大傾角不規則工作面轉角、增減面、渡舊巷、渡斷層等回采工藝的綜合應用

趙書遠 董崇軍 劉鵬 寇曉明

［鐵法煤業（集團）有限責任公司曉南礦］

一、地質條件

1.工作面位置

SE1402 綜采工作面位于曉南礦井下二水平南翼采區東南部；西部為F23-3 斷層；東部為SE1403 工作面老空區；北部為南翼回風大巷；南部為南翼采區可采邊界。

圖1 SE1402 綜采工作面巷道布置示意平面圖

2.煤層情況

SE1402 綜采工作面煤層厚度0.90m～3.20m 之間，平均為2.27m，工作面兩端薄，向中間逐漸變厚，14#煤層為半亮型，條帶狀結構，貝殼狀斷口，質脆，節理發育。煤層結構較復雜，夾石0-9 層，厚度0～1.70m，夾石巖性為炭質泥巖、泥巖、粉砂巖。

3.地質構造

SE1402 綜采工作面總體為單斜構造，走向24°～55°之間，傾向294°～325°之間，煤層傾角7°～18°之間，北部較緩，向南逐漸變陡。受斷層影響，SE1402 綜采工作面布置成不規則工作面，具體斷層參數見下表。

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二、設備布置

工作面共安裝液壓支架191 組，其中2 組ZTZ22500-19/35 型端頭液壓支架，2 組ZYG6800-15/35 型過渡液壓支架，102 組 ZY6800-15/35 型液壓支架，85 組 ZZ6400-17/35 型液壓支架。采煤機型號為MG300/720-AWD，刮板運輸機型號為SGZ800/800，轉載機型號為SZZ-800/400，破碎機型號為PLM-2000，乳化液泵站型號為GRB-315/31.5。

由于工作面坡度較大，在ZY6800-15/35 型液壓支架上安裝了防倒千斤頂，在運輸機上安裝了防竄千斤頂。

三、回采工藝

SE1402 綜采工作面由于兩順非平行巷道，導致工作面長度出現變化，回采過程中，經歷了邊采邊減液壓支架、轉角回采、邊采邊加液壓支架，同時渡斷層及渡舊巷回采，給安全工作帶來了一些困難，根據實際情況，回采期間及時制定相關措施，避免了安全隱患。

1.邊采邊減液壓支架

SE1402 工作面通過圖紙測量和井下實際測量計算得出工作面回順平均推進10 米，需要抽出一組液壓支架和一塊中部槽，回順巷道與工作面夾角30°，運輸機尾安全出口較小未達到安全標準，對此需多拆一塊運輸機中部槽以保證安全出口，共計拆除96 組液壓支架和97 塊中部槽。

SE1402 工作面牽引液壓支架采用回柱絞車和滑車配合，液壓支架拖運使用特制鐵板，液壓支架外移前，由于后安全出口不滿足外移條件，工作面需要先拆除一塊運輸機中部槽，然后才能外移支架，運輸機尾縮進后，原位置與巷道底板存在高差，采用編織袋裝貨和大柈組成“過橋”，使用手拉葫蘆將鐵板遷移至液壓支架柱腳前，采用自抬柱腳方式上鐵板，并使用自身推拉千斤固定在鐵板上移步至鐵板中心，回柱絞車通過牽引鐵板外移液壓支架至指定位置分解并裝車。

2.轉角回采

SE1402 工作面運順逆時針旋轉31°，旋轉回采分為準備、初調、第一次調整、調采、第二次調整五個階段，運順、回順的推進度分別按合理的比例進行，將工作面分割成若干個小扇形轉向斜切回采，采用長短刀結合的切割方式。

準備階段：做好相關生產管理記錄（工作面高差變化記錄、工作面日角度變化記錄，運輸機頭竄動記錄），準確掌握工作面推進度；將相關材料、設備準備到位，防止輸送機竄動的液壓缸及相關鏈接件、運順兩盤40T 刮板輸送機等設備安裝、調試好；工作面采高保持平穩，防止采高起伏大造成頂板不穩定；加強設備檢修，尤其是液壓支架的管路、立柱、側護板等，以保證工作面旋轉回采順利進行。

初調階段：運順推進38m，回順推進37.6m。按照生產進度及工作面尾架情況，進行拆除中部槽和抽出支架作業。并在回采過程中逐漸調整轉載機位置，保證在轉載機在通過運順拐點的設計行走區域內，本階段重點是掌握好轉載機的推進方向，控制住輸送機的前后竄動，調整好轉載機與運輸機搭接、轉載機頭位置、替棚支架位置，同時也要防止支架擠、咬現象發生；控制回順進度保證抽支架和中部槽的施工日期間距。

