大采高综采工作面过薄煤区回采技术应用

王文亮

（阳煤集团五鑫煤业有限公司，山西 阳泉036600）

1 工作面概况

五鑫煤矿303综采工作面主采下二叠系山西组3号煤，煤质为无烟煤2号，开采区域内煤层厚度4.38～6.80 m，煤层底板标高＋427m～＋507m，煤层倾角1°～7°，为近水平煤层；地表趋势为西高东低，南高北低，煤层埋深196.6～435.3m；303综采面东侧为已回采结束的302综采面，西侧为接替的304工作面，北部为井田北部边界及芦苇河保安煤柱，南面为西区开拓大巷西大一巷；工作面设计长度1621.4m，切眼长度244.5m，面积396308m2；采用走向长壁后退式一次采全高全部垮落综合机械化采煤法。

2 薄煤区基本情况

根据地质勘探及巷道掘进资料显示，工作面在回采过程中有两个薄煤区，其中第一个薄煤区位于切眼以南146.5～631.5m范围内，煤厚为2.5～4.5m（中上部煤厚为4～4.5m，中下部煤厚为3.5～4m）。53105巷薄煤区掘进中，发现0.2～0.3m厚的炭质泥岩伪顶，以及厚度变化大的直接顶局部区域顶板较破碎，对工作面回采影响较大。在距切眼以南823～1067m的264m范围内，煤厚为4～4.5m，对工作面回采有一定的影响。

3 过薄煤区回采工艺

3.1 过薄煤区采高调整

根据采高、仰采与煤壁片帮关系，针对本次仰采区仰角、构造及薄煤区的煤厚情况，对工作面及采高作出以下调整：工作面在进入薄煤区应作出采高的调整，工作面采高从正常情况降低至4～4.5m。工作面中上部采高为煤层厚度，即4～4.5m，全断面沿煤推进；工作面中下部采高降至4m左右，在不影响采煤机通过的情况下，最低采高不得低于3.6m。同时，结合3301巷沿底掘进的情况，工作面中下部在薄煤区中应采用“破底挑顶”的方式。推进过程中，顶部矸石利用自重、采煤机、支架进行破矸。根据顶板一般比底板较软、较破碎的经验，工作面卧0.5～0.8 m左右的底板，以便观察煤层变化且确保采煤机能顺利割透，不至于在煤层突然变化时措手不及，可在保证工作面安全、顺利回采的前提下，多出煤。

3.2 采煤机及支架的调整

303大采高工作面采煤机为JOY7L6SC采煤机，配备了3.2m的滚筒，最大截割高度为6m，截深865mm。但在回采过程中，由于复杂地质条件，工作面最大平均采高保持在5m以内，3.2m的滚筒在回采过程中发挥不出优势，且出现滚筒撕裂，喷雾不良，采煤机经常负荷过大、卡死、割不透、启动不了等问题。分析该型号的采煤机，认为在复杂地质条件下，采高受到限制，3.2m双滚筒过大，造成力矩过大，且滚筒有撕裂痕迹，在异常区、薄煤区、仰采区、断层区等复杂地质构造中该采煤机会运行困难。同时，工作面经历484m薄煤区后，约160m煤厚为5～5.8 m的正常阶段后又遇赋存陷落柱和4～4.5m薄煤的第二异常区。因此，以该段最大采高5m为准，兼顾长距离的薄煤等异常区，采煤机滚筒更换为2.5～2.6m，截深865 mm不变，且应在过F108断层前更换，更换设计及过程应有详细的方案。

3.3 采煤工艺的调整

（1）采煤工艺

① 正常割煤工艺。工作面正常回采，仰采角度不大，顶帮较好，设备运行正常时，工作面采用正常设计的采煤工艺，即“端头割三角煤，往返两刀”割煤方式，支架及时支护，成组推溜。煤壁区片帮、端面距超过规定时必须带压拉超前架。移架滞后于前滚筒3～4个支架，且要控制移架和采煤机速度，使得两速度相适应。

② 浅截深割煤工艺。当薄煤区或异常区揭露较多的矸石，采煤机全截深一次性割矸负荷过大，且存在仰采角度过大、设备一次前移困难、机组负荷大、容易片帮、顶板破碎或上部遇矸的情况时，工作面“破底挑顶”推进，采用“端头割三角煤，往返两刀”浅截深割煤方式，前后滚筒共同分摊割顶矸、割底矸的任务。根据顶板、煤壁与设备移动的情况，部分支架可一刀移一次，部分支架可两刀移一次，保持护帮板有效护帮和成组推溜，见图1、图2。

图1 浅截深割煤工艺断面

图2 浅截深割煤工艺平面

（2）硬矸爆破工艺

生产班在生产过程中，当矸石较软，机组能割动时，采取机组割矸通过，机组速度控制到2m／min以下；当矸石较硬，机组割不动时，严禁强行割矸，采取打眼放震动炮辅助机组通过；如揭露出矸石时，每天在检修班期间对已揭露的矸石进行打眼放炮，打眼位置根据现场情况而定。

①工作面如果出现厚度小于1m的矸，可打一排眼进行震动。炮眼布置距矸线以内0.4m，底炮眼与煤壁竖直方向夹角75°～80°，顶眼与煤壁竖直方向夹角80°～85°，眼间距0.85m（即一个支架2个炮眼），眼深1.6m，见图3。

② 如果矸的厚度大于1m，根据矸厚情况可布置2排或3排炮眼，矩形布置，上下排间距为1m，横向排距0.85 m（一个支架2个炮眼），眼深1.6m，炮眼布置距矸线以内0.4m，见图3。

③ 如果全断面是矸，矩形布置4排炮眼，上下排间距为1m，横向排距0.85m（一个支架2个炮眼），眼深1.6 m，见图3。

图3 炮眼布置示意

（3）放炮－割矸工序时应做到或注意以下事项：

① 施工工序：放炮－割矸工序为“敲帮问顶→临时支护→打眼→装药→联线→放炮→检查→机组扫底→拉架→顶溜”。

② 打眼使用风钻湿式打眼，眼深1.6m，炸药使用不低于Ⅲ级煤矿许用乳化炸药，雷管采用煤矿许用毫秒延期雷管，最后一段延期时间不大于130ms。

③ 装药前，必须用压风将炮眼内的泥水、粉尘吹干净后，方可装药，炮眼装药规格见表1。

表1 炮眼装药规格

④ 放炮采用串联放炮，每次放炮不超过6个眼，一次装药一次起爆，起爆方式为正向起爆。

⑤ 矸石震动爆破后，且排除爆破安全隐患之后，方可用采煤机进入扫矸割煤。视具体情况，采煤机扫矸割煤时采用全截深或浅截深工艺，并且控制牵引速度，同时应控制规定的采高，加强喷雾洒水等。

⑥ 放一次震动炮疏松的矸体，一般可以让采煤机割进三刀左右，三刀之后再进行防震动炮，进入下一个循环。

4 结语

通过采取采高调整、采煤机及支架高度调整、运用浅截深等采煤工艺等技术手段，303大采高工作面安全顺利的通过了薄煤区，为类似地质条件下工作面回采提供了参考。

〔1〕宋崇崇，朱朝领.23上205综采工作面过薄煤区回采对策与实践〔J〕.山东煤炭科技，2014，（10）：42－43.

〔2〕李国印，于明献，张志强，等.采煤工作面局部薄煤区开采技术探讨〔J〕.煤矿现代化，2006，（06）：7.