综放工作面末采大幅度调面回采技术与实践

2019-04-09姜海峰张宝军

山东煤炭科技 2019年3期

姜海峰张宝军高鑫

（兖州煤业股份有限公司兴隆庄煤矿，山东兖州 272102）

1 工作面概况

兴隆庄煤矿3306工作面位于三采区北东侧，南西方向为已回采的3305综放工作面，南东方向与五采区相邻，北～北东至肖家庄二号断层，南东至日菏高速公路停采。肖家庄二号断层北东方向为滋阳断层，该断层是本矿的井田边界与星村煤矿相邻。工作面为“刀”把型布置，工作面走向长136.3/159.7m，倾向长175.4/61.9m，平均煤厚8.95m，煤层平均倾角为5.5°，工作面可采储量370.19kt，该面于2009年4月1日开始回采，于2009年7月24日停采。见图1。

1.1 地质状况

该面直接顶为粉砂岩，厚度2.67～4.25m；基本顶为粉砂岩细砂岩互层，厚度11.5～25.37m；直接底和基本底分别为泥岩和粉砂岩细砂岩互层；局部有泥岩伪顶，易破碎冒落。该面煤层以单斜为主，并发育次一级的宽缓褶曲，总体趋势为NW高、SE低。煤层走向为N～NW，倾向E～NE，煤层倾角1～12°，平均5.5°。

图1 3306综放工作面平面图

1.2 采煤方法和回采工艺

该面为综放工作面，采用走向长壁综采放顶煤一次采全高全部垮落采煤法。以放煤工序为中心，以一刀一放为基本工艺，采放平行作业。放煤步距确定为0.8m，采高3.1m。工作面采用ZFS6200/18/35型放顶煤液压支架支护顶板。

1.3 回采观测资料

根据不同采区和相邻的3305综放工作面矿压观测资料，该面煤层顶板属矿压显现不明显、来压强度也不强烈的Ⅲ级Ⅱ类顶板。预计直接顶的初跨步距为23.5m，基本顶的初跨步距为48.9m，动载系数1.4m，基本顶能够形成悬顶结构，出现周期性的跨落现象，周期来压步距14.5～20.2m，平均16.4m，动载系数1.24 m。预计来压时对生产影响不大。在锚网支护条件下预计支承压力超前影响范围为：实体煤顺槽（下顺槽）明显区20m，高峰区10m，巷道变形量小，顶底板的活动强度大于两帮的变形；沿空顺槽（上顺槽）明显区60m，高峰区40m。

2 调面方案制定实施与运输机控制效果

工作面设计上头推进至日荷高速公路保护煤柱处停采。为最大限度提高煤炭资源回收率，工作面停采时要进行调面，预计停采时工作面下头超前上头41m左右，上下两头高差16～17m，为有效控制运输机上窜下滑，根据现场制定了机尾每推进3排（每排0.8m），机头推进1排的推进方式。采取单向割煤单向推溜，并且在上下顺槽内定好标志线，通过机头机尾到标志线的距离，动态掌握运输机上窜下滑幅度。

2.1 调面实施过程

（1）煤机从机头至机尾割煤，紧跟煤机拉支架不推前部运输机，煤机割通机尾即（图2）1位置，向机头抽机并将底煤清理干净，到机头停机。

（2）从煤机机身开始向机尾逐步推移前部运输机至煤壁，开机向机尾割煤，紧跟煤机拉支架不推溜，煤机割通机尾即（图2）2位置，向机头抽机并将底煤清理干净至机头后，将煤机向机尾空抽15组支架停机，同时将机头段推至煤壁。

（3）开机向机头割煤割通机头即（图2）3位置停机，从煤机机身开始向机尾逐步推移前部运输机至煤壁，开机向机尾割煤，紧跟煤机拉支架不推移前部运输机，煤机割通机尾即（图2）3位置，进入下一个循环。

图2 3306综放工作面调面控制图

2.2 运输机控制效果

通过采用以上调面方案有效控制了前部运输机头的上窜，具体数据见表1

表1 现场实际测量控制表

从表1知，从调面开始到调面结束现场共测量了14次，前部机头到标志线距离由0.43m到0.48m，下滑了0.05m，前部机尾共缩进2.89m，前部根据机尾的缩进量提前添加了2次正常溜槽保证了前部运输机的铺设长度，满足了工作面正常推进，同时为大幅度调面提供了前提条件。

3 回采过程中遇到的问题

该面面长176m，120组支架支护长度180m，根据测算调面41m时，面将延长4.71m达到180.71m，在回采过程中遇到以下问题：

（1）工作面中上部个别支架出现咬架现象。

3.1 本次试验显示每隔6天输精一次受精率最高，间隔8天输精一次受精率最低。分析原因认为精子在母鸡体内一般存活6～7天，因此6天输精一次受精率较高。

（2）工作面齐直受到影响，中部出现超前现象。

（3）前部运输机机尾缩进2.89m（由表1推算），在推进过程中机尾将出现无法割通现象。

（4）机尾处B区无法满足支护要求。

（5）煤机在机头段进尺少，为中上部顶板管理带来不利影响。

（6）工作面调斜加长，支架支护距离不足。

（7）联网影响工作面放煤回收率的提高，不利于防火。

4 问题的解决

（1）针对支架方向的调整，咬架现象，严格制定支架管理奖罚制度及安全质量验收员管理验收制度，对各班班中出现的咬架要及时进行调整。同时采取煤机每次割通刀机头零进尺时，多次推移机头的方式来调整支架的方向。

（2）针对工作面的齐直问题，为了保证工作面的状态控制，采取如下施工工艺进行局部调整。首先煤机从机尾割煤到第一个折点90#架返回机尾，其次从机尾割煤到第二个折点60#架返回机尾，最后割通刀，同时采取机头向机尾单向推移前部运输机。

（3）针对前部运输机机尾上窜的问题，考虑到工作面调面后，斜长与正常长度的关系，当调到一定程度后前部运输的铺设长度相对变长，为了解决这种变化给生产带来的不利影响，根据现场情况采取了添加前部溜槽的方案来增加前部运输机的铺设长度，使其满足工作面的推进长度。

（4）针对机尾处B区支护，适当加大机尾端头支架间距，并在巷道使倾向工字钢间距1.0m，工字钢一头担在端头支架上，一头用单体支柱支护，从而满足了机尾B区支护要求。

（5）针对煤机在机头段进尺少，煤机在机头段往返次数频繁，不利用顶板维护的问题，因工作面进入末采阶段采取了由机头向机尾分阶段联网的方式来维护顶板。

（6）下靠排头支架，增大机尾正常架间距。增大机尾正常架间距带来机尾支架与运输机无法正常连接问题，不能实现正常拉移。工区根据现场实际情况将机尾3组正常支架通过加工特殊推移梁，与机尾电机底盘推移梁铰接，在走向方向具有左右可调150mm的销孔，随时调节机尾架间距，保证机尾正常支架的架型支护状态。机尾正常架间距达到600mm时，通过在支架前梁头使平行工字钢随拉架过程进到主顶梁上，排距1000mm，拉移机尾正常支架时间隔拉移，保证工字钢间距均匀，减少架间网包下垂、撕网隐患，确保机尾顶板有效控制。

（7）为加强末采回收率，将顶煤充分放出，减轻工作面防火压力，工作面每推进一排，在联网段停机，专职放煤工进入后部运输机进行剪网，并借助放煤时插板插网，直至支架尾梁见矸，确保放煤充分。