特厚煤層放頂煤工作面高效收尾技術實踐

魏 凱(山西西山晉興能源有限責任公司，山西 興縣 033600)

斜溝煤礦是山西焦煤集團公司第一個千萬噸級礦井，設計生產能力達1 500萬t/年，目前礦井主采8#、13#煤層，6#煤層局部可采。現礦井生產任務重、采掘銜接緊張、安拆工作量大，采煤工作面能否安全、快速、順利實現收尾，很大程度上決定了礦井能否正常銜接、順利生產。

1 概 述

1.1 工作面相關情況

23103工作面是斜溝煤礦21采區第一個采用放頂煤工藝開采的工作面，所采煤層為13#煤層。工作面走向長度2 857.5 m，傾斜長度242.4 m. 23103工作面煤層厚度14.00～15.92 m，平均14.38 m，煤層傾角8.2°～10.7°，平均9°. 煤層一般含夾矸1～3層，多為炭質泥巖，層厚0.10～0.93 m. 該工作面老頂為中粒砂巖，直接頂為泥巖，老底為中粒砂巖，直接底為泥巖；23103綜放工作面正常涌水量為20～50 m3/h，最大涌水量為200 m3/h；該工作面屬于低瓦斯礦井，煤以不自燃為主，13#煤層火焰長度為25～1 625 mm，加巖粉量50%～90%，有爆炸性。

1.2 工作面設備選型

23103綜放工作面采用低位放頂煤采煤方法進行回采，采用SL750型采煤機，SGZ1000/2×1200型前部刮板運輸機和SGZ1250/2×1200型后部刮板運輸機運煤，ZF15000/26/40型低位放頂煤支架支護頂煤(頂板)。

2 工作面收尾技術

2.1 確定停采線

23103綜放工作面停采位置依據2#副斜井保護煤柱確定(保護煤柱留設100 m)，位置為：材料巷26#點向北85.187 m，皮帶巷9#點向北60.162 m. 停采線位置示意圖見圖1.

2.2 整體提溜、調斜

工作面推進距停采線80 m開始整體提溜，距停采線80～30 m為整體提溜段，保證推至停采線30 m時工作面機尾平走至頂板(141#架緩慢過渡至107#)，中間沿頂板(15#—106#架)。工作面1#—14#架、107#—141#架為托頂煤段，15#—106#架為沿頂板段。推進至30 m時開始控制采高并調整機頭機尾尺寸，當推進至距停采線20 m時，工作面采高控制在3.6 m，并且與兩巷垂直。在工作面推進至距停采線30 m時，要提前對工作面托頂煤處進行注漿，防止頂煤離層。23103綜放工作面布置示意圖見圖2.

2.3 停采不放煤的距離

工作面推至距停采線50 m時工作面整體不放煤。工作面回采時距停采線80～50 m，每刀必須將工作面頂煤放干凈，確保每個架都見了矸石，形成矸石隔離帶，以防止工作面停面后，采空區浮煤氧化自燃。

圖1 23103綜放工作面停采線位置圖

圖2 23103綜放工作面布置示意圖

2.4 機割回撤通道

23103工作面采用采煤機自割回撤通道的方法進行回撤，回撤通道為矩形斷面，寬4.5 m，高3.6 m. 工作面推至距停采線4.5 m時停止拉架，開始擴幫做回撤通道，采用支架框架配合圓木的方式進行推溜。

2.5 鋪網作業

1) 工作面推進到距離停采線18.9 m時開始鋪設柔性纖維網，將工作面分成6段，每25個架鋪一張網(網片規格為43 m×20 m,網格規格為10 mm×30 mm). 采煤機每割一個循環，鋪網一次，共鋪設24刀。

2) 第一刀鋪網前，在支架間打設d20 mm×2 200 mm固網頂錨桿(此時不上托盤、螺帽)，錨桿間距為1 750 mm；第一刀鋪網時，上好托盤、螺帽固網，并且每隔一架用d20 mm×1 800 mm長的破板固定在纖維網的邊緣壓網。

3) 網與網之間采用搭接方式進行聯網，搭接長度為2～3 m，聯網時采用專用尼龍繩連接牢固，聯網間距150 mm. 網片要鋪得平展，不能出現鼓肚現象。

4) 鋪鋼絲繩。

從第10刀至第17刀，每刀上鋼絲繩(d21.5 mm×250 000 mm)，貫穿整個工作面，共計8根，鋼絲繩必須拉直，兩頭固定在兩巷的錨索上。

2.6 錨桿、錨索、鋼帶支護

1) 工作面支護。

因收尾時23103工作面機頭、機尾部分托頂煤施工，因此工作面收尾時支護方式分為兩種：

托頂煤段：第12、14、16刀打設錨索，吊掛20#槽鋼支護，槽鋼長度4 m，兩端頭250 mm處、中心處各有一個錨索眼，眼距1 750 mm，槽鋼平行于工作面，相互對錯500 mm布置；第13、15、17刀上圓木進行支護，圓木規格d200 mm×1 800 mm，圓木平行于工作面，每兩架上一根，間距1 700 mm，前后兩刀交錯布置。23103綜放工作面回撤托頂煤段支護斷面圖見圖3，支護平面圖見圖4，沿頂板段支護斷面見圖5，沿頂板段支護平面示意圖見圖6.

