煤礦井下長壁綜采技術(shù)的應(yīng)用研究

白玉龍

（山西古縣西山鴻興煤業(yè)有限公司，山西 臨汾 042404）

1 工程背景

鴻興煤業(yè)29106工作面的9#煤層厚度為6.1～8.90m，平均7.1m，煤層整體傾向東南，傾角3～9°，平均6°，直接頂為K2灰?guī)r。工作面開口均位于集中軌道巷中，運(yùn)輸順槽為機(jī)軌合一巷道，走向長740.4m，傾斜長176m。采用長壁后退式綜合機(jī)械化采煤法。

該綜采面在綜采作業(yè)過程中遇到的主要難題是綜采面頂煤的漏冒、頂煤采出率低下、液壓支架穩(wěn)定性差等，導(dǎo)致在井下綜采作業(yè)過程中需要頻繁地對液壓支架的支護(hù)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，不斷地進(jìn)行煤幫加固處理，不僅嚴(yán)重影響了綜采作業(yè)的效率，而且?guī)砹藝?yán)重的隱患。因此，礦山技術(shù)部門成立了專門的技術(shù)攻關(guān)小組，對井下長壁綜采技術(shù)進(jìn)行研究，最終提出了一種新的綜采技術(shù)方案。根據(jù)在井下的實(shí)際應(yīng)用表明，該方案具有穩(wěn)定性高、適應(yīng)性好的優(yōu)點(diǎn)，目前已得到了廣泛的應(yīng)用。

2 煤礦井下長壁綜采工藝

在鴻興煤業(yè)現(xiàn)有的綜放開采工藝中，采用的是“自上而下”的綜采、移架、放煤和推溜[2]作業(yè)，但在實(shí)際應(yīng)用的過程中，由于綜采面地質(zhì)條件差，經(jīng)常出現(xiàn)綜采面的工作傾角超出頂煤的安息角[2]，放煤的過程中極易導(dǎo)致支護(hù)液壓支架的頂煤向下流動(dòng)，使支架上端與煤層的作用力降低，減弱液壓支架的支護(hù)穩(wěn)定性。因此，根據(jù)29106綜采面的實(shí)際地質(zhì)情況，提出了“下行分段，上行放煤”的新工藝，采煤機(jī)從上到下割煤，液壓支架的移架同樣采用從上到下的順序；在綜采作業(yè)過程中采用從上到下的動(dòng)態(tài)分段，并在每個(gè)分段內(nèi)從下到上進(jìn)行放煤，放煤完成后沿同樣的方向?qū)⒐伟遢斔蜋C(jī)進(jìn)行推移。在該工藝方案中，從上到下的動(dòng)態(tài)分段主要是根據(jù)綜采面上的地質(zhì)分界面以及放出體的類別來劃分每個(gè)分段內(nèi)液壓支架的數(shù)量。29106綜采作業(yè)面共設(shè)置了4個(gè)分段、17組液壓支架，其中第1個(gè)分段內(nèi)設(shè)置了3組液壓支架，第2個(gè)分段內(nèi)共設(shè)置了4組液壓支架，第3個(gè)分段和第4個(gè)分段內(nèi)均設(shè)置了5組液壓支架。整體結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。

圖1 “下行分段，上行放煤”綜采工藝

3 煤礦井下綜采面切眼底板的加固

29106綜采面煤層的底板相對較軟，頂煤破碎性大，為了適應(yīng)“下行分段，上行放煤”工藝，需要對綜采面的切眼[3]底板進(jìn)行加固處理。根據(jù)綜采工作面的實(shí)際情況，采用 錨 網(wǎng) 加 固，Ф20mm×2000mm錨 桿，錨索Ф17.8mm×6000mm，鋼帶護(hù)板的尺寸采用360mm×280mm×3mm，布置時(shí)成菱形結(jié)構(gòu)分布，其橫向間距為1300mm，縱向間距為1000mm。在底板上設(shè)置一層菱形金屬護(hù)網(wǎng)，護(hù)網(wǎng)之間每隔300mm用直徑為5mm的鋼絲進(jìn)行連接。同時(shí)為了確保軌道在受力過程中的穩(wěn)定性，需要將軌道上的每根枕木均采用錨桿進(jìn)行固定。其底板加固的結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

圖2 井下綜采面切眼底板加固方案

4 綜采面上端頭頂煤加固方案

綜采面在放煤時(shí)候?qū)浢簩蛹绊斆毫鲃?dòng)的影響較大，容易對井下液壓支架的支護(hù)穩(wěn)定性造成影響，因此在綜采面的上端頭處的前五組支架支護(hù)區(qū)域內(nèi)的頂板暫時(shí)不進(jìn)行放煤作業(yè)，并且利用錨索對其頂板進(jìn)行進(jìn)一步的加固處理[4]。所用錨索應(yīng)采用直徑為17.7mm、長度為7000mm的規(guī)格，設(shè)置時(shí)以每3根錨索為一組，其間距為3000mm。為了確保支護(hù)作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性和支護(hù)加強(qiáng)的效果，在井下綜采面的頂板及垂直巖層內(nèi)至少各設(shè)置一組，錨索設(shè)置時(shí)應(yīng)與煤壁斜上方呈60°的夾角，其沿工作面方向上間距設(shè)置為2500mm，錨索設(shè)置的深度和綜采面煤層頂板之間的距離保持在1500mm。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)現(xiàn)正常的綜采作業(yè)以后，對于綜采面的上端頂煤無需再采用加固的措施，只需在最上端的兩個(gè)液壓支架不放煤即可，避免影響頂煤的采出率。綜采面上端頭頂煤加固方案如圖3所示。

圖3 綜采面上端頭頂煤加固方案

5 結(jié)論

為了解決29106礦綜采作業(yè)過程中頻繁出現(xiàn)的液壓支架穩(wěn)定性差、頂煤采出率低的難題，根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合井下實(shí)際地質(zhì)情況，提出了一種新的“下行分段，上行放煤”的長壁綜采工藝，對該綜采工藝的應(yīng)用情況進(jìn)行了闡述，結(jié)果表明：

（1）“下行分段，上行放煤”的長壁綜采工藝，能夠最大限度地降低井下綜采面傾角及頂板不穩(wěn)定性對液壓支架支護(hù)安全性的影響，有效提升頂煤采出率；

（2）綜采面在第一次放煤之前，為了降低軟煤層及頂煤流動(dòng)的影響，防止對井下液壓支架的支護(hù)穩(wěn)定性造成影響，需要對綜采面上端頭頂煤加固處理；

（3）該長壁綜采工藝能夠有效解決煤礦井下綜采作業(yè)時(shí)出現(xiàn)的液壓支架穩(wěn)定性差、頂煤采出率低的難題，能夠顯著提升井下綜采作業(yè)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。