芦家窑煤矿“孤岛”工作面快速缩面实践

翟郭伟

(山西兰花集团 莒山煤矿有限公司，山西 晋城 048002)

煤炭一直是我国能源的主要组成部分，煤炭的开采主要有露天和井工两种开采方式。大多数井工煤矿由于早期的“乱挖乱采”，导致同一煤层中形成多个“孤岛”型的不规则工作面，若放弃这些工作面的开采，不仅会造成煤炭资源的浪费，还会给下分层煤层的开采造成“应力集中区”[1]，因此客观上要求必须对这些不规则的“孤岛”工作面进行合理的开采。但在开采过程中涉及到快速缩面、巷道支护等多项技术问题[2]，针对“孤岛”开采国内已有专家学者进行了研究[2-4]，但因为各煤矿的地质条件各异，因此所采用的技术手段也有一定的差异。本文以山西朔州芦家窑煤矿8406工作面为背景，介绍了快速缩面的专项技术方案，以及实施过程中的具体技术措施，并对该项方案进行了效益分析，在保障工作面安全回采的同时，为其他相似条件下工作面的回采提供了技术参考。

芦家窑煤矿经多年回采，4-2号煤层除8406工作面外已基本回采完毕，由于矿井早期开采无整体规划，造成8406工作面区域约80多万t的煤炭资源形成孤岛局面，为最大限度地采出煤炭资源，技术人员将8406孤岛煤柱工作面设计为先宽后窄的刀把型，目前该煤柱工作面即将开采完毕。

1 工作面概况

8406工作面位于矿井二盘区中部，南侧为二盘区集中胶带机道，北侧为2008年采空区，西侧临近303面采空区和其他多个采空区，东侧为8403采空区。工作面倾向长度里段132 m、外段87 m，走向长度743 m，其顶底板情况见表1。

表1 8406工作面顶底板情况

工作面采用ZF6200/18/32型支撑掩护式低位放顶煤液压支架83架，上下端头各使用ZF6500/19/33型过渡液压支架3架，共计6架。胶带巷超前范围安装1组ZFT12000/19/33型端头支架。配套SGZ764/400型前部刮板输送机、SGZ800/630型后部刮板输送机、SZZ800/315型刮板转载机各一部。

2 不等长工作面快速缩面

2.1 8406工作面缩面原因

因8406工作面为刀把式工作面，其里段倾向长132 m，外段520 m处倾向长度需缩短至87 m，才能进行回采。

2.2 8406工作面缩面需要拆除的设备

需要拆除工作面ZF6200/18/32型支撑掩护式液压支架26架，每架重量为21 t，长×宽×高=7 450 mm×1 430 mm×1 800 mm；需要调换ZF6500/19/33型过渡液压支架3架，每架重量为22 t，长×宽×高=7 450 mm×1 520 mm×1 900 mm；需要拆除前部SGZ764/400型(中双链)刮板输送机溜槽26节，后部SGZ800/630型(中双链)刮板输送机溜槽25节。

2.3 8406工作面设备的拆除与安装

1) 在工作面轨道巷合适位置稳设爬车器并与轨道联好，用不少于4根单体打压柱，压柱拴好防倒绳，并连接在顶板金属网上，爬车器距顶板净高不低于2.6 m。

2) 工作面缩前、后部刮板输送机中间槽及机尾安装顺序为停电闭锁—掐链—吐链—电机甩火—拆机尾电机、减速机—缩中间槽—装车外运—安装机尾电机、减速机。

3) 新溜尾处稳好绞车，前后部溜尾拉运至适当位置，等待安装；从溜头向溜尾用绞车将中部溜槽和链条逐节拉到爬车器处，并进行装车。

4) 支架拆除及安装：首先抽出61号、62号支架，然后在61号、62号支架后方各打“#”字型木垛，并由溜尾抽出89号过渡架布置在原61号支架位置；依次抽出63号、64号支架，然后在63号、64号支架后方各打“#”字型木垛，并由溜尾依次抽出88号、87号过渡架布置在原62号、63号支架位置。由溜尾抽出85号、86号支架作临时掩护支架，依次从溜尾向溜头方向抽出84号～65号等需要拆除的中间支架。每拆除一架，须及时用单体液压支柱配合铰接顶梁打扶两排走向棚支护原支架空间顶板，排距0.8 m，柱距1.2 m。至最后一架，采取打木垛替代掩护支架的方式支撑顶板的方法预留好安全通道，将工作面所有支架全部抽出。