調整階段：工作初次調角后，工作面高差發生變化，工作面坡度發生變化，及時對支架、運輸機進行調整，此階段以平推調整為主，調采為輔。工作面按照進度排好回順抽支架時間，防止調采期間工作面抽支架作業密集，造成人員不足檢修不到，出現其他嚴重后果。

調采階段：工作面調斜回采，運順和回順按（1：2、1：3、1：4、1：5）比例推進，工作面以機頭為旋轉中心，運順推進18.4m，回順推進64m，拆除全部小刮板輸送機，恢復轉載機與皮帶輸送機搭接之后結束調采階段。本階段重點是機頭割通不推進，工作面前半部推進量小、支架調整頻繁，頂板采取鋪網、打錨桿、鋪鋼絲繩等方式加強頂板維護（作業人員在調整支架底座時，架間空隙過大易出現掉塊傷人）；防止工作面輸送機竄動量過大，及時使用液壓缸拖拽輸送機；調整好轉載機與輸送機搭接，保證出貨正常；及時調整支架狀態，防止支架擠、咬現象發生，同時控制好轉載機位置，保證替棚可牽引空間。

調整階段：以一般調采為主，工作面調整到正常推進后結束調整階段。期間工作面主要掌握好運回順推進量，根據運、回順高差，及時將工作面調整到正常狀態，同時調整好運輸機與轉載機的搭接。并按照現場實際情況進行邊采邊加支架作業。

轉角回采期間，運順推進76.8m，回順推進140m。運回順實際推進比為1：1.82。在工作面開始轉角前工作面與運順夾角為92°，工作面在不斷調整時，及時收集好運回順高差、坡度及運輸機竄動量變化，用于轉角使用，同時原定運順替棚支架在轉角前外移至指定位置，但在實際中通過不斷地測繪，井下現場實際測量，最終確認替棚支架可隨著回采一起與轉載機位移。節約了大量工時，減低了作業人員勞動強度，提高了工作效率。

3.邊采邊加液壓支架

SE1402 工作面邊采邊加的液壓支架是將正常回采期間邊采邊減的液壓支架按照圖紙和實際情況在回順巷道中依次擺放，根據推進度，提前將待加液壓支架拽進超前支護內替換單體鉸接梁，形成新的超前支護，隨著工作面回采推進，當運輸機尾安全出口寬度不小于1.8m 時，直接將待加的液壓支架拽進工作面與正常液壓支架一齊，共計邊采邊加支架19 組。

4.渡舊巷回采

SE1402 工作面回采期間，需要渡過南翼西材料上山舊巷，根據回采渡過舊巷的位置，提前在南翼西材料上山相對應的位置打木頂子、釘砂門并充填，同時考慮好可能影響回采的相關因素，加大瓦斯抽放量，控制舊巷內瓦斯濃度，當回采至舊巷位置時，檢查好瓦斯等有毒有害氣體，備好相關的支護材料，防止液壓支架傾斜不能有效支護頂板而發生頂板事故。

5.渡斷層回采

SE1402 工作面受斷層的影響，從而布置成不規則的工作面，正常回采期間，由于運順臨近斷層，煤層變化較大，根據煤厚的變化，及時調整回采層位，工作面斷層影響區域順好底板，保證運輸機平穩過渡，同時加強運輸機機頭與轉載機尾搭接的管理，防止運輸機頭“上翹或者低頭”而影響正常生產。

6.調斜回采科學縮減保護煤柱

SE1402 工作面收尾期間，根據地表建筑綜合分析，為最大限度回收煤炭資源，采用調斜回采工藝，科學縮減保護煤柱，經過運順調采方式，平均多推進57 米，多回收煤炭資源4.7 萬噸，創造經濟效益300 多萬元。

四、技術管理

1.運輸機管理

（1）運輸機變化情況

SE1402 工作面初采時，運輸機長度270 米，隨著推進工作面長度不斷縮短，最短時130 米，之后增加至162 米，在末采期間工作面又拆除一塊中部槽，剩余長度在160.5 米。SE1402 工作面采用單向割煤方式進行回采，運輸機向下山方向出貨，運輸阻力較小，但是當工作面長度和坡度變化時，易造成運輸機鏈松緊變化，一旦鏈松極易在運輸機尾堆積出現設備損壞，對此各生產在生產過程中，加強觀察，發現鏈松及時匯報，讓白班及時處理，減少設備中斷。

（2）運輸機防竄管理

本次工作面坡度在5°至23°運輸機在防竄上準備了很多，但在回采期間受地質條件變化，支架位置變化，也出現運輸機向外竄動的危險情況，對此采用幾個方法，具體情況如下：

首先確定運輸機頭竄動情況，采用了2 種方法判定，第一種是在運順巷道硬幫拉一根鐵線，測量運輸機頭距鐵線距離變化，以此判斷運輸機竄動情況，但是由于采動壓力影響巷道變形，此測量方法不是所有時間適用；第二種以巷道掘進期間的中心線為準線，采用激光定位的方法，定位運輸機頭位置，此方法較為準確，并且在轉角期間提供了十分有利的幫助。

