放頂煤在高檔普采工作面中的應用

謝強謝斌

（肥城礦業(yè)集團有限責任公司 曹莊煤礦，山東肥城271601）

曹莊煤礦是山東能源肥城礦業(yè)集團公司的骨干企業(yè)，座落在泰山西麓。1965年建成投產(chǎn)，原煤年生產(chǎn)能力120萬噸，是一座國有大型現(xiàn)代化礦井。為提高煤炭資源回收，提高工作效率，針對井下位于六采區(qū)三層煤東翼邊角塊段3100工作面，經(jīng)研究決定，將直接回采下分層，在工作面放頂排再安設刮板輸送機一部，實行放頂煤方式回收上分層煤炭。

1 采區(qū)概況

表1 六采區(qū)基本情況

曹莊煤礦下組煤的開采嚴重受水威脅，隨開采水平的延伸，受水威脅程度愈加嚴重，現(xiàn)有的防治水措施還不能保證水文地質(zhì)條件復雜塊段工作面的安全回采。因此，尋找煤質(zhì)好、效益高、開采成本低的上組煤成為當前工作的重點。而我礦的六采區(qū)是三層煤的最后一個采區(qū)，最大限度的回收資源成為工作中的重點，以下詳細介紹本采區(qū)的情況（見表1）。

2 放頂煤采煤方法與工藝

2.1 采煤方法

采用傾斜長壁采煤法，后退式回采，全部垮落法管理頂板，工作面回采高度2.2m。工作面切眼沿煤層傾向布置。

2.2 支護方式

2.2.1 本面采用齊梁直線柱支護形式。工作面每推進1m，沿工作面鋪設尼龍網(wǎng)、掛梁及前移長鋼梁、支回柱一次。頂梁為正懸臂，支柱后爪卡在頂梁后端的2～3個牙口處。根據(jù)該面頂板巖性和采煤機械情況，端面距為0.65m。為控制端面距，要求每隔兩架頂梁檔套使一架3.8m長鋼梁，一梁不少于三柱支設牢固。

2.2.2 工作面使用DZ2.2～2.5型單體液壓支柱配合HDJB-1000型金屬鉸接頂梁支護頂板，頂梁之上鋪設尼龍網(wǎng)護頂。根據(jù)三層煤的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律和支護情況，工作面初壓前后均采用4～5排控頂方式，即最大控頂距為5.65m，最小控頂距為4.65m，工作面放頂步距1m，機道寬1.35m，采煤機吃刀斜茬處控頂距可擴大到6.65m。

2.2.3 工作面必須保持人行道、面前、面后機道三排水平調(diào)角楔齊全，調(diào)角楔打緊鎖牢，不準使用變形、損壞、單個、無繩的調(diào)角楔，插調(diào)角楔時小頭朝向機尾方向。

2.3 放頂煤方法

2.3.1 在工作面第五排支柱 （放頂排）與第四排支柱之間安設一部SGB-40T型刮板輸送機，輸送機要緊靠第五排支柱。

2.3.2 工作面達到最大控頂距，支齊五排支柱后，首先將第四排靠SGB-40T型刮板輸送機的支柱回出，每次回柱不得超過7節(jié)溜槽的長度，然后在第四架頂梁前端支設一棵基本支柱，最后按照由機頭向機尾的順序開始移老空側(cè)刮板輸送機。

2.3.3 首先將機頭帶7節(jié)溜槽移到支設的第三排基本支柱與新放頂排（第四排支柱）之間，然后支齊新放頂排支柱。依次由機頭向機尾方向回第四排支柱→將第四排支柱支在第四架頂梁的前端→移SGB-40T型刮板輸送機→支新放頂排支柱。直到移完刮板輸送機，支完新放頂排支柱，每路頂梁下保持六棵支柱，最后回撤第五排支柱及頂梁。

2.3.4 回柱工作完成后，在未套使長鋼梁的頂梁檔內(nèi)在距溜槽以上0.2m-0.5m處將尼龍網(wǎng)剪開0.3m×0.3m的“T”型口，用于回收老空垮落的煤炭，人工使用扒子或鐵锨扒煤至刮板輸送機內(nèi)。直到見到矸石為止，最后用尼龍帶或大笆將開口封住。

2.3.5 面前割煤時長鋼梁要竄至煤壁跟，維護面前頂板。放煤時長鋼梁要向后竄，與放頂排后端對齊，長鋼梁始終保持一梁三柱，面前可使用點柱或上挑板梁（一梁二柱）維護面前頂板。