5) 利用调向滑轮牵引支架。

6) 拉支架前，先将支架抽出一个前后立柱的长度(后立柱到下一支架前立柱的位置)并旋转90°调向。

7) 迎头支架拉移后，掩护支架及时移架并升足劲，待撤支架拉一架掩护支架挪移一次。

8) 拖运支架前必须对现场进行安全确认；拖运过程中发现支架有歪倒、钻底现象或阻力较大时，必须及时停机挂滑轮调整，滑轮可挂在支架前探梁上。

2.4 8406工作面设备、支架装车

1) 准备好完好的专用平板车，将支架高度收缩到最小状态，用绞车将平板车运送到装车器处，把平板车用专用销子与装车器联好；并用木料把平板车垫好，防止装车时车辆掉道。

2) 用JSDB-16双速回柱绞车将支架拉上爬车器，并用单体辅助调正支架。

3) 支架装车后及时清理浮煤杂物，支架工负责将装车时支架尾梁、立柱、侧护板、前探梁的千斤顶全部收紧，收紧后支架宽度不得大于1 500 mm，降柱后支架高度不得高于2 000 mm，以防支架超高，造成外围运输困难。

2.5 8406工作面支护及回料

1) 迎头支护。支架抽出后用单体支柱、铰接顶梁及时在老塘侧至少打两排抗山支护柱，间排距分别为1.2 m、0.8 m，每棵单体必须升足劲，并基本保持与顶板垮落后的岩体曲面垂直且带有3～5°的退山角，防止动压推倒支柱。当连续拆除支架后，采取4～5排单体液压支柱配合铰接梁对刚拉出支架空间的顶板进行及时支护。

2) 工作面及材料道回料。工作面支架拆除、安装过程中，要及时对切眼内的铰接梁、单体进行回收。回料时，先从外向里整改不正规的支柱，然后再由里向外回料，严格执行先支后回的原则，回料时保证后路畅通。

3 工作面经济效益分析

为综合研究8406孤岛工作面开采的经济效益，对开采后可采出煤炭资源量、前期投入成本、利润等进行了估算，见表2。

表2 8406采煤量

1) 8406工作面可采储量。从表2可以看出，开采面积为86 594 m2(不含巷道出煤)，可采出煤炭量为75.8万t，巷道出煤量为3.1万t，合计可出煤78.9万t。吨煤综合平均售价按330元/t计算，总收入26 037万元。

2) 8406工作面回采成本，见表3。

表3 8406工作面采煤成本单位：元/t

3) 8406工作面巷道掘进成本。8406综放工作面走向长度为743 m，缩面处横贯长度为40 m，工作面切眼长度为132 m、切眼宽度为普通巷道宽度的2倍，所以巷道总长度为1 790 m。掘进成本为411.7万元，见表4。

表4 8406工作面掘进成本

4) 8406工作面设备安装、拆除成本。8406工作面运输、安装费用(包括钉道、安装绞车、支架、煤机、前后溜子、转载机、胶带及试运转)180万元，后期拆除费用165万元。合计安装、拆除费用345万元。

5) 8406工作面回采效益。8406工作面可采煤炭量为75.8万t，巷道出煤量为3.1万t，合计可出煤78.9万t。吨煤综合平均售价按330元/t计算，总收入：78.9万t×330元/t=26 037万元。8406工作面回采成本为：132.32元/t×78.9万t=10 440万元；掘进成本为：1 790 m×2 300元/m=411.7万元；安装、拆除成本为：180万元+165万元=345万元。8406工作面合计成本为11 196.7万元。8406孤岛工作面回采效益为：26 037万元-11 196.7万元=14 840.3万元。

5 结 语

首先，8406为刀把子工作面，生产中实现了安全、高效缩短工作面施工工艺，取得了较好的效果，提高了资源回收率，对特殊条件下不等长工作面的快速缩面技术进行了一次有益探索，并积累了丰富的经验。其次，拆除过程中的支护方式安全可靠，保证了工作面正常回采。