下分層綜采工作面末采技術(shù)研究與應(yīng)用

杜龍華 郭鐵成 陳亞明

（中平能化集團(tuán)平煤股份十礦，河南 平頂山 467000）

下分層綜采工作面頂板普遍較為破碎，尤其是在采面臨近結(jié)束階段，頂板管理更是影響采面安全生產(chǎn)的重點(diǎn)。因此，在采面結(jié)束布置寬斷面時(shí)，多采用炮采工藝做寬斷面。但由于炮采過(guò)程中人員勞動(dòng)量大，人均工效低，又牽扯到火工品的大量使用，存在很大安全隱患。通過(guò)己17-22160工作面末采期間探索實(shí)施機(jī)采工藝，大大降低了工作面末采期間的工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了末采工作效率，增加了末采安全系數(shù)。

1 工作面概況

己17-22160工作面位于十礦己組二采區(qū)三軌下山西翼中段，工作面東靠己二軌道、運(yùn)輸機(jī)，西至26 勘探線以東120m左右，南部己17未開采，北部為己17-22180采空區(qū)。采面有效走向長(zhǎng)平均619m，切眼斜長(zhǎng)175m。本面所采煤層為己17煤層，煤層厚度為0.7～1.9m，己17煤下部有偽底煤，機(jī)巷在6022點(diǎn)向里，風(fēng)巷在623點(diǎn)向里偽底夾矸逐漸增厚，己17煤層變薄至0.7～1.2m，工作面平均煤厚為1.25m。工作面上覆為己16-22160、己15-22140及己15-22160采空區(qū)。地面對(duì)應(yīng)位置在跑馬場(chǎng)下。地面標(biāo)高160～240m，工作面標(biāo)高-350～ -400m，埋深510～634m。巖性綜合柱狀圖如下圖1。

2 末采回采工藝比較

2.1 炮采工藝

采面推進(jìn)至停采線里2.4m時(shí)，采煤機(jī)再割1刀煤，在機(jī)尾入窩位置停電閉鎖并摘刀，推溜后不拉架，并在頂板破碎段進(jìn)行探板臨時(shí)支護(hù)，之后開始炮采作業(yè)。全采面炮采寬2.4m，支架梁端沿走向架“廠”型棚，每組支架2棚，棚距0.7m，凈高不低于1.6m，棚梁一端插入支架頂梁不少于300mm，另一端打上貼幫柱，支柱要迎山有力，下扎200mm，棚距要均勻，用單體柱或圓木在棚梁下加打中柱，中柱要打在實(shí)底上，圓木要鋸“V”型口，機(jī)尾（頭）上（下）側(cè)開口處的“廠”型棚必須是對(duì)棚。炮采工藝雖然簡(jiǎn)單，但是牽扯到打眼放炮，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度較大，火工品安全管理難度大。

圖1 煤巖綜合柱狀圖

2.2 機(jī)采工藝

采用機(jī)采進(jìn)行寬斷面的布置，只要頂板比較穩(wěn)定，采用合適的進(jìn)刀方式當(dāng)采面推進(jìn)至停采線里2.4m時(shí)，采煤機(jī)在再進(jìn)一刀煤的基礎(chǔ)上，將運(yùn)輸機(jī)的推移塊去掉，采用單體柱進(jìn)行推溜，然后再進(jìn)行割煤，每割10架左右采煤機(jī)停機(jī)閉鎖并摘刀，然后降架將事先準(zhǔn)備好的圓木插入支架頂梁升緊，依次進(jìn)行，采用斜切進(jìn)刀方式進(jìn)行割煤，當(dāng)采煤機(jī)行至中間架時(shí)，返空刀10架左右后，再采用中部斜切進(jìn)刀方式進(jìn)行割煤，采煤機(jī)每過(guò)5架左右停電閉鎖并摘刀，人員迅速進(jìn)行降架將頂梁的圓木向外拉出至煤墻后升緊，然后繼續(xù)進(jìn)行割煤，直至支架頂梁與煤墻之間的寬度達(dá)到寬斷面要求為止。

