梯形工作面三角煤回收技术探讨

李建兵

（沁和能源集团有限公司 生产部，山西 晋城 048205）

煤矿开采中，因受地质构造和井界等条件限制，常将工作面布置呈不规则形状，常面临大量的边角煤回收问题。为了实现有限资源的经济效益最大化，本文根据沁和能源集团有限公司永安煤矿3210工作面回采的工程实际，探讨工作面三角煤回收技术及其社会经济效益。

1 矿井工作面概况

永安煤矿1956年投产，位于沁水县嘉峰镇西南10 km处的永安村附近，批准开采3号、15号煤层，现主采煤层为沁水煤田山西组3号煤层，平均厚度6.36m，井田面积3.8587km2，核定生产能力60t/a。采煤方法为分层高档普采，工作面采用MG160/375-WD型无链电牵引双滚筒采煤机落煤，选用ZH2600/16/24Z型整体组合支架支护；掘进工作面采用爆破落煤，使用钢梁、锚网索支护。

图1 3210工作面巷道布置示意图

3210（下分层）工作面布置见图1，位于3208工作面采空区西侧，其南面为井田边界，北面为材料下山、皮带下山、回风下山，标高410～425 m，采用走向长壁后退式机械化采煤法，全部垮落法管理顶板。工作面长105 m，平均走向长546m（运输顺槽360m、回风顺槽495m）。工作面使用ZH2600/16/24Z型整体组合顶梁和配套端头支架支护，采用MG160/375-WD型电牵引双滚筒采煤机割煤，配用SGB630/150型可弯曲刮板输送机运煤。顺槽安装一部SGB620/40T型转载刮板输送机和一部SJ-40P型胶带输送机运至主运输大巷皮带。工作面停采线与工作面顺槽走向呈40°夹角，3210工作面进、回风巷回采至保安煤柱停采线时不能同步，回风顺槽巷与运输顺槽相差135m，三角煤区储量42808t。

2 三角煤回采方案的比较

1）工作面的调斜回采方案。按原巷道布置系统，回收工作面的三角煤较困难。若用加大工作面长度进行调斜推进方式，则无法选择平行推进改为调斜推进的具体位置。随着工作面的不断加长，机头机尾进度不一致，难以保证工作面平直，不能够采用全部垮落法控制顶板；工作面调斜推进会造成支架前端无支护面积增大，机道上方漏顶几率增加；同时还要不断增加刮板运输机中间槽等（当工作面采长达到最大值165m时，需增加刮板运输机中间槽42节）。采煤机滚筒割不到的煤壁，还要采用打眼爆破方式落煤和人工装煤方式处理。前部SGB630/150型刮板输送机运输负荷变大；采煤机割煤速度将要减慢，安全管理难度增大。

2）工作面的随采随撤回采方案。见图1，采用新掘一条（93.5 m和112m两段）运输顺槽方式，它与采煤工作面和3210回风顺槽形成生产系统（三角煤区域内，原3210运输顺槽密闭），工作面平行推进。采长随工作面推进而缩短，实现工作面随采随撤的生产过程。①93.5m段运输顺槽：从皮带下山内距2号联络巷往上25m处左帮以真方位179°6′55″沿底板掘进93.5m，巷道采用矿用12号工字钢棚铺金属网0.9m一架支护（过材料下山段采用粗料石半圆拱砌碹支护）。②112 m段运输顺槽：从3210运输顺槽内距皮带下山131 m上帮垂直顺槽掘进5 m，再以真方位70°30′37″沿底板上行掘进约112m，至93.5m段运输顺槽贯通后停掘。巷道采用液压柱配Π 型钢梁铺金属顶网0.6m一架支护。新掘运输顺槽增加掘进煤量2050t。

3 随采随撤回采方案的实施效果

采用随采随撤方案，可有效确保工作面“三直两平”，上下出口畅通,保持了工作面和两顺槽的支护质量及切顶效果，确保工作面采空区顶板充分垮落，减小工作面前方煤体的集中支承压力。

1）生产安排方面。工作面采用“三八”作业制度，分为2个生产班和1个检修班，每班作业8h，每天生产16 h，检修8h。工作面切眼缩短后，每天最少推进3m，每天回撤2架支架和2节溜槽，由生产班的最后一个班负责回撤撤除溜槽，检修班负责撤出支架和溜槽，并运往安全地带。次日接班后进行正常安全生产，重复下一循环。

2）顶板控制与端头支护管理方面。新掘辅助巷贯透后，调度室安排工作面供电设备搬移和巷道加固支护工作。末采期间压力大时，要在支架下增打液压柱加强支护。提高支架的切顶支护效果和两顺槽的切顶支护质量,确保工作面采空区顶板充分垮落,减小工作面前方煤体的集中支承压力。切眼缩短后，全部用中间支架支护，工作面运输顺槽与中间支架衔接处，采用单体液压柱配π型钢梁迈步支护、及时控顶；端头对梁间距不大于60 cm，每根单梁之间的间距20cm（中至中），采煤队根据拆架后空档宽度按规定增减钢梁。

3）支架回撤方面。当工作面回采至能回撤支架时，停止一切与回撤支架无关的工作，进行回撤，并要严格按照安装支架的相反程序进行撤除，严禁简化撤除程序，撤除的支架要及时运出，不得堵塞安全出口、影响通风和行人。工作面支架拆除之前,要把采煤机放在机尾段不影响撤出支架的安全地段，还要严格控制好工作面采高，加固刮板输送机防止下滑,并对回撤支架上下段、工作面下出口、顺槽超前支护进行加强，确保拆、运支架安全。回撤支架之后，要立即根据回撤宽度采用单体液压柱配π 型钢梁迈步支护及时控顶，间距不大于60cm，严禁空顶作业。

4）顶板来压期间及末采期间的注意事项。顶板来压期间，上下顺槽端头工要密切注意顶、帮情况，发现异常要及时汇报进行处理；并按观察结果增加超前支护长度和密度，以防来压过猛，摧跨两巷支护。边撤边采方案实施之前，应提前加固维护3210原运输顺槽巷道支护；待三角煤回采结束后，最后回撤此巷内钢支护材料(在回撤该巷道支护前，应在巷道口处安装风机，向巷道内供风)。当工作面推进至距设计停采线的最后十个循环时，工作面全部要铺金属菱形顶网；网和网之间采用10号铁丝搭接10cm，环环相连，一扣三扭。

4 结束语

工作面调斜回采与工作面随采随撤回采的效果对比采用调斜推进方案，采出42808t煤量，能有3210.6万元的经济效益，但要增加投资290.2万元，回撤支架需增加人工费5.04万元。采用随采随撤方案，采出44858 t煤量，产生3364.5万元经济效益，不需要增加设备投资，回撤支架仅需人工费1.4万元。因此采用随采随撤采煤方法，增加了447.8万元的经济效益，节省搬家时间13d，有效提高安全管理效率。这种回采方法为同类型工作面的生产设备回撤积累了宝贵经验，这种技术可在类似开采条件下推广应用。