厚煤層綜放工作面端頭三角煤回采方法研究

張言

（冀中能源峰峰集團 大淑村礦，河北 邯鄲 056300）

1 概況

大淑村井田位于峰峰礦區(qū)東北部，2003 年底建成投產(chǎn)。礦井設(shè)計生產(chǎn)能力90 萬t/a，經(jīng)過技術(shù)改造，2020 年核定生產(chǎn)能力為150 萬t/a，礦井為煤與瓦斯礦突出礦井。2 號煤層屬二疊系山西組地層，煤層賦存穩(wěn)定，一般厚5.6 m，局部煤層厚度略有變化。煤層直接頂以粉砂巖為主，平均厚度6.5 m，直接底板以粉砂巖為主，平均厚度10.8 m。水文地質(zhì)條件簡況，老頂砂巖含水層富水性較弱。長期以來，該礦綜放工作面布置采用摸頂掘進摸底回采，工作面一般布置為ZF4000/16/28 型基本架和過渡支架ZFG5000/20/35 型綜放支架，上下端頭及超前支護使用單體支柱配合1 m 金屬鉸接頂梁支護頂板，煤厚平均在5～5.5 m，造成了上下端頭三角煤的丟失。大淑村礦南翼地區(qū)為三下開采，工作面多為條帶布置，長度60 m 左右，條帶布置的綜放工作面上下端頭三角煤損失在工作面儲量中所占比例尤為明顯。礦方2018 年在172401 工作面上端頭ZFG5000 過渡支架頂梁上，第一次安裝使用疊型支架，增加支架高度，使3.5 m 高的支架增高到5 m，用來回收上巷內(nèi)巷道底煤及上端頭的三角煤，使用效果良好。2019 年在172401 工作面上端頭疊型支架的基礎(chǔ)上和天擇公司共同研發(fā)了ZT6800/26/55 型端頭支架并應(yīng)用在172404 工作面，使最大支護高度達到5.5 m，上超前支護配套使用了與天擇公司共同研發(fā)的ZQ1800/19/40 門式支架，實現(xiàn)了工作面上端雙錯布置。該工藝解決了綜放工作面在摸頂掘進摸底回采過程中上端頭三角煤和巷道內(nèi)底煤的回收問題。同時，上超前支護采用了門式支架后，加強了超前支護強度，為安全生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。為了解決下端頭三角煤，狂放和天擇公司共同研發(fā)了下端頭 ZQT6800/26/55 支架及ZFG6400/20/40 型過渡支架和下超前支護ZQ1100/20/45 型配套門式支架，形成了172402 工作面上下端頭雙錯工作面布置形式，解決了上下端頭三角煤回收難的難題。

172402 綜放工作面平均煤厚5.6 m，走向長609 m，傾斜長70 m，平均傾角10°，采用摸頂掘進巷道，摸底回采工作面。目前工作面布置40 個支架，上下端頭各布置2 個端頭支架，工作面合計布置44 個支架。工作面上順槽使用ZQ1800/19/40型超前門式支架進行支護， 下超前采用ZQ1100/20/45 型超前門式支架進行支護。

2 工作面上下端頭頂板雙錯支護技術(shù)

2.1 上端頭頂板雙錯支護

172402 工作面在上端頭布置 3 架ZFG6400/20/40 型過渡支架、1 架ZFG5000/20/35型過渡支架，巷道內(nèi)布置2 架ZQT6800/26/55 型端頭支架，配合上巷布置33 架ZQ1800/19/40 型門式支架，形成上端頭雙錯布置，如圖1 所示。

圖1 超前支護布置圖和上端頭布置雙錯支護示意Fig.1 Layout of advance support and double staggered support at the upper end

其中ZFG6400/20/40 型過渡支架摸底回采，支架頂部托頂煤1.5 m 左右，ZQT6800/26/55 型端頭支架摸頂、摸底回采，與ZFG6400/20/40 型過渡支架間使用特制側(cè)護板進行封幫，實現(xiàn)托頂煤摸底回采的頂板錯落布置。通過3 次不同支護高度的支架進行過渡，達到將1.5 m 左右的頂板錯差進行過渡完畢，保證工作面煤壁不片幫流煤。同時，上端頭3 個支架通過鋪設(shè)塑料網(wǎng)，與原煤壁側(cè)塑料連鎖，形成二次防護，保證頂煤穩(wěn)定。支架過渡方式如圖2 所示。