沿頂板段：第12到17刀，刀刀上圓木進行支護，圓木規格d200 mm×1 800 mm，圓木平行于工作面，每兩架上一根，間距1 700 mm，排距800 mm，前后兩刀交錯布置。

圖3 23103綜放工作面回撤托頂煤段支護斷面圖

圖4 23103綜放工作面回撤托頂煤段支護平面圖

圖5 23103綜放工作面回撤沿頂板段支護斷面圖

圖6 23103綜放工作面回撤沿頂板段支護平面示意圖

2) 回撤通道內支護。

回撤通道內采用錨桿、錨索、鋼帶、柔性纖維網聯合支護。采煤機每割10個架，必須停機支護錨桿、錨索。錨桿采用d20 mm×2 600 mm的螺紋鋼錨桿，第19刀、21刀、23刀間距為1 750 mm，第20刀、22刀、24刀間距875 mm，排距800 mm. 錨索采用d21.6 mm的鋼絞線，錨索長度視頂煤厚度進行選擇，當托頂煤厚度超過9 m時(137#～141#架)，錨索長度12 m；超過5 m時(124#～136#架)，錨索長度9 m；5 m以下時(1#～123#架)選用7.5 m的錨索。錨索間距1 750 mm，排距1 600 mm. 鋼帶采用250 mm×4 000 mm的五孔鋼帶，孔距875 mm.

3) 回撤通道幫部支護。

回撤巷道幫部采用d20 mm×2 200 mm的玻璃鋼錨桿支護。采煤機每割10個架，必須停機支護幫錨桿。最上一排幫錨桿距頂300 mm，間距875 mm，排距1 200 mm，共3排。全斷面掛金屬網，最下排幫錨桿壓網200 mm.

4) 插梁。

回撤通道施工完畢后立即進行插梁，所有支架每架插梁兩根5 m長的11#工字鋼，垂直于工作面布置，插入前探梁500 mm，插梁間距為875 mm，另一端用單體液壓支柱支設，單體支柱距煤幫200 mm.

5) 打設木點柱。

在支架停止前進后，為了防止支架自降，在每個支架底座與頂梁之間打設2根d200 mm的圓木點柱加強支護。點柱打在支架底座的前腳上，上端緊靠前立柱窩，點柱必須打實有勁，上下端必須用木柱帽和木楔子背緊背牢，并用8#鐵絲將點柱上端聯在支架上以防倒。

2.7 安全出口加強支護方式及規格

為保證安全出口的暢通，工作面順利回撤，停采前采用鋼絞線錨索對兩巷超前停采位置30 m處加強支護，一排布置3根，共13排，錨索間排距1.6 m×2.4 m. 停采線以里15.6 m采用錨索吊掛20#槽鋼鋼梁進行加強支護，槽鋼鋼梁垂直于巷道布置，間距2.4 m，每根鋼梁長度為5.0 m，使用3根錨索進行吊掛。材料巷錨索使用d21.6 mm×12 000 mm的鋼絞線，皮帶巷錨索使用d21.6 mm×7 500 mm的鋼絞線。

材料巷切頂線外支設兩個“井”字型木垛，木垛尺寸為：2 m×2 m×3 m，木垛中心打設三根d200 mm×3 500 mm的木點柱。兩個木垛之間打設兩根d200 mm×3 500 mm的木點柱。23103綜放工作面停采時兩巷加強支護圖見圖7.

每根錨索配一支MSCK2380和兩支MSZ2380樹脂藥卷，并配帶一個規格為300 mm×300 mm×20 mm鋼托板，錨索的外露長度控制在露出鎖具外150～250 mm，錨索預緊力不得小于120 kN，錨固力不得小于200 kN.

圖7 23103綜放工作面停采時兩巷加強支護圖

3 高效收尾的意義

斜溝煤礦23103工作面收尾的實踐，可為特厚煤層放頂煤工作面高效收尾提供合理的技術參數，降低了巷道支護難度，縮短了收尾時間，保障了工作面的正常銜接，進一步提高了工作面的煤炭回收率、生產效率和效益，實現了礦井的安全高效生產。