緩傾斜煤層俯角回采經(jīng)驗

◎黃河

隨著煤炭資源價值的提升，煤炭資源的回收由以前的粗獷式向現(xiàn)在的精細(xì)式方向不斷邁進(jìn)。但是由于煤炭資源的不斷減少，煤炭的回收困難不斷加大，回收過程中遇到的困難不斷增多，需要不斷地提高回采設(shè)備和技術(shù)。

一、曉南礦二水平SE1403 工作面自然條件簡介

1.工作面簡介。

二水平南翼東采區(qū)，井下標(biāo)高-383～-493m。二水平SE1403 工作面，位于曉南礦工業(yè)廣場東南部，西部為西部為SE1402 工作面（尚未開拓）；東部以F19-2 斷層為界與SE1405工作面采空區(qū)（2008.11-2009.05）相鄰；北部與南翼回風(fēng)大巷相鄰；南部為東三采區(qū)。

工作面長度191m，運順走向長度1258m，回順走向長度1299m。運、回順最大高差為41m，走向角最大處為15°。

工作面總體為單斜構(gòu)造，走向51°～67°，傾向321°～337°，煤層傾角5°～22°。煤層厚度1.45～2.70m，平均為2.09m，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，夾石2～5 層，夾石為泥巖、炭質(zhì)泥巖、粉砂巖，厚度為0.05m～0.60m。煤層為半亮型，條帶狀結(jié)構(gòu)，貝殼狀斷口，質(zhì)脆，節(jié)理發(fā)育。工作面煤層頂?shù)装迩闆r見表1。

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本工作面水文地質(zhì)條件較復(fù)雜，頂板的粗砂巖、砂礫巖層為弱含水層，該含水層為阜新組承壓含水層，富水性弱，采用相鄰 92 號孔抽水資料：K=0.000896m/d，q=0.000984L/m.s。工作面上部為一水平西二二期運輸大巷和西二715 采空區(qū)，其中一水平西二二期運輸大巷積水已放凈，共探放出積水993m3，經(jīng)確認(rèn)舊巷積水已放凈；西二715 采空區(qū)內(nèi)預(yù)計積水8700m3，回采前已安排施工單位進(jìn)行探放。預(yù)計本工作面正常涌水量為5m3/h。受F19-2、F21-2 斷層影響，頂板裂隙較發(fā)育，且SE1405 工作面回采過程中有裂隙出水現(xiàn)象，最大出水量30m3/h。為確保安全生產(chǎn)，本工作面回采過程中須安設(shè)排水能力不少于50m3/h 排水設(shè)施。

二、工作面設(shè)備簡介

工作面設(shè)備配置見表2。

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工作面主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)見表3、表4、表5、表6

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二、回采初期工作面難點

1.SE1403 工作面為俯采工作面，由于初采期煤層傾角大最大達(dá)16 度，同時隨著回采工作面煤層傾角不段變化，回采時易出現(xiàn)工作面跑層現(xiàn)象（見SE1403 開切眼示意圖）。

SE1403 開切眼剖面示意圖

2.工作面采高變化快，選用支架型號最大采高等同于最大煤厚和偽頂厚度，當(dāng)回采過程中偽頂遇水泥化，對工作面采高控制極為不利，控制不好易出現(xiàn)支架不接頂，嚴(yán)重后果造成支架傾倒。

3.煤層傾角和工作面走向很大程度影響運輸機狀態(tài)，如采用調(diào)角開采人為降低運、回順高差，運輸機竄動劇烈，現(xiàn)有運輸機與轉(zhuǎn)載機搭接滿足不了工作面出煤條件，保持運輸機不竄動的情況下，不易按照煤層走向進(jìn)行回采。