圖2 端頭支架過渡支護示意Fig.2 Transition support of end support

ZQT6800/26/55 型端頭支架布置在巷道上端，摸煤層底板，ZQ1800/19/40 型門式支架布置在原掘進巷道（即運料巷超前支護），與ZQT6800/26/55支架在底板存在1.5～2 m 落差，形成底板錯落布置。端頭支架與門式支架動態(tài)搭接，隨工作面回采往外進行運移架作業(yè)。目前，上超前支護門式支架采用支架運輸車進行外運移架，已經(jīng)使用3 個工作面，取得較好實際效果。

2.2 下端頭雙錯布置情況

172402 工作面下端頭雙錯布置主要有3 個主要特征。

（1） 172402 工作面下順槽皮帶及轉(zhuǎn)載機布置與以往不同。由于巷道內(nèi)布置端頭支架，轉(zhuǎn)載機布置在下巷下幫。該布置的主要特點是將下端頭支架管理與工作面支架進行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)工作面支架與端頭支架協(xié)調(diào)一致，便于下端頭管理。

（2） 172402 工作面在下端頭布置3 架ZFG6400/20/40 型過渡支架，巷道內(nèi)布置1 架ZQT5000/26/55 和1 架ZQT6800/26/55 型過渡支架，配合下超前布置15 架ZQ1100/20/45 型門式支架，形成下端頭雙錯布置格局。 工作面機頭ZFG6400/20/40 型過渡支架摸底回采，支架頂部托頂煤1.5 m 左右，ZQT6800/26/55 和ZQT5000/26/55型端頭支架摸底回采，與ZFG6400/20/40 型過渡支架之間使用特制側(cè)護板進行封幫閉鎖，實現(xiàn)托頂煤摸底回采的頂板錯落布置。下超前使用ZQ1100 型超前門式支架，布置在超前支護人行道側(cè)，與ZQT6800/26/55 和ZQT5000/26/55 型端頭支架底板落差1.0 m 左右，形成底板錯落布置。

（3） 下端頭實現(xiàn)雙錯布置工藝的關(guān)鍵因素在轉(zhuǎn)載機超前處理方面。為保證ZQT6800/26/55 和ZQT5000/26/55 型端頭支架摸底回采，將轉(zhuǎn)載機布置在巷道底板上，需要超前對橋式轉(zhuǎn)載機進行臥底處理，保證轉(zhuǎn)載機摸底拉移。

圖3 下端頭頂?shù)装咫p錯布置支護示意Fig.3 Layout of double staggered support of roof and bottom in the lower head

2.3 取得效果

（1） 經(jīng)濟效益。172402 工作面上下端頭采用雙錯布置方式后，工作面整體提高了回收率，按傳統(tǒng)綜放工作面上下兩頭底煤長度15 m，巷道4.6 m，按市場原煤價格700 元/t 進行計算，創(chuàng)造效益4130 萬元。

（2） 安全效益。下端頭使用端頭支架與超前支架綜合支護方式后，增加了下端頭和超前處理的支護強度，降低掛梁期間人員高空作業(yè)的風險，避免了因反復(fù)支撐頂板易破碎的問題，有利于巷道的頂板管理。

（3） 社會效益。172402 工作面可采儲量34.4萬t，通過上下端頭雙錯布置，多回收原煤6.45萬t，提高了煤炭回收率，工作面服務(wù)期限延長近1 個月，有效緩解了工作面銜接緊張的局面。采用端頭及超前支護技術(shù)后，下端頭全部使用支架支護，減少傳統(tǒng)超前支護工序，每天可多割1 刀煤，生產(chǎn)效率提高25%以上，為工作面快速推采奠定下良好基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

通過對厚煤層綜放工作面上下端頭頂板支護的研究，研究工作面上下端頭頂板雙錯支護技術(shù)，較好解決了三角煤回收問題，具有較強的適應(yīng)性，在峰峰集團取得了不錯的效果，對回采工作面上下端頭管理具有一定借鑒意義。