下分层综采工作面末采技术研究与应用

杜龙华 郭铁成 陈亚明

（中平能化集团平煤股份十矿，河南 平顶山 467000）

下分层综采工作面顶板普遍较为破碎，尤其是在采面临近结束阶段，顶板管理更是影响采面安全生产的重点。因此，在采面结束布置宽断面时，多采用炮采工艺做宽断面。但由于炮采过程中人员劳动量大，人均工效低，又牵扯到火工品的大量使用，存在很大安全隐患。通过己17-22160工作面末采期间探索实施机采工艺，大大降低了工作面末采期间的工人劳动强度，提高了末采工作效率，增加了末采安全系数。

1 工作面概况

己17-22160工作面位于十矿己组二采区三轨下山西翼中段，工作面东靠己二轨道、运输机，西至26 勘探线以东120m左右，南部己17未开采，北部为己17-22180采空区。采面有效走向长平均619m，切眼斜长175m。本面所采煤层为己17煤层，煤层厚度为0.7～1.9m，己17煤下部有伪底煤，机巷在6022点向里，风巷在623点向里伪底夹矸逐渐增厚，己17煤层变薄至0.7～1.2m，工作面平均煤厚为1.25m。工作面上覆为己16-22160、己15-22140及己15-22160采空区。地面对应位置在跑马场下。地面标高160～240m，工作面标高-350～ -400m，埋深510～634m。岩性综合柱状图如下图1。

2 末采回采工艺比较

2.1 炮采工艺

采面推进至停采线里2.4m时，采煤机再割1刀煤，在机尾入窝位置停电闭锁并摘刀，推溜后不拉架，并在顶板破碎段进行探板临时支护，之后开始炮采作业。全采面炮采宽2.4m，支架梁端沿走向架“厂”型棚，每组支架2棚，棚距0.7m，净高不低于1.6m，棚梁一端插入支架顶梁不少于300mm，另一端打上贴帮柱，支柱要迎山有力，下扎200mm，棚距要均匀，用单体柱或圆木在棚梁下加打中柱，中柱要打在实底上，圆木要锯“V”型口，机尾（头）上（下）侧开口处的“厂”型棚必须是对棚。炮采工艺虽然简单，但是牵扯到打眼放炮，工人的劳动强度较大，火工品安全管理难度大。

图1 煤岩综合柱状图

2.2 机采工艺

采用机采进行宽断面的布置，只要顶板比较稳定，采用合适的进刀方式当采面推进至停采线里2.4m时，采煤机在再进一刀煤的基础上，将运输机的推移块去掉，采用单体柱进行推溜，然后再进行割煤，每割10架左右采煤机停机闭锁并摘刀，然后降架将事先准备好的圆木插入支架顶梁升紧，依次进行，采用斜切进刀方式进行割煤，当采煤机行至中间架时，返空刀10架左右后，再采用中部斜切进刀方式进行割煤，采煤机每过5架左右停电闭锁并摘刀，人员迅速进行降架将顶梁的圆木向外拉出至煤墙后升紧，然后继续进行割煤，直至支架顶梁与煤墙之间的宽度达到宽断面要求为止。

相对炮采，机采有着更为稳定的安全系数，并且减少了人工清煤的工作量，更能安全高效地完成宽断面的布置。

3 末采机采工艺实施

3.1 机采宽断面前准备

保证上网上绳过程中的工程质量，上网时金属网片沿走向要搭接一半（550mm），沿倾斜方向搭接长度不少于500mm。网片连接扭结扣距应不大于200mm，每个结必须用专用联网钩拧够2圈；网片倾斜方向搭接处用双股扎丝将网联接，间距沿走向、倾向均应不大于200mm，扎丝必须用专用连网钩拧2圈以上。先上网片应在后上网片的下面，全采面的网与网联接后呈“品”字型。初次上网，必须逐架进行，压网时要注意将网铺平、铺直，金属网不得出现扭斜或打折现象。

在铺第五排网时上第一根绳，绳间距0.5m，并要保持均匀。钢丝绳采用7分丝绳，无断股及严重锈蚀，每根绳长163m，需用11根。上绳时，将绳的一头固定在帮腿上，打上绳卡，然后逐架拉直，绳用扎丝按0.5m一个结绑在网上。最后将另一头固定在帮腿上。钢丝绳要在工字钢腿上绕2圈以上，绳卡不少于3个并上紧，保证绳与绳之间的间距受力要均匀。

