综放工作面“渐变式”加架开采技术及应用方法研究

2016-08-15张长腾山东朝阳矿业有限公司山东滕州277517

山东工业技术 2016年16期

关键词：机尾端头木料

张长腾，张琳（山东朝阳矿业有限公司，山东滕州 277517）

张长腾，张琳
（山东朝阳矿业有限公司，山东滕州 277517）

为提高煤炭资源的采出率，将综放工作面设计成不等长工作面，因此造成工作面在回采期间长度变化，给正常回采带来一定的困难。中泰集团朝阳煤矿创新性将工作面布置成“渐变式”，不仅有效的缓解了该矿生产接续紧张问题，最大限度的回收该部分三角煤资源。

“渐变式”；煤炭开采；综放工作面

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.182

伴随着我国矿井开采强度不断加强，煤炭资源逐渐枯竭，进一步提高煤炭资源的回收率成为矿井实现可持续发展的重要问题［1］。朝阳煤矿是一个资源面临枯竭矿井，要延长矿井服务年限，面对复杂的地质条件，提高资源回收率提高及技术含量是概况面临问题。现就该矿3201（外）综采工作面不规则开采技术作以下介绍。

1　工作面概况

朝阳煤矿3201（外）采用走向长壁综采放顶煤采煤工艺。该工作面皮带巷邻3203工作面采空区，材料道邻近 F2 断层，受 F2 断层及3203采空区影响影响，并最大限度提搞资源回收率，掘进期间沿3203材料道方位布置3201外工作面皮带巷，沿F2断层走向布置材料道，将工作面材料道呈斜巷布置，从3201外切眼开始推采180m范围内工作面由52m渐变至92.6m。然后工作面保持该长度至回采结束。在工作面渐变段回采时需逐步增加支架及前、后部溜槽。

据3201（外）工作面设计要求，渐变段初始阶段皮带巷与材料道巷夹角为20°段。当工作面推进30m后，材料道与皮带巷夹角为10°。如下图所示：［3］

2　渐变式综放工作面回采工艺

2.1工作面回采前的方案设计

（1）根据工作面设计要求，在安装初期，提前在材料道外帮安装支架，利用材料道支架配合液压单体形成材料道超前支护。

工作面“渐变式”回采加架间距：L = （H- h）/sinα［4］

式中 L：材料道安放支架距离；H：工作面回采后倾斜长度；h：工作面初始长度；α：工作面两顺槽夹角

3201（外）工作面选用ZF5200/17/33 型放顶煤液压支架，该支架宽1.5m，即当H- h = 1.5m时，工作面需增加支架（前、后溜）一架。

当两巷夹角为20°时，材料道每间隔4.4m在材料道外帮提前安放支架一架。当两巷夹角为10°段，材料道每隔8.5m在材料道安放支架一架。

（2）由于工作面上端头受断层影响，顶板破碎、顶煤较薄，并且无端头支架支护，顶板下沉量会比较严重。特别支架增加不及时，会导致机尾空顶面积较大，该区域需及时增加支护。若端头因前部溜槽等设备影响无法打设单体处，则应使用11#工字钢一端探入机尾支架前梁，另一端探入十字梁支护。正常情况下，端头支架与端头支护的距离不得大于0.5m。

（3）由于工作面为综采放顶煤渐变工作面，由于频繁安装中间架，渐变段机尾无法安装端头支架。将后溜机尾电机旋转60°以降低其高度，同时下卧后溜机尾，并保证机尾支架保证高度不低于2.7m，即可实现该部溜子双机运转。

2.2工作面增加支架技术

（1）工作面随采安装支架（溜槽）工序安排如下：工作面正常推进→工作面机尾处5个支架铺网→挺前溜→合支架→挺后溜→正常推进。由于增加后部溜槽时，受机尾支架影响，施工空间有限，可根据工作面推进及劳动组织情况每次增加1～3节后部溜槽；（2）材料道支架调整至工作面合茬。在该工作面回采期间，材料道受到工作面的采动影响，巷道断面会有一定量变形，影响支架的调整合茬，调架前首先要保证支架合架位置的底板平整，应提前理清该处浮煤（矸石）等其他影响合架的杂物。在被调支架降架前，应首先观察机尾合架处顶板的完好程度，若机尾顶板较好，则可直接撤除端头支护向工作面调整支架；若机尾顶板较为破碎，应在支架合茬前，工作面推进时使用1～3根11#工字钢一端探入上端头支架顶梁，一端探入端头十字梁加强机尾顶板支护，方可将影响调架的端头支护撤除，然后降架调整支架。调整支架时要及时打好替柱，防止上端头长时间空顶；（3）工作面回采期间，材料道提前放置的支架需要随时调整位置，以及时的增加工作面端头支护强度。拖移材料道支架时，可使用支架后尾梁配合液压单体拖移。端头支架可使用工作面机尾支架推拉板配合单体实现支架自身拉移，以保证根据工作面回采期间随时调整支架放置位置；（4）工作面推进过程中，机尾受地质条件或其他因素影响，若出现不能及时增加支架情况，如何保证机尾的支护强度是“渐变式”开采的面临的一大技术问题。朝阳煤矿解决机尾支护的施工工艺如下：当工作面机尾支架增加不及时，导致机尾控顶距较大时，可在工作面留出一支架间隙，将工作面机尾第一个支架整体向机尾过渡，保证机尾支护强度。在机尾前溜第二节位置处使用木料沿工作面倾向固定在金属菱形网上，木料间距为1800mm。固定木料时，将木料沿倾向铺设在金属网上面，上下两端用扎丝把木料固定在金属网上，该位置上一块木料，并在物料下放打液压单体支柱加强该处支护。

3　渐变式工作面布置取得的经验

（1）3201（外）工作面沿F2断层走向布置时，需提前查明断层的导水性消除断层水的威胁。巷道掘进以及工作面回采期间均需将防治水措施落实到位确保安全掘进、回采。

（2）大型断裂构造附近多伴生小的构造以及裂隙。巷道沿断层走向掘进时需加强支护质量，做好防冲及地质观测工作；及时准确的收集分析地质资料，判明揭露构造为主断层或是伴生断层，以便对巷道的走向进行调整。

（3）对于不规则边角煤块段，主要是评价地质条件可采性和经济可采性，通过这个两个方面的评价，来决定是否对三角煤进行开采［2］。3201（外）巷道伴随断层经过三次调向，最终形成可采储量约16万吨的3201（外）工作面，有力的保证了矿井的正常接续，同时对边角煤柱进行了回收，节约资源，取得了设计不规则面的成功经验，把有限的资源合理利用，延长矿井服务年限。