四侯煤業3103大傾角工作面回采技術研究

田王健

(晉能集團有限公司，山西 太原 030002)

引 言

在山西晉城區域，3#煤層為主采煤層，厚度為4 m～6 m，局部7 m，為低-中灰、特低硫、特高熱值無煙煤。3103工作面在順槽和切眼掘進期間，發現該工作面沿走向和傾向均有起伏現象，個別區段，尤其是切眼的煤層傾角較大，最大32°，平均18°以上，需對該大傾角工作面回采技術進行研究[1-4]。本文以3103工作面為例，在該工作面基本情況基礎上，重點分析其異常區和構造異常區，對工作面傾角大于12°時的采煤工藝、調斜和作業技術措施等進行研究。為晉城區域3#煤層大傾角工作面的回采提供工程技術支持。

1 3103工作面概況

1.1 3103工作面基本情況

3103工作面走向長度為600 m，傾斜長度為96 m和156 m，地面標高為758 m～818 m，工作面標高為583 m～625 m，工作面埋深平均為184 m。工作面位于礦井北部一采區，東側為3102工作面采空區，西側為實體未開采煤層，北側為礦井邊界保護煤柱，南為一采區三條大巷。煤層厚度為2.8 m～5.3 m，平均為4.3 m，煤層傾角為2°～32°，平均為14°，老頂為細粒砂巖，厚度為7.66 m，直接頂為粉砂巖、泥巖，厚度為3.95 m，直接底為泥巖、粉砂巖，厚度為3.2 m。

3103工作面巷道為進風順槽、回風順槽、1#切眼和2#切眼，均沿煤層頂板布置，錨網索支護。順槽斷面均為凈高3.5 m，凈寬4.5 m，凈斷面15.75 m2；1#切眼斷面為凈高3.3 m，凈寬8.0 m，凈斷面26.4 m2；2#切眼斷面為凈高3.1 m，凈寬8.0 m，凈斷面24.8 m2。

1.2 3103工作面地質條件

工作面總體為單斜構造，地質構造簡單，煤層底板傾角變化較大。對工作面進行坑透探測，顯示有4處異常區，具體為：1#異常區位于3103工作面回風巷測點0～1，距離切巷590 m～600 m，進風巷測點0～2，距離切巷580 m～600 m，分析該異常區為構造破碎帶，對回采生產有一定影響；2#異常區位于3103工作面回風巷測點35～38，距離切巷220 m～250 m，進風巷測點32～35，距離切巷250 m～280 m，分析該異常區為煤厚、巖性變化或斷層、破碎帶，對回采生產有一定影響；3#異常區位于3103工作面回風巷測點48～49.5，距離切巷105 m～120 m，進風巷測點45～47，距離切巷130 m～150 m，分析該異常區為煤厚、巖性變化、破碎帶，對回采生產有一定影響；4#異常區位于3103工作面回風巷測點52～59，距離切巷10 m～80 m，進風巷測點54～56，距離切巷40 m～60 m，分析該異常區為為煤厚、巖性變化、破碎帶，對回采生產有一定影響。

進、回風順槽掘進期間揭露4個構造異常區，具體為：進風順槽1#構造區在203 m～210 m處，揭露長度7 m，頂板下落，煤層變薄，對工作面回采影響較小；進風順槽2#構造區在425 m～433 m處，揭露長度8 m，頂板下落，煤層變薄，對工作面回采影響較小；進風順槽3#構造區在530 m～570 m處，揭露長度40 m，頂板下落，煤層變薄，對工作面回采有一定影響；回風順槽1#構造區在470 m處，揭露陷落柱，對工作面回采影響較大。經3103進、回風順槽布置鉆孔及物探異常區驗證孔探測，回風順槽一側個別鉆孔遇見不同程度的矸石。

根據3103進、回風順槽掘進期間的地質情況，從360 m至3103切眼區段，煤層傾角較大，最大32°，平均18°以上。

2 3103工作面大傾角采煤工藝

因3103綜采工作面部分段傾角大，而部分段則近水平，根據不同地質情況，本工作面采用2種不同的采煤工藝。

當工作面傾角小于12°時，回采工藝為采煤機割煤采用雙向割煤法。從尾到頭及從頭到尾，沿牽引方向，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，一次采全高。采煤機采用兩端頭割三角煤斜切進刀方式，液壓支架及時支護頂板。采煤機割通端頭三角煤，上、下行割煤后，液壓支架即可分別降架前移。