為了解決這些困難，我隊將工作面分段數(shù)據(jù)化，根據(jù)圖紙上煤層變化，以支架編號為參照，前50 架為坡度變化平穩(wěn)區(qū)，50-90 架為工作面坡度變化區(qū)，90 至機尾為大坡度區(qū)。采用地質(zhì)圖上測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和井下測量相結(jié)合的方式，在圖紙上測算出現(xiàn)階段工作面運順、回順及工作面運輸機坡度數(shù)據(jù)。為了實現(xiàn)對運輸機推進(jìn)方向的坡度控制，工作面初采前，我隊購買了半圓式坡度規(guī)，按地測部門給定層位進(jìn)行找底工作。實際推進(jìn)過程中，發(fā)現(xiàn)半圓式坡度規(guī)操作難度較大，無法方便、快捷的測量運輸機坡度。我隊緊急購置可調(diào)式水平坡度尺，滿足生產(chǎn)過程中快速測量運輸機坡度的要求，從而實現(xiàn)運輸機坡度快速調(diào)整，符合回采坡度。在運順、回順巷道內(nèi)，選取標(biāo)志層的5個取樣點，得出運、回順巷道內(nèi)煤層的變化情況，生產(chǎn)班組利用多功能坡度儀和卷尺，在工作面以5、12、25、35、45、55、65、75、85、95、105、115、125 對應(yīng)支架的運輸機上測算運輸機坡度和工作面采高，當(dāng)井下測量坡度數(shù)據(jù)與圖紙測量數(shù)據(jù)誤差不超過2°，工作面采高不超過2.7m 時，工作面為層位正常，反之則工作面出現(xiàn)跑層傾向，須立即對工作面狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，保證工作面回采不跑層，支架不出現(xiàn)不接頂現(xiàn)象。通過這一辦法，很簡單的解決了俯采過程中運輸機前進(jìn)時坡度不易掌握的困難，為井下作業(yè)創(chuàng)造了很大的便利，保證了煤炭資源的有效回收。

在處理運輸機受煤層變化竄動上，也是采用數(shù)據(jù)化測量手段，以運順巷道掘進(jìn)期間頂板激光中線為標(biāo)準(zhǔn)，在巷道硬幫側(cè)拉一根平行的參照鐵線，測量運輸機頭至參照鐵線距離，同時測量運輸機機尾安全出口距離，通過測得數(shù)據(jù)得知運輸機竄動量，由于回采推進(jìn)過程中運回順高差相對減小，運輸機測得數(shù)據(jù)變化明顯，通過數(shù)據(jù)對運輸機的長度控制十分有利。為以后工作面回采提供了數(shù)據(jù)參照。工作面回采前，我隊在綜檢車間對液壓支架推拉缸連接頭加裝限位裝置，減少推拉缸連接頭推移過程中的余量，使運輸機推移過程中中板受力方向與運輸機推拉缸伸出方向一致，精確的實現(xiàn)了運輸機坡度控制。

通過SE1403 工作面回采，我隊建立數(shù)據(jù)統(tǒng)計表格，得出了在運、回順高差35m 以上時，工作面運輸機推進(jìn)方向的坡度每變化1°，深度下降140mm 的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，以這個數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了回采過程中前進(jìn)方向角度的調(diào)整。

三、工作面過斷層期間遇到的問題及解決方法

本工作面內(nèi)過F21-2 斷層，斷層尖滅端延伸至工作面內(nèi)，在工作面內(nèi)最大影響范圍為15 組支架，推進(jìn)時受影響長度為69.3m。斷層最大落差為1.3m。采用采煤機截割方式通過。2018年3月21日二班開始揭露斷層，2018年4月24日新一班脫離斷層影響區(qū)域。

過斷層期間，斷層處巖石較硬，采煤機鋒齒、葉齒更換較頻繁。我隊為了防止磨損采煤機滾筒葉片，加大了檢修力度，要求生產(chǎn)班班前利用15 分鐘時間進(jìn)行班檢，對磨損嚴(yán)重的截齒、齒套進(jìn)行更換，最大限度的保證采煤機滾筒完好。

四、工作面過沖刷帶期間遇到的問題及解決方法

本工作面受古河流沖刷影響，工作面內(nèi)有“鍋底形”沖刷帶，沖刷帶與工作面斜交，在工作面最大影響范圍為53m（35 組支架），推進(jìn)方向受影響長度為176m。

