部撤至上一架支架以上后發令緩慢拉架，單體液壓支柱必須系好雙防倒繩，支架間側護板必須接觸嚴實，防止架間掉矸。加強該段支架的排架工作，支架間必須使用好側護、底調和防倒防滑缸，不得出現背架、擠架、倒架，架間不得空頂，若架間距離超過100mm時，必須在該空隙的兩架支架側護板間增加錨網防止漏矸，錨網前端固定在架前擋矸門上，后端固定在后立柱上，上下兩側分別固定在上下兩架支架上，每側固定點不得少于2處，每處與支架必須捆綁牢固，架間擋矸門與架前擋矸門之間的空隙采用擋矸皮帶（或錨網）進行擋矸，皮帶（或錨網）上端吊掛在支架前探梁上，固定點不少于3處，下端固定在支架推溜框架上。

3.3 急傾斜厚煤層綜采工作面采空區防滅火

一是調整風量，減少采空區漏風。二是采取主動防滅火管理，清理浮煤矸、對底板采用灑生石灰等措施阻止煤炭自燃。三是對采空區頂板進行放頂管理，減少采空區浮煤矸與空氣接觸空間。四是往采空區注氮管理，減少采空區空氣中的氧氣濃度，防止其自燃發生。五是采用防滅火監控系統，對采空區煤炭自燃情況進行實時監測。

4.實施效果

急傾斜厚煤層復雜構造段綜采技術研究在3251南采煤工作面推過煤層復雜構造段取得了良好的效果，采用俯偽斜開采解決了工作面片幫飛矸的問題、頂板支護問題，得出俯偽斜角度與工作面機風巷超前量的合理參數；液壓支架向下擺尾能有效控制支架、刮板輸送機下滑；采用預抽煤層瓦斯可以減少煤炭松軟以防止推底；采用束管監測系統可以通過分析采空區氣體監測煤炭自燃、采用灑生石灰可以阻止煤炭自燃、采用注氮防止煤炭自燃；綜采工作面過急傾斜厚煤層復雜構造段關鍵技術在3251南采煤工作面得到很好實踐和驗證。

5.結語

采取優化施工工藝、強化頂底板管控、加強采空區防滅火管理、松軟煤層段提溜墊架、注漿加固等手段，實現了復雜構造地段安全回采。