薄煤層對拉工作面開采及端頭支護形式

何建平

摘 要：隨著煤炭資源的日益減少，近些年來，薄煤層開采逐漸得到重視。新建煤礦大多數是薄煤層，因此本文針對薄煤層的特點，研究了薄煤層對拉工作面的開采技術，對合理開發利用煤炭資源具有非常重要的意義。

關鍵詞：薄煤層;對拉工作面;端頭支護

一、引言

新建煤礦位于七臺河礦區西部，行政區劃屬黑龍江省七臺河市新興區管轄。井田面積為49.2平方公里，礦井開拓方式為斜、立井多水平開拓。地層厚度約800m，含煤32層，煤層總厚度20.82m，含煤系數2.60%，可采煤層總厚度8.46m，煤層為緩傾斜薄及中厚煤層（以薄煤層為主），傾角變化于2-38°之間，可采厚度變化于0.6-1.52m之間。

實踐證明對拉工作面開采工藝是保證薄煤層礦井穩產，高產的有效技術措施之一，主要優點如下：

1、回采工作面長度一般180—260m，生產集中，較大的提高了工作面和采區生產能力，有的使工作面產量提高一倍。

2、兩個面共用一條運輸機巷，設備集中，節省了順槽的部分運輸設備。

3、順槽運輸設備集中管理，輔助人員少，提高了工效。

4、受地質變化和機械故障等的影響小，組織生產靈活性強，有利于工作面均衡生產。

二、沿空留巷圍巖壓力的影響因素分析

沿空留巷技術能夠合理利用煤炭資源、提高煤炭資源回采率、減少巷道掘進工程量、防止孤島工作面產生、緩解采掘接續矛盾、減少工作面搬家次數、防止發生礦井火災等優勢，對改善對拉工作面技術經濟效益、增強礦井生產安全起到很大作用。沿空留巷與有煤柱護巷比較，無論是從技術經濟、生產安全等方面進行比較，都擁有很大優勢。

由于煤層周圍巖體賦存的不均勻性，留巷支護結構的變形與破壞也呈現非均勻的特點，并可能因其中一部分發生顯著變形破壞而導致留巷支護結構整體失穩。根據沿空留巷的特點和對采場側向頂板結構的分析，認為影響留巷結構穩定的關鍵因素主要有以下幾點：

1、留巷頂板的承載性能

留巷頂板包括三部分，即巷內頂板、充填區域頂板和實體煤頂板，每部分頂板均對留巷支護結構的穩定性有重要影響。如果頂板較破碎，漏冒嚴重，充填體不能將支撐阻力傳遞給直接頂，導致老頂下沉量變大，因而造成巷道頂板和巷道煤幫嚴重破壞，則沿空留巷難以成功。

2、底板的無約束處理

沿空留巷的底板一般為強度較低的軟弱巖體，巷道掘進期間，巷道的圍巖應力相對較低，底板一般能保持穩定。受采動的影響巷道底板容易發生底鼓現象，如果底鼓量較大，兩幫也會因為下沉量過大，造成巷道失穩現象，所以控制沿空留巷底鼓是保持沿空巷道穩定的又一個重要問題。對拉工作面端頭的維護方法端頭支護的重要性，工作面端頭是指工作面與兩巷的交接處。端頭處的懸頂面積大、時間長，機械設備多同時是進出材料和人員的交通口，因此端頭支護極為重要。

三、對拉工作面端頭支護的影響因素分析

1、對拉工作面端頭支護方式的選擇

主要考慮端頭懸頂面積的大小、頂板壓力的大小及圍巖穩定性、回采巷道所采用的支護方式、工作面與兩巷的聯系特點、工作面生產工藝特點，端頭設備布置形式等因素。工作面端頭是設備集中和人員進出頻繁的地點，也是采煤工作面頂板控制的重點區域。由于對拉工作面端頭空頂范圍較大，受巷道預掘、固定及移動支承壓力、反復支撐頂板、巷道支護無初撐力等多種因素的影響。端頭范圍的頂板狀況與工作面相比有以下不同：一是頂板比較破碎，支護難度大;二是有不同程度的懸頂;三是空頂時間長，頂板有離層現象;四是由于有機頭，機頭處支柱密度降低，支柱常處于初撐狀態，工作阻力小。

2、對拉工作面端頭頂板控制

工作面端頭控制范圍見圖1，包括4個部分：工作面機頭（機尾）設備區I;巷道端頭區II;工作面前方支承壓力劇烈影響區III， 一般超前工作面10～20 m地段;工作面后方礦壓顯現劇烈區IV， 一般至工作面后方10～20 m。 對拉工作面端頭由于控頂面積大，處于采場沿走向和沿傾斜的支承壓力疊加處，圍巖變形劇烈，加之超前支護的更替。

四、對拉工作面端頭支護形式

1、單體液壓支柱端頭支護方式常用的有以下幾種端頭支護方式：

（1）十字鉸接頂梁端頭支護。端頭支護采用鉸接頂梁在同一平面互相正交扣接或對接構成。由于支護跨度大，其支護能力低，穩定性差。因此，改用十字鉸接頂梁，十字頂梁端頭支護有兩種使用方式：全"十"字梁方式，即沿走向及傾向全部采用十字頂梁鉸接布置，該法適用于頂板極為破碎的條件;另一種為"一十"形式的方式，即沿走向和傾向用一字梁與十字梁交替鉸接，沿走向傾向全為鉸接的布置。在工作面輸送機機頭、機尾上方要用長鋼梁探入煤壁支護。

（2）端頭邁歩長梁支護方式端頭四對八梁的布置。其次還有雙楔鉸接頂梁和端頭滑移支架等端頭支護方式。這些單體液壓支柱端頭支護方式一般用于單體液壓支柱普釆工作面：也可用于液壓支架的綜釆工作面的端頭支護。

2、綜采工作面端頭液壓支架支護方式主要有以下兩種：

（1）采用自移式端頭支架，移動速度快，但對平巷條件適應性差。

（2）使用工作面液壓支架支護端頭，適用于煤層傾角較小的綜采工作面，通常在機頭（尾）處要滯后于工作面中間支架一個截深。結合對拉工作面端頭的實際情況，一般條件下選用第一種方式進行支護。

五、小結

本文對薄煤層對拉工作面端頭支護形式進行分析，隨著開采技術的發展，煤炭裝備制造業水平的提高，對拉工作面回采工藝將逐漸在薄煤層開采中得到應用，薄煤層開采的生產效率將得到提高，對煤炭資源的合理利用將有很大幫助。

參考文獻：

[1]高相佐等，極薄煤層開采新途徑的硏究與實踐[J].煤炭工程.2007.（5）.

[2]周常飛等，我0薄煤層采煤機械化現狀與發展[J].煤礦機屯.1997.1

[3]李建平等，我國薄與極薄煤層開采設備的現狀和發展趨勢[J].煤炭科學技術.2005.6.