2.4 循環(huán)勞動組織

根據(jù)該面生產(chǎn)條件和采煤工藝，確定采用三班生產(chǎn)，邊采邊準，日進三個循環(huán)的作業(yè)方式。

2.5 礦壓觀測

工作面開采期間，重點在上下順槽及工作面兩端頭進行了煤粉監(jiān)測和工作面支柱阻力進行循環(huán)監(jiān)測，利用綜合監(jiān)測結(jié)果，對工作面沖擊危險進行預測預報，當監(jiān)測出有沖擊危險時，利用爆破卸壓法對應力集中地點進行卸壓爆破。

圖1 工作面支護平面圖及剖面圖（單位mm）

2.6 經(jīng)濟效益分析

2.6.1 工作面正規(guī)循環(huán)生產(chǎn)能力

式中：

W——每個循環(huán)產(chǎn)量，t；

L——工作面傾斜長度，39m；

S——工作面每刀截深，1m；

h——采高，平均2.2m；

γ——煤的容重，1.35t／m3；

C——工作面回采率，95%。

工作面回采產(chǎn)量：每循環(huán)生產(chǎn)能力×工作面推采長度=110×195= 21450（t）

2.6.2 頂煤回收循環(huán)生產(chǎn)能力

式中：

W——每個循環(huán)產(chǎn)量，t；

L——工作面傾斜長度，39m；

K——工作面放頂距，1m；

h——剩余煤厚，平均2.25m；

γ——煤的容重，1.35t／m3；

C——回收率，75%。

頂煤回收煤炭量：每循環(huán)生產(chǎn)能力×工作面推采長度=88.8×195= 17316（t）

2.6.3 工作面總回采煤炭量為21450+17316=38766（t），增產(chǎn)17316/ 21450=81%

該技術(shù)的成功應用，大大提高了工作面的生產(chǎn)能力及我礦3層煤的煤炭回收率，并可在工作面較長、煤層較厚、推采長度較長的煤層中得到推廣，延長礦井的服務年限 ,保證礦井的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

2.7 安全措施

2.7.1 瓦斯防治措施

1）加強通風管理，保證工作面的風量符合作業(yè)規(guī)程規(guī)定。

2）工作面設專職瓦斯檢查員，井下現(xiàn)場嚴格執(zhí)行“一炮三檢”制度。

在采煤工作面回風下隅角處安裝瓦斯斷電儀連續(xù)監(jiān)測回風流中瓦斯?jié)舛取?/p>

4）工作面嚴禁放明炮、放糊炮。

2.7.2 防火

1）保證工作面的推進速度，盡量縮短煤的氧化期，防止煤炭自燃。

2）加強頂煤回收管理，減少頂?shù)酌旱膩G失。

3）工作面結(jié)束時及時封閉。

4）及時采取向采空區(qū)噴注阻化劑和注漿等綜合防滅火措施。

2.7.3 使用條件

1）煤層傾角小于20°的煤層。

2）煤質(zhì)中硬以下或注水軟化能達到很好放煤效果的煤層。

3）無自燃發(fā)火傾向或有自燃發(fā)火傾向但能在發(fā)火期內(nèi)采完的煤層。4）地段小，斷層多，煤層節(jié)理和層理都比較發(fā)育的煤層。

3 結(jié)語

實踐證明放頂煤方法具有高產(chǎn)、高效、低耗、經(jīng)濟效益高、安全性高等優(yōu)點，是厚煤層開采的一種比較理想的開采方法，有廣闊的應用前景，但仍有一些問題：

3.1 對于煤質(zhì)中硬以上的煤層來說回采率偏低，只能達到65%－75%左右，浪費資源。

3.2 放頂煤的防火問題仍然沒有得到很好的解決，特別是發(fā)火期短的煤層。

3.3 工作面的支護密度大。

［1］徐永圻，姜志方.煤礦開采學[M].中國礦業(yè)大學出版社，2009，7.

［2］杜計平，汪理會，編著.煤礦特殊開采方法[M].中國礦業(yè)大學出版社，2003,10.

［3］張恩強，勾攀峰，陳海波.井巷工程[M].中國礦業(yè)大學出版社，2010.

［4］張安興.堅硬厚煤層綜采放頂煤預裂爆破開采技術(shù)的實踐與應用[J].山東煤炭科技，2007(6)：1－2.