采充平行作業在綜采工作面的應用

徐兵　 郭鑫

摘要：為提高翟鎮煤礦7402E綜采工作面充填效率，實現采充平行作業，從現有充填設備、工藝入手，針對機道維護、后部充填進行分析論證，針對當前影響現有采煤、充填連續生產的關鍵問題，，我們對三種方案進行了對比，對比表明：在原來液壓支架的基礎上，通過增設二級護幫板，超前支護頂板，可實現支架后方充填與前方采煤同時作業，生產效率提高近一倍。

關鍵詞：充采平行；綜采工作面；液壓支架；護幫板

1 工作面概況

翟鎮煤礦7402E面為原石矸石充填工作面，工作面傾斜長106m，走向長215m，平均埋深410m。煤層平均煤厚2.2m，屬于結構簡單、厚度穩定的中厚煤層。直接頂為細砂巖，基本頂為灰白色細砂巖。

7402E工作面采用走向長壁后退式采煤法，采用綜采原生矸石充填生產工藝，上下順槽通過壘砌矸石墻提高充填率并加強支護，巷內采用錨桿支護。

為提高翟鎮煤礦7402E綜采工作面充填效率，實現采充平行作業，從現有充填設備、工藝入手，針對機道維護、后部充填進行分析論證，當前影響現有采煤、充填連續生產的關鍵問題：一是充填溜子問題，必須保持充填溜子平直，不能出現大幅度的彎曲，充填過程中必須保持支架不動。二是機道維護問題，充填作業未完成前充填支架不能前移維護機道，無法實現連續采煤作業。

2 方案對比

針對以上問題，我們提出了三種方案，并對三種方案進行了對比，具體方案如下：

（1）方案概況及改造量統計。

方案一：對充填支架進行改造，加工帶有前后伸縮梁的充填支架，采煤時伸出前伸縮梁維護機道，拉架時伸出后伸縮梁保持后部充填溜子平直，實現連續割煤、充填，需加工前后伸縮梁充填支架。

方案二：設計、加工中間伸縮梁充填支架，即將現有充填支架前后工藝分開，在支架中部加工伸縮梁，維護機道時，伸出伸縮梁，支架前半部分前移維護機道，后部不動保持充填溜子平直，實現連續割煤、充填。

方案三：在現有支架的基礎上，加工支架前梁二級護幫板，割煤時伸出護幫板臨時維護機道頂板，伸出外掛式二級護幫支護機道煤幫，保持支架不動，后部溜子平直，采煤、充填同時作業，實現每班兩刀兩茬，在現有支架基礎上，需加工二級護幫板。

（2）三種方案優劣比較。

三種方案的優劣對比，見表格所示。

為提高翟鎮煤礦7402E綜采工作面充填效率，實現采充平行作業，從現有充填設備、工藝入手，針對機道維護、后部充填進行分析論證，當前影響現有采煤、充填連續生產的關鍵問題：一是充填溜子問題，必須保持充填溜子平直，不能出現大幅度的彎曲，充填過程中必須保持支架不動。二是機道維護問題，充填作業未完成前充填支架不能前移維護機道，無法實現連續采煤作業。

2 方案對比

針對以上問題，我們提出了三種方案，并對三種方案進行了對比，具體方案如下：

（1）方案概況及改造量統計。

方案一：對充填支架進行改造，加工帶有前后伸縮梁的充填支架，采煤時伸出前伸縮梁維護機道，拉架時伸出后伸縮梁保持后部充填溜子平直，實現連續割煤、充填，需加工前后伸縮梁充填支架。

方案二：設計、加工中間伸縮梁充填支架，即將現有充填支架前后工藝分開，在支架中部加工伸縮梁，維護機道時，伸出伸縮梁，支架前半部分前移維護機道，后部不動保持充填溜子平直，實現連續割煤、充填。

方案三：在現有支架的基礎上，加工支架前梁二級護幫板，割煤時伸出護幫板臨時維護機道頂板，伸出外掛式二級護幫支護機道煤幫，保持支架不動，后部溜子平直，采煤、充填同時作業，實現每班兩刀兩茬，在現有支架基礎上，需加工二級護幫板。

（2）三種方案優劣比較。

三種方案的優劣對比，見表格所示。

通過上述方案對比分析，方案三相對于方案一、方案二具有現有充填工藝改動小、投入低、人員對充填工藝熟悉的特點，充填、采煤、拉架如能合理組織，可實現每班兩刀兩茬，與現有充填工藝相比，生產效率能提高一倍。

3 結論

在實施采充平行作業的研究與應用中，可得出以下結論：

（1）通過改造原支架的二級護幫板，可超前支護頂板，實現采充平行作業，與原有的充填工藝相比，效率提高近一倍。

（2）采充平行作業，兩道工序同時施工，在原班組人員的基礎上，每班需額外配備6人（充矸溜子司機1人、充矸皮帶司機1人、充矸溜尾1人觀察下矸、打抽板2人、面充矸觀察員1人）。

（3）由于采充平行作業的核心技術是利用二級護幫板超前的控制頂板，因此對頂板的要求較高，采充平行技術在一般頂板完整、不易破碎的工作面應用廣泛。

參考文獻：

[1]張強，張吉雄，巨峰，等.固體充填采煤充實率設計與控制理論研究[J].煤炭學報，2014，39（01）：64-71.

[2]劉清，牛劍峰，時統軍.綜采工作面矸石自動充填搗實控制系統設計[J].煤炭科學技術，2015，43（11）：111-115.307-317.

[3]Jiang Lishuai，Sainoki Atsushi，Mitri Hani S.， et al. Influence of fracture-induced weakening on coal mine gateroad stability[J].International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences，2016，88：307-317.

[4]石運保，楊超，寧東興.充填體內留巷礦壓觀測與圍巖應力分析[J].煤炭工程，2015，47（2）：59-60.

[5]譚云亮.礦山壓力與巖層控制[M].煤炭工業出版社，2011：45-47.

[6]王磊.固體密實充填開采巖層移動機理及變形預測研究[D].中國礦業大學，2012：21-23.

通訊作者：郭鑫（1990-），男，山東泰安人，碩士，從事礦山壓力與巖層控制的研究工作。