复杂条件下放顶煤回采工艺实践

孙鑫

【摘 要】1721工作面位于冀中股份葛泉矿南翼2#煤三采区，该工作面内2#煤煤层厚度变化较大，工作面里段煤层厚度达到4.5m以上，采用综放工艺开采；外段煤层赋存厚度2.6～3.5m，采用综采工艺开采。工作面里段放顶煤开采期间，同时受断层、大倾角俯采、近冲积层、机尾加架以及大角度调采机头等因素影响，给工作面开采带来极大困难。在实际回采过程中，根据过往开采实践经验，结合现场实际情况，逐项解决回采难题，为复杂条件下放顶煤开采工艺的安全实施，积累了宝贵的实践经验。

【关键词】放顶煤；开采工艺；实践

中图分类号： TD823.49 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）11-0190-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.11.083

【Abstract】The 1721 working face is located in the three mining area of 2# coal in the south wing of Jizhong Kizu Kizu mine.The thickness of coal seam in the 2# coal seam varies greatly in this working face，the thickness of the coal seam in the working face reaches more than 4.5m，the fully mechanized coal caving process is exploited，the thickness of the coal seam in the outer section is 2.6～3.5m，and the fully mechanized mining technology is used. During the mining of top coal caving in the working face，it is also affected by the factors such as fault，large dip angle，near impact deposit，tail addition and large angle stopper，which bring great difficulty to the working face mining. In the process of actual mining，according to the experience of past mining practice and the actual situation in the field，the problem of recovery is solved item by item，and valuable practical experience has been accumulated for the safety implementation of the caving coal mining technology under complex conditions.

【Key words】Caving coal；Mining technology；Practice

1 工作面概况

1721工作面位于南翼2#煤三采区，F13断层及DF7-7断层之间，切眼沿15m冲积层防塌煤柱线布置。该区域内煤层倾角最小13°，最大38°，平均20°，煤层厚度基本在2.6～6m间，平均为4.0m。煤层底板标高在-200～-50m之间，对应地面为曹章村东南、西油村正南，标高在+103～+116m，地面大部为耕地。本区域为七采区掘进新区，水文地质条件较为复杂，主要充水水源为：2#煤顶板砂岩水以及冲积层底砾含水层水。结合七采区1723工作面、1724工作面掘进过程中工作面涌水量情况，预计该工作面在掘进过程最大涌水量为60m3/h，正常涌水量为15m3/h。

1721工作面初采为近冲积层下大俯斜、大比例机头调采，回采期间出现采煤機、刮板运输机、综采支架下滑、失稳、前倾；后部运输机前倾漂溜，接煤效果较差，运输能力下降。另外，受冲积层影响，推进20m后，机头段顶板出现淋水，机头变短等一系列问题。在认真分析了工作面三机受力状态、工况变化的基础上，及时采取优化工作面伪斜布置参数，改造工作面机组、溜子装煤装置等措施，有效的解决了大角度俯斜状态下 “三机”下滑、失稳及机头控制问题，首次实现大比例调采工作面机头37°。

2 回采期间安全技术措施

2.1 安装工作打好提前量，为工作面顺利推进打好基础。

安装期间为保证工作面由平巷逐渐变为俯采40°期间正常回采，在工作面扩切眼期间将工作面前溜安装区域施工为下山15°左右，做好俯采准备。为防止初采期间俯采角度大，工作面支架推移杆角度难以与前溜同步，造成支架推移杆蹭底或别死等问题，提前将部分变角较大区域推移杆与溜子软连接，推溜期间采用单体配合，保证支架顺利过渡。由于工作面大角度调采机头近140m，为保证机头正常接煤，掘进期间沿调采轨迹，将机头调采段分为三段，由于转载机长达50m，且各固定节为螺栓连接，弯曲变形量较小，过弯期间需要抹角工程量较大，因此将里段三段巷道改为溜子运输，方便调采期间正常接煤及装载。

2.2 改善工作面三机工作状态，解决大角度俯采各项问题。

由于工作面切眼沿煤层走向布置，工作面俯采角度较大，工作面最大俯采角度近40°。在工作面推进过程中出现以下问题：采煤机达不到俯采期间实际需要割底量，出现破顶留底现象；采煤机向煤壁倾斜，截割期间阻力较大；移前溜时前溜易出现前翻，运输时装煤效果较差；工作面后溜前倾，煤矸钻入溜底造成后溜起伏，影响接煤效果。

针对工作面出现的各种问题，结合我矿原有生产经验，采取以下应对措施：

①局部俯采倾角大，采煤机割底量达不到区域，采取人工超前卧底弥补割底量，单次卧底量不大于300mm。人工卧底不仅能够满足较大俯采角度割底量，而且能够实现小台阶式推进，减小溜子俯采倾角，缓解了機组向煤壁倾斜分力，效果较为明显。

