某地煤礦薄煤層工作面優質回采技術研究

孫圣明

（兗礦能源集團股份有限公司楊村煤礦，山東 濟寧 272118）

目前煤炭消費占一次能源消費總量的比重為56.0%，石油占18.5%，天然氣占8.9%，水電、核電、風電等非化石能源占16.6%。與十年前相比，煤炭消費占能源消費比重下降了14.2 個百分點，水電、核電、風電等非化石能源比重提高了8.2 個百分點，但煤炭占一次能源消費比重仍居高位，積極發展煤炭資源回收、助力經濟社會發展仍是我國當前一個時期內的主要任務，但隨著老礦井資源不斷枯竭，采場優勢不在，開展薄煤層工作面優質回采技術研究便提上日程。

隨著煤礦服務年限的不斷延長，楊村煤礦回采工作面逐步由薄、厚煤層配采轉變為以薄煤層工作面回采為主，由正規工作面為主逐步向不規則工作面為主轉變，針對薄煤層回采的不利條件，通過積極采取措施，提高回采效率、夯實標準化水平，不斷提高薄煤層回采技術，確保礦井任務目標完成。

1 工作面概況

6604 薄煤層工作面回采煤層為16上煤，該面位于六采區皮帶上山及軌道上山左側，北到北許莊村莊保護煤柱，西南至F Ⅷ-1 斷層保護煤柱，東鄰6603 作面采空區。工作面具體位置及井上下關系見表1。

表1 6604 工作面具體位置及井上下關系表

工作面走向長527m，傾斜長39m～190m。初始階段為梯形工作面，需邊采邊增加支架、溜槽等設備，初始安裝26 組支架、溜槽，推進至正常階段共需安裝101 組支架溜槽。

1.1 煤層賦存情況

煤層厚度為1.0m～1.3m，平均1.26m，煤層結構較簡單，以亮煤為主，玻璃光澤、性脆、塊狀、中間夾有硫鐵礦結核（夾矸）。可采性指數為1，屬于穩定可采煤層。

1.2 工作面充水因素

6604 工作面不受斷層水、封閉不良鉆孔、老空水等影響，主要受頂板水（十下灰水）影響。

1.3 巷道及溜煤眼情況

1.軌道順槽：軌道順槽為實體巷道，長688.4m。自切眼開始不規則段沿F Ⅷ-1 斷層防隔水煤(巖)柱布置，設計方位角156°；規則段沿正北方向布置，通過6604 軌順聯絡巷分別與六采專用回風巷和六采軌道上山相通，設計方位角180°。軌道順槽沿16上煤頂板布置，斷面為矩形斷面，凈寬3.7m，凈高2.4m，凈斷面積8.88m2。采用錨、網、梯支護。

2.運輸順槽：運輸順槽沿6603 工作面采空區布置，長583m，與采空區之間煤柱寬度為4.0m。通過6604運順聯絡巷與六采區軌道上山相通，通過溜煤眼與六采區皮帶上山相通，設計方位角180°。

3.切眼：切眼垂直運順布置，與軌順夾角114°，長39m，設計方位角90°。

切眼沿16上煤頂板布置，斷面為矩形斷面，寬5.0m，凈高1.4m，凈面積7.0m2。初掘導硐為矩形斷面，寬2.6m，高1.4m，凈面積3.64m2。采用錨網梯、單體支護。擴寬時支設兩排單體支柱，柱距1.0±0.1m。

4.溜煤眼：6604 運輸順槽與六采區皮帶上山通過溜煤眼相通，溜煤眼中心位置為六采區皮帶上山實際皮帶中心線，回采時，該溜煤眼作為6604 運輸順槽出煤通道。

1.4 主要設備配置情況

采煤機選用遼源煤礦機械制造有限責任公司生產的MG200/448-BWD 型電牽引采煤機，工作面支架選用兗礦集團有限公司機電設備制造廠生產的ZY2600/6.5/16D兩柱掩護式液壓支架，支撐高度650mm～1600mm。端頭支架選用ZT3800/14.5/25Z 四柱支撐掩護式液壓支架，支撐高度1450mm～2500mm。轉載機選用寧夏天地奔牛實業集團公司生產的SZZ630/90 型橋式轉載機一部，鋪設長度30m，初始安裝時無破碎機。膠帶輸送機選用大陸機械公司生產的膠帶輸送機一部，機頭驅動采用SDJ100/2×75kW，機身采用800 落地皮帶機輸送機。

1.5 生產組織

采用一班檢修，一班生產組織。生產期間外圍六采皮帶同時肩負6604 采煤工作面和一個薄煤層掘進工作面出煤（矸）。

2 回采技術優化

2.1 優化設備配套

2.1.1 優化采煤機截齒型號

針對薄煤層賦存構造簡單，局部夾有硫鐵礦結核（夾矸）實際，生產實踐中發現常規半煤巖截齒在截割石灰巖頂板及堅硬夾矸期間截齒磨損較大，平均每班損耗截齒6 把，并且隨著截齒損耗，帶來磨損截齒齒座。根據夾矸分布，在配備常規采煤機截齒的同時，配備適合截割夾矸的巖石截齒，將截齒損耗降為每班小于3 把，提高采煤機截割效率、降低了截齒損耗。

2.1.2 在皮帶機卸載點下口增加新型破碎機

由于轉載機、皮帶機已經在前期安裝完成，在轉載機機身增加破碎機的工時耗費大，還要等待與之配套的破碎機，生產時間不允許，通過在運輸順槽皮帶頭卸載點下安裝齒棍式破碎機有效解決了大塊煤矸破碎問題。