3.2 采煤机进刀方式

（1）上绳工作结束后，采煤机钻机尾入窝位置，调整采面支架，使之平、齐，顶梁平面接顶，推直工作面运输机。

（2）采煤机升机尾侧滚筒割顶煤，降机头侧滚筒割底煤，采煤机开始上行割机尾三角煤。

（3）采煤机上行割煤至机尾后，升机头侧滚筒割顶煤，降机尾侧滚筒割底煤，采煤机下行割煤50架左右。（支架梁头至煤壁距离1.0m左右）将采煤机上段运输机推至煤壁，弯曲段长度保持15m。

（4）采煤机升机尾侧滚筒割顶煤，降机头侧滚筒割底煤，采煤机开始上行割煤，割煤3～5架后，采煤机换向牵引3～5架后停机，支护顶板。直到上行割煤至机尾（支架梁头至煤壁距离1.7m左右）。

（5）摘掉支架与运输机连接的销子，用2.2m和2.5m的单体柱将采煤机下段运输机推向煤壁，升机头侧滚筒割顶煤，降机尾侧滚筒割底煤，采煤机下行切入煤壁，直到机尾侧滚筒吃满滚筒为止。推直工作面机尾段运输机。

（6）采煤机升机尾侧滚筒割顶煤，降机头侧滚筒割底煤，采煤机开始上行割机尾三角煤。

（7）采煤机上行割煤至机尾后，升机头侧滚筒割顶煤，降机尾侧滚筒割底煤，采煤机下行割煤20架左右。（支架梁头至煤壁距离2.4m左右）将采煤机上段运输机再次推向煤壁0.3m，弯曲段长度保持15m。

（8）采煤机升机尾侧滚筒割顶煤，降机头侧滚筒割底煤，采煤机开始上行割煤，割煤3～5架后，采煤机换向牵引3～5架后停机，支护顶板。直到上行割煤至机尾，割出机尾7组支架大断面。（机尾7组支架梁头至煤壁距离2.7m左右）

（9）采煤机上行割煤至机尾后，升机头侧滚筒割顶煤，降机尾侧滚筒割底煤，采煤机下行割煤，割煤3～5架后，停机支护顶板。

采煤机进刀方式如下图2。

图2 机采宽断面斜切进刀示意图

3.3 工作面顶板管理及支护管理

为了保证工作面顶板在整个机采宽断面过程中的稳定，在机采的过程中采用在支架梁端沿走向架“厂”型棚，每组支架2棚，棚梁一端插入支架顶梁不少于300mm，另一端打上贴帮柱，支柱迎山有力，下扎200mm，棚距要均匀。支护方式如下：

（1）采煤机第一次进刀，支架梁头至煤壁距离1.0m左右时，利用单体柱和大板配合，对顶板破碎地点进行临时支护。

（2）采煤机第二次进刀，割煤3～5架后，停机支架梁头至煤壁距离1.7m左右，利用单体柱和大板配合，对顶板破碎地点进行临时支护，然后逐次降架，将提前准备的2.8m×180mm圆木沿走向插入支架顶梁1.4m左右，架设悬臂梁，每组支架2根，棚距0.7m。

（3）采煤机第三次进刀，割煤3～5架后，停机支架梁头至煤壁距离2.4m左右，利用单体柱和大板配合，对顶板破碎地点进行临时支护，然后逐次降架，将插入支架顶梁圆木抽出抵住煤壁，每组支架2根，棚距0.7m，用2.5m单体柱打好帮腿。顶板出现空顶时用大板刹实，确保木梁接顶严密。

结合己17-22160工作面的顶板条件，当采面第9根绳进入支架前梁以内后，采用采煤机正常割煤的方式进行宽断面的布置。大幅度提高宽断面布置的质量和效率，保证工人安全，减轻工人劳动强度。

4 应用效果分析

4.1 节约工时

此次机采宽断面共用3个工时，较以往采用炮采宽断面的下分层工作面己16-22200、己16-22320、己二煤柱等极大的地缩短了工时，如下表1。

表1 工作面末采耗时对比表

4.2 提高安全系数

机采宽断面技术安全重点为顶板管理，控制好顶板就基本保证了安全。炮采宽断面技术安全重点一方面需要注重顶板管理，另一方面需要爆破管理，放炮时的“一炮三检”、撤人把口、人员在临时支护的顶板下出渣等各个安全环节都要注意，否则就容易出现安全事故。

4.3 经济效益

己17-22160综采工作面末采工期的提前完成，为原煤的生产提供了时间保障。

5 结论

己17-22160下分层综采工作面采用机采工艺进行宽断面布置技术的成功实施，保证了整个工作面宽断面布置的质量，减少了火工品的使用，大幅度降低了职工在宽断面布置过程中的劳动强度，提前三天完成，安全得到了更有利的保障。该项目的成功实施具有明显的经济效益和社会效益，为今后工作面末采采用机采布置宽断面提供了依据和经验。