相對(duì)炮采，機(jī)采有著更為穩(wěn)定的安全系數(shù)，并且減少了人工清煤的工作量，更能安全高效地完成寬斷面的布置。

3 末采機(jī)采工藝實(shí)施

3.1 機(jī)采寬斷面前準(zhǔn)備

保證上網(wǎng)上繩過(guò)程中的工程質(zhì)量，上網(wǎng)時(shí)金屬網(wǎng)片沿走向要搭接一半（550mm），沿傾斜方向搭接長(zhǎng)度不少于500mm。網(wǎng)片連接扭結(jié)扣距應(yīng)不大于200mm，每個(gè)結(jié)必須用專用聯(lián)網(wǎng)鉤擰夠2圈；網(wǎng)片傾斜方向搭接處用雙股扎絲將網(wǎng)聯(lián)接，間距沿走向、傾向均應(yīng)不大于200mm，扎絲必須用專用連網(wǎng)鉤擰2圈以上。先上網(wǎng)片應(yīng)在后上網(wǎng)片的下面，全采面的網(wǎng)與網(wǎng)聯(lián)接后呈“品”字型。初次上網(wǎng)，必須逐架進(jìn)行，壓網(wǎng)時(shí)要注意將網(wǎng)鋪平、鋪直，金屬網(wǎng)不得出現(xiàn)扭斜或打折現(xiàn)象。

在鋪第五排網(wǎng)時(shí)上第一根繩，繩間距0.5m，并要保持均勻。鋼絲繩采用7分絲繩，無(wú)斷股及嚴(yán)重銹蝕，每根繩長(zhǎng)163m，需用11根。上繩時(shí)，將繩的一頭固定在幫腿上，打上繩卡，然后逐架拉直，繩用扎絲按0.5m一個(gè)結(jié)綁在網(wǎng)上。最后將另一頭固定在幫腿上。鋼絲繩要在工字鋼腿上繞2圈以上，繩卡不少于3個(gè)并上緊，保證繩與繩之間的間距受力要均勻。

3.2 采煤機(jī)進(jìn)刀方式

（1）上繩工作結(jié)束后，采煤機(jī)鉆機(jī)尾入窩位置，調(diào)整采面支架，使之平、齊，頂梁平面接頂，推直工作面運(yùn)輸機(jī)。

（2）采煤機(jī)升機(jī)尾側(cè)滾筒割頂煤，降機(jī)頭側(cè)滾筒割底煤，采煤機(jī)開始上行割機(jī)尾三角煤。

（3）采煤機(jī)上行割煤至機(jī)尾后，升機(jī)頭側(cè)滾筒割頂煤，降機(jī)尾側(cè)滾筒割底煤，采煤機(jī)下行割煤50架左右。（支架梁頭至煤壁距離1.0m左右）將采煤機(jī)上段運(yùn)輸機(jī)推至煤壁，彎曲段長(zhǎng)度保持15m。

（4）采煤機(jī)升機(jī)尾側(cè)滾筒割頂煤，降機(jī)頭側(cè)滾筒割底煤，采煤機(jī)開始上行割煤，割煤3～5架后，采煤機(jī)換向牽引3～5架后停機(jī)，支護(hù)頂板。直到上行割煤至機(jī)尾（支架梁頭至煤壁距離1.7m左右）。

（5）摘掉支架與運(yùn)輸機(jī)連接的銷子，用2.2m和2.5m的單體柱將采煤機(jī)下段運(yùn)輸機(jī)推向煤壁，升機(jī)頭側(cè)滾筒割頂煤，降機(jī)尾側(cè)滾筒割底煤，采煤機(jī)下行切入煤壁，直到機(jī)尾側(cè)滾筒吃滿滾筒為止。推直工作面機(jī)尾段運(yùn)輸機(jī)。

（6）采煤機(jī)升機(jī)尾側(cè)滾筒割頂煤，降機(jī)頭側(cè)滾筒割底煤，采煤機(jī)開始上行割機(jī)尾三角煤。

（7）采煤機(jī)上行割煤至機(jī)尾后，升機(jī)頭側(cè)滾筒割頂煤，降機(jī)尾側(cè)滾筒割底煤，采煤機(jī)下行割煤20架左右。（支架梁頭至煤壁距離2.4m左右）將采煤機(jī)上段運(yùn)輸機(jī)再次推向煤壁0.3m，彎曲段長(zhǎng)度保持15m。