2018年5月，我隊開始做工作面前期準(zhǔn)備工作，提前在運、回順施工探煤眼，在回順巷道煤壁軟幫側(cè)，發(fā)現(xiàn)底板有少量的煤，我隊制定了回采期間回順提前拉底，避開頂板巖石較硬區(qū)域的回采辦法。

2018年6月8日，工作面開始揭露沖刷帶，2018年6月13日，由于沖刷帶巖石變硬，采取打震動炮眼對工作面巖石預(yù)裂，使用采煤機配合掃貨方式進(jìn)行過沖刷帶作業(yè)。在回采過程中，我們發(fā)現(xiàn)沖刷帶區(qū)域頂板巖石較硬，采煤機通過非常困難，底板巖石較軟，采煤機通過容易。為了減少沖刷帶全巖段對回采進(jìn)度的影響，我隊針對沖刷帶巖性特點，在回采過程中根據(jù)沖刷帶“鍋底形”的特征及巖石厚度變化，隨時調(diào)整運輸機推進(jìn)方向角度，即將揭露沖刷帶全巖段之前，運輸機提前5m 按照-15°拉底推進(jìn)，其余區(qū)域按照-7～-10°推進(jìn)，力爭避開沖刷帶巖石較硬區(qū)域或減少破巖量，降低設(shè)備磨損程度，加快工作面推進(jìn)進(jìn)度。

過沖刷帶前期，礦組織保安區(qū)人員、綜維隊人員在鉆場內(nèi)對沖刷帶巖石區(qū)域施工注水孔并注水。在實際生產(chǎn)過程中，由于沖刷帶巖石受水浸泡影響，部分膠結(jié)性較差的巖石遇水膨脹碎裂，為回采工作降低了難度。通過實際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，注水較飽滿的巖石區(qū)域，回采過程中巖石呈暗灰色，截割難度較小；注水不飽滿的區(qū)域，回采過程中巖石呈灰白色，截割難度較大，截割后大塊巖石較多，設(shè)備磨損嚴(yán)重。

針對截割巖石期間設(shè)備磨損較嚴(yán)重情況，我隊仍采區(qū)采煤班每班班檢的方式，加大檢修力度，同時合理調(diào)控檢修班各包機組人數(shù)，對采煤機包機組、運輸機包機組加派人手，保證檢查、檢修到位。對采煤機包機組實行責(zé)任制，保證采煤機各部構(gòu)件、采煤機各部螺栓每天檢查到位，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，對正常回采過程中的免檢部位，也要定期組織檢查。

工作面回采至注水較為飽滿區(qū)域時，頂板淋水量較大，在運順三角點區(qū)域較明顯，采煤班接班時，轉(zhuǎn)載機尾易積水，工作面鏟煤板前浮貨較濕，造成交接班過程中易堵倉，影響工作面推進(jìn)進(jìn)度。

為了解決堵倉影響，我隊將氣動隔膜泵改造，由原來的在水窩子內(nèi)抽水改為使用抽水管抽水。要求生產(chǎn)班人員交班前，必須使用吊大布、吊PVC 管等方式，將工作面上幫淋水及時導(dǎo)入下幫，在3#架柱腳前，打設(shè)臨時水窩子，及時使用氣動隔膜泵將積水排出。同時定期對運順?biāo)疁线M(jìn)行清理，保證工作面水量增大時積水能夠順利排出。

工作面回采至注水不飽滿區(qū)域時，工作面運順三角點區(qū)域頂板淋水明顯變小，采煤機截割后大塊巖石較多，易在轉(zhuǎn)載點及煤倉處堆積影響生產(chǎn)。

為了減少大塊巖石產(chǎn)出量，我隊將破碎機襯板抽出一塊，大塊巖石量得到明顯控制，同時我隊在運輸機頭、皮帶機頭等處加強人手，保證大塊巖石及時得到處理，提高開機率。破碎機襯板抽出后，破碎機三角帶損壞頻繁，錘頭磨損加劇，使用壽命縮短。