大采高綜采工作面過薄煤區回采技術應用

王文亮

（陽煤集團五鑫煤業有限公司，山西 陽泉036600）

1 工作面概況

五鑫煤礦303綜采工作面主采下二疊系山西組3號煤，煤質為無煙煤2號，開采區域內煤層厚度4.38～6.80 m，煤層底板標高＋427m～＋507m，煤層傾角1°～7°，為近水平煤層；地表趨勢為西高東低，南高北低，煤層埋深196.6～435.3m；303綜采面東側為已回采結束的302綜采面，西側為接替的304工作面，北部為井田北部邊界及蘆葦河保安煤柱，南面為西區開拓大巷西大一巷；工作面設計長度1621.4m，切眼長度244.5m，面積396308m2；采用走向長壁后退式一次采全高全部垮落綜合機械化采煤法。

2 薄煤區基本情況

根據地質勘探及巷道掘進資料顯示，工作面在回采過程中有兩個薄煤區，其中第一個薄煤區位于切眼以南146.5～631.5m范圍內，煤厚為2.5～4.5m（中上部煤厚為4～4.5m，中下部煤厚為3.5～4m）。53105巷薄煤區掘進中，發現0.2～0.3m厚的炭質泥巖偽頂，以及厚度變化大的直接頂局部區域頂板較破碎，對工作面回采影響較大。在距切眼以南823～1067m的264m范圍內，煤厚為4～4.5m，對工作面回采有一定的影響。

3 過薄煤區回采工藝

3.1 過薄煤區采高調整

根據采高、仰采與煤壁片幫關系，針對本次仰采區仰角、構造及薄煤區的煤厚情況，對工作面及采高作出以下調整：工作面在進入薄煤區應作出采高的調整，工作面采高從正常情況降低至4～4.5m。工作面中上部采高為煤層厚度，即4～4.5m，全斷面沿煤推進；工作面中下部采高降至4m左右，在不影響采煤機通過的情況下，最低采高不得低于3.6m。同時，結合3301巷沿底掘進的情況，工作面中下部在薄煤區中應采用“破底挑頂”的方式。推進過程中，頂部矸石利用自重、采煤機、支架進行破矸。根據頂板一般比底板較軟、較破碎的經驗，工作面臥0.5～0.8 m左右的底板，以便觀察煤層變化且確保采煤機能順利割透，不至于在煤層突然變化時措手不及，可在保證工作面安全、順利回采的前提下，多出煤。

3.2 采煤機及支架的調整

303大采高工作面采煤機為JOY7L6SC采煤機，配備了3.2m的滾筒，最大截割高度為6m，截深865mm。但在回采過程中，由于復雜地質條件，工作面最大平均采高保持在5m以內，3.2m的滾筒在回采過程中發揮不出優勢，且出現滾筒撕裂，噴霧不良，采煤機經常負荷過大、卡死、割不透、啟動不了等問題。分析該型號的采煤機，認為在復雜地質條件下，采高受到限制，3.2m雙滾筒過大，造成力矩過大，且滾筒有撕裂痕跡，在異常區、薄煤區、仰采區、斷層區等復雜地質構造中該采煤機會運行困難。同時，工作面經歷484m薄煤區后，約160m煤厚為5～5.8 m的正常階段后又遇賦存陷落柱和4～4.5m薄煤的第二異常區。因此，以該段最大采高5m為準，兼顧長距離的薄煤等異常區，采煤機滾筒更換為2.5～2.6m，截深865 mm不變，且應在過F108斷層前更換，更換設計及過程應有詳細的方案。

3.3 采煤工藝的調整

（1）采煤工藝

① 正常割煤工藝。工作面正?；夭?，仰采角度不大，頂幫較好，設備運行正常時，工作面采用正常設計的采煤工藝，即“端頭割三角煤，往返兩刀”割煤方式，支架及時支護，成組推溜。煤壁區片幫、端面距超過規定時必須帶壓拉超前架。移架滯后于前滾筒3～4個支架，且要控制移架和采煤機速度，使得兩速度相適應。

② 淺截深割煤工藝。當薄煤區或異常區揭露較多的矸石，采煤機全截深一次性割矸負荷過大，且存在仰采角度過大、設備一次前移困難、機組負荷大、容易片幫、頂板破碎或上部遇矸的情況時，工作面“破底挑頂”推進，采用“端頭割三角煤，往返兩刀”淺截深割煤方式，前后滾筒共同分攤割頂矸、割底矸的任務。根據頂板、煤壁與設備移動的情況，部分支架可一刀移一次，部分支架可兩刀移一次，保持護幫板有效護幫和成組推溜，見圖1、圖2。

圖1 淺截深割煤工藝斷面

圖2 淺截深割煤工藝平面

（2）硬矸爆破工藝

生產班在生產過程中，當矸石較軟，機組能割動時，采取機組割矸通過，機組速度控制到2m／min以下；當矸石較硬，機組割不動時，嚴禁強行割矸，采取打眼放震動炮輔助機組通過；如揭露出矸石時，每天在檢修班期間對已揭露的矸石進行打眼放炮，打眼位置根據現場情況而定。

①工作面如果出現厚度小于1m的矸，可打一排眼進行震動。炮眼布置距矸線以內0.4m，底炮眼與煤壁豎直方向夾角75°～80°，頂眼與煤壁豎直方向夾角80°～85°，眼間距0.85m（即一個支架2個炮眼），眼深1.6m，見圖3。

② 如果矸的厚度大于1m，根據矸厚情況可布置2排或3排炮眼，矩形布置，上下排間距為1m，橫向排距0.85 m（一個支架2個炮眼），眼深1.6m，炮眼布置距矸線以內0.4m，見圖3。

③ 如果全斷面是矸，矩形布置4排炮眼，上下排間距為1m，橫向排距0.85m（一個支架2個炮眼），眼深1.6 m，見圖3。

圖3 炮眼布置示意

（3）放炮－割矸工序時應做到或注意以下事項：

① 施工工序：放炮－割矸工序為“敲幫問頂→臨時支護→打眼→裝藥→聯線→放炮→檢查→機組掃底→拉架→頂溜”。

② 打眼使用風鉆濕式打眼，眼深1.6m，炸藥使用不低于Ⅲ級煤礦許用乳化炸藥，雷管采用煤礦許用毫秒延期雷管，最后一段延期時間不大于130ms。

③ 裝藥前，必須用壓風將炮眼內的泥水、粉塵吹干凈后，方可裝藥，炮眼裝藥規格見表1。

表1 炮眼裝藥規格

④ 放炮采用串聯放炮，每次放炮不超過6個眼，一次裝藥一次起爆，起爆方式為正向起爆。

⑤ 矸石震動爆破后，且排除爆破安全隱患之后，方可用采煤機進入掃矸割煤。視具體情況，采煤機掃矸割煤時采用全截深或淺截深工藝，并且控制牽引速度，同時應控制規定的采高，加強噴霧灑水等。

⑥ 放一次震動炮疏松的矸體，一般可以讓采煤機割進三刀左右，三刀之后再進行防震動炮，進入下一個循環。

4 結語

通過采取采高調整、采煤機及支架高度調整、運用淺截深等采煤工藝等技術手段，303大采高工作面安全順利的通過了薄煤區，為類似地質條件下工作面回采提供了參考。

〔1〕宋崇崇，朱朝領.23上205綜采工作面過薄煤區回采對策與實踐〔J〕.山東煤炭科技，2014，（10）：42－43.

〔2〕李國印，于明獻，張志強，等.采煤工作面局部薄煤區開采技術探討〔J〕.煤礦現代化，2006，（06）：7.