當工作面傾角大于12°時，回采工藝為采煤機割煤采用單向割三角煤方法。從機尾到機頭，下行割煤，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，采高不得>3.5 m，截深0.8 m，沿頂留底。采煤機下行割煤，及時伸前探梁、護幫板護頂護幫，并及時追機分段(5架)自下向上移架，割通煤后，空機上行，推移刮板輸送機。回采過程中，如煤層厚度、工作面傾角發生變化，及時進行采高的調整。采煤機的進刀采用尾端向下斜切進刀方式，至輸送機機尾35 m處完成進刀，自下而上將輸送機機尾35 m彎曲段移直，對調上、下滾筒，采煤機自下向上割三角煤，割透至機尾；采煤機割透輸送機機尾后，對調上、下滾筒，繼續自上向下割至刮板輸送機機頭；對調上、下滾筒，割透該處煤臺階；反向空機上行，自下而上推移輸送機，空機上行至輸送機機尾，下行進刀。

推移輸送機時，輸送機彎曲段長度不得<21 m，彎曲段要均勻過渡，推移輸送機步距0.8 m。推移輸送機分為2個階段進行。1) 采煤機在機尾端部斜切進刀后，自下而上推移采煤機到機尾段輸送機，包括機尾全部推向煤壁；2) 采煤機從工作面機頭反向跑空刀上行清浮煤時，滯后采煤機后滾筒15 m自機頭向機尾推移輸送機。

3 3103工作面調斜

1) 在回采過程中，要根據高差隨時調整運輸順槽超前回風順槽的推進長度，利用循環步距內設備的向上推移量抵消其下滑量來保持設備位置的相對穩定；

2) 嚴禁工作面一端旋轉，例如：如果從機頭一直進行割煤調整，而機尾不動，造成工作面中間容易形成“肚”，造成支架咬架，相互擠壓，或損壞采煤機行走輪，或損壞支架推移連接耳，或容易造成冒頂等后果；

3) 在回采過程中，綜采隊、生產調度指揮中心、技術科等職能部門要掌握好工作面調斜的規律，確保實現安全生產；

4) 回采期間進風順槽超前回風順槽10 m～15 m推進，兩順槽高差越大，超前推進長度應越長，根據具體情況進行調整；

5) 工作面調斜控制，每班由當班班長、質量驗收員負責對相關調斜數據進行測量，班后向調度指揮中心、綜采隊進行匯報；采掘區分管技術的副區長、綜采隊隊長負責工作面調斜數據的確定，每班的跟班隊長、班長具體負責落實；

6) 調斜的目的為有傾角的工作面和大溜上竄下移；若需要調斜機頭，可以采取割2刀機頭，要割1刀機尾，同步進行，讓刮板輸送機有柔性和運動，調斜機尾方法相同。

4 3103工作面大傾角作業技術措施

3103工作面回采過程中，煤層沿走向和傾向有起伏現象。工作面大坡度段在拉移支架和刮板輸送機時，必須使用防倒和防滑千斤頂；采煤機停在工作面時下滾筒必須切入煤幫或落在底板上，并采取在齒軌內插防滑棍措施，以防止采煤機下滑；工作面大坡度段支架有側倒傾向時，及時在該架頂梁上與該架往上第3架支架底座上設置斜拉千斤頂，并在該架下側頂梁下斜撐單體，支設角度為70°～75°，單體支柱的柱底支設在下一架的底座上，柱頭頂在該架的頂梁上，柱頭、柱底均用板皮或舊皮帶墊好，防止打滑，支柱支設要牢固可靠，并用不小于Φ10 mm的鋼絲繩扣將單體支柱與支架立柱捆綁牢固；在移架過程中，對支架進行調整及時將支架調正，使支架與頂底板垂直。

5 結論

在對四侯煤業3103大傾角工作面基本情況介紹的基礎上，對工作面的4處異常區和兩順槽掘進期間揭露的4個構造異常區等工作面地質條件進行了分析，對3103工作面大傾角條件下的采煤工藝、調斜和作業技術措施等回采技術進行了研究。當工作面傾角大于12°時，采煤機單向割三角煤，從機尾到機頭，下行割煤，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，沿頂留底。回采期間進風順槽超前回風順槽10 m～15 m推進，嚴禁工作面一端旋轉。針對3103工作面回采過程中煤層沿走向和傾向均有起伏現象，提出了支架、刮板輸送機和采煤機的專項大傾角作業技術措施。