（8）采煤機(jī)升機(jī)尾側(cè)滾筒割頂煤，降機(jī)頭側(cè)滾筒割底煤，采煤機(jī)開始上行割煤，割煤3～5架后，采煤機(jī)換向牽引3～5架后停機(jī)，支護(hù)頂板。直到上行割煤至機(jī)尾，割出機(jī)尾7組支架大斷面。（機(jī)尾7組支架梁頭至煤壁距離2.7m左右）

（9）采煤機(jī)上行割煤至機(jī)尾后，升機(jī)頭側(cè)滾筒割頂煤，降機(jī)尾側(cè)滾筒割底煤，采煤機(jī)下行割煤，割煤3～5架后，停機(jī)支護(hù)頂板。

采煤機(jī)進(jìn)刀方式如下圖2。

圖2 機(jī)采寬斷面斜切進(jìn)刀示意圖

3.3 工作面頂板管理及支護(hù)管理

為了保證工作面頂板在整個(gè)機(jī)采寬斷面過(guò)程中的穩(wěn)定，在機(jī)采的過(guò)程中采用在支架梁端沿走向架“廠”型棚，每組支架2棚，棚梁一端插入支架頂梁不少于300mm，另一端打上貼幫柱，支柱迎山有力，下扎200mm，棚距要均勻。支護(hù)方式如下：

（1）采煤機(jī)第一次進(jìn)刀，支架梁頭至煤壁距離1.0m左右時(shí)，利用單體柱和大板配合，對(duì)頂板破碎地點(diǎn)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。

（2）采煤機(jī)第二次進(jìn)刀，割煤3～5架后，停機(jī)支架梁頭至煤壁距離1.7m左右，利用單體柱和大板配合，對(duì)頂板破碎地點(diǎn)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，然后逐次降架，將提前準(zhǔn)備的2.8m×180mm圓木沿走向插入支架頂梁1.4m左右，架設(shè)懸臂梁，每組支架2根，棚距0.7m。

（3）采煤機(jī)第三次進(jìn)刀，割煤3～5架后，停機(jī)支架梁頭至煤壁距離2.4m左右，利用單體柱和大板配合，對(duì)頂板破碎地點(diǎn)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，然后逐次降架，將插入支架頂梁圓木抽出抵住煤壁，每組支架2根，棚距0.7m，用2.5m單體柱打好幫腿。頂板出現(xiàn)空頂時(shí)用大板剎實(shí)，確保木梁接頂嚴(yán)密。

結(jié)合己17-22160工作面的頂板條件，當(dāng)采面第9根繩進(jìn)入支架前梁以內(nèi)后，采用采煤機(jī)正常割煤的方式進(jìn)行寬斷面的布置。大幅度提高寬斷面布置的質(zhì)量和效率，保證工人安全，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

4 應(yīng)用效果分析

4.1 節(jié)約工時(shí)

此次機(jī)采寬斷面共用3個(gè)工時(shí)，較以往采用炮采寬斷面的下分層工作面己16-22200、己16-22320、己二煤柱等極大的地縮短了工時(shí)，如下表1。

表1 工作面末采耗時(shí)對(duì)比表

4.2 提高安全系數(shù)

機(jī)采寬斷面技術(shù)安全重點(diǎn)為頂板管理，控制好頂板就基本保證了安全。炮采寬斷面技術(shù)安全重點(diǎn)一方面需要注重頂板管理，另一方面需要爆破管理，放炮時(shí)的“一炮三檢”、撤人把口、人員在臨時(shí)支護(hù)的頂板下出渣等各個(gè)安全環(huán)節(jié)都要注意，否則就容易出現(xiàn)安全事故。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益

己17-22160綜采工作面末采工期的提前完成，為原煤的生產(chǎn)提供了時(shí)間保障。

5 結(jié)論

己17-22160下分層綜采工作面采用機(jī)采工藝進(jìn)行寬斷面布置技術(shù)的成功實(shí)施，保證了整個(gè)工作面寬斷面布置的質(zhì)量，減少了火工品的使用，大幅度降低了職工在寬斷面布置過(guò)程中的勞動(dòng)強(qiáng)度，提前三天完成，安全得到了更有利的保障。該項(xiàng)目的成功實(shí)施具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為今后工作面末采采用機(jī)采布置寬斷面提供了依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。