其次運輸機調整情況，通過調整工作面運輸機頭和運輸機尾相對位置，讓運輸機頭超前運輸機尾，給運輸機推移時分出一個向上的力，以此穩定運輸機位置。同時調整液壓支架柱腳方向，向高處方向排支架，并調整運輸機推移方式，當運輸機頭向巷道竄動時，由運輸機頭開始推移，并逐漸向運輸機尾推移運輸機，配合使用工作面防竄液壓千斤頂拉移來控制運輸機竄動。

2.采煤機管理

大傾角綜采工作面采煤機管理也是重點管理之一，由于工作面傾角較大，采煤機正常割煤至前后三角煤時、停機后或正在檢修時，采煤機容易通過慣性向下竄動，造成人身傷害或損壞設備，直接制約著安全生產，根據現場實際，每天交接班時必須對采煤機的液壓制動器進行試驗，確保靈活可靠使用，同時在運輸機前后最后一塊銷排上各安裝一個限位裝置，當采煤機割煤前后三角煤時，通過限位裝置，保證采煤機不竄動，采煤機正常檢修停機后，在采煤機前后行走部銷排孔各安裝一個限位裝置，保證檢修安全。

3.液壓支架防滑、防倒管理

在日常生產過程中，先拉移坡度較高處的液壓支架，使其達到初撐力，再拉移相鄰的液壓支架，拉移坡度較低處液壓支架時，通過操作防倒千斤頂輔助裝置的配合，保證液壓支架不倒、不擠，操作人員要互相配合好，保證液壓支架支護狀態。

當拉移液壓支架向下傾倒不嚴重時，也可以使用液壓支架側護板調整支護狀態，要求液壓支架側護板“一正一反”或者側護板分開供液，從而保證調整液壓支架的質量。

4.回采期間瓦斯和防滅火管理

（1）瓦斯抽采管理

每個鉆場1#、2#鉆孔孔口內下15m 套絲管正常封孔，用于向采空區內注水。根據現場實際情況，確定合理風量，以控制采空區漏風。加強工作面煤壁瓦斯檢查，采煤機割煤至工作面后50 架時，瓦斯檢查員跟機檢查瓦斯濃度。在工作面“見方”位置，提前增補瓦斯抽采鉆孔數量，加大鉆孔及埋管抽采量。施工單位在工作面回順加、減支架期間要對瓦斯抽采管路進行有效維護，嚴禁損壞瓦斯抽采管路。

（2）防滅火管理

在回順形成激光火情監測系統，對采空區氣體、溫度情況進行實時監測。加強回順側煤體松動圈防火觀測，組織施工單位在回順巷道頂板和硬幫施工防火觀測孔，保證觀測孔距離不得小于工作面50m，頂板間隔20m 布置1 孔，硬幫間隔10m 布置1 孔，每孔孔深2m，使用聚氨酯封孔。每班向回風隅角鋪灑阻化劑，組織相關單位將阻化劑調運至回順，每班生產結束后將保安區需要鋪灑的數量搬運至回風隅角處，由瓦斯檢查員進行鋪灑并澆水溶解。保證工作面不得留頂煤，減少采空區遺煤。

（3）采空區管理

進入采空區前，兩順錨桿、錨索托盤必須卸凈。前后隅角采空區根據垮落情況，及時施工擋風墻，減少采空區漏風。根據采空區頂板冒落情況，如發現冒落不好需要及時在工作面兩順施工切頂預裂爆破鉆孔進行爆破，確保采空區充分冒落。工作面前45 米至運順硬幫，用兩層風筒布遮嚴，減少采空區漏風。每天利用水管清洗支架時，同時向架后采空區進行灑水。保證采煤機內噴霧壓力達到霧化效果。采煤機回采至距回風隅角20m 時，利用架間高壓水管對20m 范圍內的煤壁進行澆水、濕潤。采煤機割機尾時，架子不許移動；待采煤機向機頭方向切割20 米后，方準移架。準確掌握周期來壓時間和垮落步距，每次來壓前一個班要對回風隅角進行封堵，減少采空區內瓦斯涌出量。在回風隅角處安設噴霧向架后持續灑水。

五、小結

復雜條件的綜采工作面，需要結合多種工藝保證順利回采，要及時總結、歸納各種生產工藝的特點，根據現場實際情況，采用最合理的生產工藝，既能提高勞動效率，還能提高安全系數，同時要不斷加強作業人員技能提升及相關經驗的積累，從而保障煤礦安全高效回采，針對SE1402 工作面采用多種生產工藝結合回采的研究與總結，為以后相似的采煤工作面順利回采提供一定的借鑒意義和參考價值。