2.1.3 優化順槽皮帶運料功能

原運輸順槽鋪設皮帶為普通運煤皮帶，通過改造H 架、增加裝卸料平臺，將當班生產所需物料快速運至工作面，準備時間減少20分鐘，增加了有效回采時間。

2.1.4 端頭支架配備擋矸板

由于薄煤層生產特點，采高較矮，端頭清理煤矸工作量大，通過加工擋矸板固定在支架立柱上將煤矸與支架隔離，有效阻止煤矸竄入支架底座箱范圍，減少人工清煤時間30 分鐘。

2.1.5 刮板運輸機端頭增加順煤裝置

實際生產過程中，刮板運輸機端頭積煤會增加人力施工，通過在刮板運輸機端頭安裝順煤裝置，大量煤炭在截割過程中自動被裝入溜槽中，通過煤流系統外運，減少了人力施工量。

2.2 排水系統優化

2.2.1 構建標準泵池

在巷道低洼點施工標準沉淀池、在順槽靠面側施工排水溝，形成完善的排水系統。水溝內積水流入標準泵池后經沉淀淤泥，通過泵池中的風泵或潛水泵外排。標準泵池中間砌筑磚墻形成排水池和沉淀池，積水先進入沉淀池再通過排水池外排積水，便于后期淤泥清挖和排水泵的維護及延長排水設備使用壽命，在標準泵池附近前后20m 范圍采用水泥硬化路面，優化現場形象、提高標準化水平。此項做法的優勢是工作面初期一次施工、整個回采期間受益，大大減少了正規回采期間的無效施工時間。

2.2.2 搭建導水棚

通過工作面充水因素分析，工作面順槽主要受頂板水影響，頂板淋水通過導水棚引到排水溝，再通過風泵或潛水泵外排積水。此項做法的優點：

一是取材方便，導水雨棚可通過鋼筋梯或錨桿配合彩鋼瓦構建，取材方便，彩鋼瓦自帶水槽，導水效果好。

二是挪移方便。薄煤層順槽頂板淋水隨著疏放大多數會逐漸減小或消失，導水棚的構建方式便于快速挪移、二次使用，具有維護成本低、挪移方便的特點。

2.3 積極運用新裝備

工作面通過使用北京天瑪公司的SAC 電液控制系統，實現工作面智能跟機、移架、自動成組推溜、采煤機記憶割煤、遠程事事操控等功能。減少工作面人員，實現高效回采。

2.4 超前對特殊地點進行支護

通過對6604 兩順槽內錯硐室提前進行矸石充填，有效避免了回采期間歪架，提高了支架拉移質量。此項工藝所用矸石就地取材、工藝簡單，可操作性強、效果好。

對順槽內掘進期間揭露的斷層通過工字鋼配合單體液壓支柱提前支護，工作面推進到該斷層區域，支架替換單體液壓支柱支撐工字鋼，實現對頂板的有效維護，實際應用過程中減少對生產的影響時間。[1-2]

2.5 優化增加設備工藝

2.5.1 一次運輸到位待安裝設備

6604 工作面初始共安裝26 組支架、溜槽。邊采邊增加設備階段，工作面需要安裝101 組支架，101 節溜槽。原設計每安裝一組支架、溜槽需要從井上下井運輸、安裝。后續經過討論，通過將所有待安裝的設備依次擺放在順槽，避免了多次運輸帶來的時間耗費，減少了運輸期間的不安全因素。

2.5.2 優化支架拖拉程序

原設計待安裝支架通過墊底支架上臺運至工作面，經過現場研判，直接利用穩車打回頭方式實現支架上臺，減少了一道工序，實現加架效率翻倍提升。[3]

2.5.3 優化溜尾傳動部安裝時間

將原定初始安裝溜尾傳動部的方案，優化為根據現場增加刮板運輸機溜槽情況，合理確定增加傳動部時間。經過現場實踐及刮板運輸機單電機負荷情況，安裝完最后一節溜槽后再增加溜尾傳動部。此項優化避免了過早安裝傳動部影響設備安裝的困擾，大大減少了溜尾增加設備的難度，縮短了增加設備的工時，提高了回采效率。[4-5]

2.6 優化生產組織

2.6.1 優化回采面生產組織

原采用一班檢修，一班生產組織。優化為一班檢修兼生產，一班生產。通過增加檢修班勞動組織，在完成檢修任務基礎上進行生產作業、為生產班造生產條件，提高整體回采時間。

2.6.2 優化外圍生產組織

6604 工作面回采初期，外圍六采區皮帶同時肩負6604 采煤工作面和一個薄煤層掘進工作面出煤（矸），由于均需使用六采區皮帶，造成部分時間采煤出煤、掘進出矸時間沖突。通過采掘出煤（矸）時間合理調配、優化掘進作業地點等有效方式，實現了外圍運煤系統高質量服務回采工作面，增加了出煤時間。

3 下一步改進方向

3.1 實現精準回采

一是從前期工作面設計方面，通過查閱地質資料、充分探討確定施工方案，為精準回采打下技術基礎。

二是回采工程中，一切以數據說話，通過數據精確把控回采效率、質量，不斷提升回采水平。

三是實現分段式精準回采，把工作面根據地質情況、水文情況等劃分為若干塊段，采用最適宜的回采技術，通過超前規劃、合理施工，達到精準回采的目的。

3.2 借鑒兄弟單位薄煤層先進回采理念

積極走出去學習外部先進經驗，在其基礎上不斷創新，積極提高薄煤層優質回采水平。

4 結語

通過對楊村煤礦6604 薄煤層工作面回采進行優化研究，提高了回采效率和施工質量，達到了預期效果，為今后薄煤層工作面優質回采提供了經驗，對類似工作面回采具有廣泛的推廣價值。