②针对前溜易翻问题，采取每间隔5架设置一处单体压溜，单体尾端支撑在支架顶梁上，当俯采角度增大，前溜出现前倾迹象时，在推溜前升紧压溜单体，配合移溜工序的进行。

③为保证工作面俯采角度与煤层倾角一致，在推移杆上加设单体配合移溜。单体超前用力，与推移杆呈70～80°支撑角度，移溜前单体加压推移杆，使移溜期间推移杆向斜前方移动，保证移溜一次到位。

④由于后溜与支架间采用大链软连接，因此受俯采倾角影响，后溜易出现前倾问题，溜底蹿渣后更加重溜子前倾角度。为解决问题，采取两项措施，首先利用检修班时间设置专人在架间清理后溜底部积压煤矸，其次在后溜前加设铲煤板，防止拉后溜时溜前堆煤，影响后溜状态。

2.3 优化推进方案，实现大比例调采

由于工作面切眼沿15m冲积层煤柱线布置，工作面初采期间需要按1：5比例调采机头140m，调采角度近40°。在大比例调采期间，受工作面大角度俯采影响，支架状态较差，临近机尾段出现挤架咬架问题；放顶煤调采期间，工作面前后溜机头与转载机搭接关系不同，且工作面调采期间，支架与前后溜调整不顺时，易出现挤压别死问题；受冲积层影响，机头调采20m后，工作面临近机头段出现顶板淋水，并随工作面推进，淋水不断增大，且运输巷端头顶板经浸水后出现下沉迹象。

针对工作面调采期间出现的各项问题，主要采取以下措施：

①工作面推进过程中每天约推进2刀，每天均要求机组跑一次通刀，在通刀过程中，调整支架走向，保证前后输送机与支架间为顺向平行关系。出现挤架咬架情况时，及时在临近支架区域调整支架状态，防止挤架咬架范围扩大。

②为保证前后溜与转载机正常搭接，在安装时将第一架向运输巷内延长500mm，但是在推进过程中由于巷帮超前变形较大，机头超前量较多，仍出现机头变短的问题。为此，采取工作面超前扩帮、适当推进机尾以及采取个别防滑千斤顶反拉等手段，保证输送机正常出煤。

③针对顶板淋水并出现下沉迹象，在工作面内采用吊挂风筒布以及玻璃钢水槽等措施，接住顶板淋水，保证作业人员作业环境。另外，在工作面淋水较大区域设置集水坑，并安置风泵及排水管等排水装置，保证工作面内积水及时排出。由于运输巷内淋水较大，积水冲刷巷道底板，水煤较多，为此，在运输巷内每50m设置一处沉淀池，将积水沉淀后，再排至巷道水沟内，防止出现大量水煤，影响排水能力。当运输巷顶板出现下沉迹象时，为保证顶板支护强度，在运输巷切顶排排设木垛支护，辅助切顶，并防止采空区顶板出现突然性垮冒，另外，将超前支护由20m，延长至30m～40m，一梁三柱长度延长至20m，支护效果较好。

2.4 优化支护方案，保障顶板安全

在工作面初采期间，受冲积层影响，初次来压步距大约为20～30m左右。由于工作面为大比例调采机头，因此来压范围由机头向机尾逐渐延伸，机头段顶板跨落后，临近架段顶板受跨落冲击力较大，工作面煤壁及超前煤层顶板有明显应力集中现象，煤壁出现破碎、片帮现象，顶板出现放炮、局部下沉迹象，运料巷超前30m段，巷帮以及底板也出现明显变形，单帮变形量在500mm左右。

针对顶板来压情况，主要采取以下措施应对：

①工作面移架期间，坚持带压移架，避免大幅度降支架后顶板出现下沉，将支架压死现象。

②针对片帮范围较大区域，及时拉超前支架，打开伸缩梁以及护帮板支护煤壁。当片帮深度较大时，在架前施工单体配π型钢或铰接顶梁进行支护。

③当初次来压时，为应对顶板切顶冲击力，在相邻5架范围内，在支架前梁下加设单体支护，防止支架立柱长时间受力造成崩柱、漏液问题，保证支护质量。

④为应对运料巷超前变形量较大问题，将超前支护长度由初采时30m，延长至40～50m，将一梁三柱距离延长至30m，另外，采取人工卧底、扩帮的措施，保证正常安全出口尺寸。

⑤在调采推进过程中，机尾需要加设3个支架，为保证就位支架空间，提前在工作面帮扩架窝，将支架安放在支架窝内，并升紧升牢支架，保证机尾端头以及就位支架段顶板支护质量。

通过采取一系列措施，使1721放顶煤工作面，顺利实现了临近冲积层下大角度调采工艺，成功调采近140m，为我矿同等条件下回采，积累了宝贵的经验。