复杂地质条件下薄煤层大俯角倾斜长壁工作面回采实践

２０１０年第６期　河北煤炭　２９　复杂地质条件下薄煤层大俯角倾斜长壁工作厩回采实践　王怀田　（冀中能源邯矿集团公司郭矿公司，河北邯郸０５６３０３）　摘要：根据郭矿公司２１３０２工作面实际采矿条件，通过对大倾角长壁工作面俯采工艺特点的　研究，进而采取相应的安全技术措施，成功解决了复杂地质条件下薄煤层倾斜长壁综采工作面　大倾角俯采难题，为类似条件的煤层开采积累了经验。　关键词：薄煤层；大俯角；倾斜长壁工作面　中图分类号：ＴＤ８２３．２５　１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００７—１０８３（２０１０）０６—００２９—０３　Ｔｈｅ　ｍｉｎｉｎｇ　ｐｒａｃｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｈｉｎ　ｃｏａｌ　ｓｅａｍ　ｌａｒｇｅ　ａｎｇｌｅ　ｏｆ　ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｉｎｃｈｉｎｅｄ　ｌｏｎｇｗａｌｌ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｆａｃｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ＷＡＮＧＨｕａｉ－ｔｉａｎ　倾斜长壁采煤法以其巷道布置简单，巷道掘进　和维护费用低、投产陕等诸多优点，在国内外一些　矿井实践中得到了广泛应用，并取得了显著的技术　经济效果。但按目前的设备条件，该采煤方法主要　适用于倾角在ｌ２。以下的煤层，受复杂地质条件　影响，当工作面倾斜煤层俯采倾角大于１２ｏ时，　将加大采煤机和输送机的事故发生率，降低装煤　率。由于采煤机的重心偏向滚筒，俯采开采将加剧　机组的不稳定，易出现机组掉道或断牵引链的事　故，并且采煤机机身两侧导向装置磨损严重，极大　２大俯角倾向长壁工作面回采工艺特点　（１）由于工作面倾角大，采煤机工作时向煤　帮倾斜，装煤效果差，造成工作面刮板输送机推不　到位，机道中浮煤较多，造成采煤机多次往返扫浮　煤，又由于刮板输送机中部槽沿工作面底板倾斜放　置，中部槽上的煤使得刮板输送机所受的载荷不够　均衡，再加上刮板输送机链条的自重作用，使下帮　的载荷链负荷增大。因此，必须控制好采煤机的牵　地影响综采工作面的安全高效生产。为提高煤炭回　收率，合理利用煤炭资源，必须采取可靠技术措　施，解决大俯角倾向长壁工作面回采带来的一系列　问题，保证煤炭资源的安全高效回采。　引速度，并适当调整和改变割煤工艺，从而增加采　煤机的开机率。　（２）对于俯采工作面，顶板岩层的分力指向　煤壁侧，顶板岩层受压力作用，使顶板裂隙有密合　的趋势，有利于顶板保持持续性和稳定性。大俯角　状态下，如图１所示，支架移架就简单、优越的　多：在沿煤壁方向分力的作用下，只要打开拉架手　把，无须降架，支架即可顺利前移。这有效地避免　了对采场上覆岩层的“反复支撑”，又使顶板给煤　壁由“悬壁梁”的受压状态，改变为“双铰简支　梁”的受压状态，既减轻了煤壁所受的上覆岩层的　压力，又使煤壁受压均衡，有效地克服了煤壁片帮　１　地质概况　郭矿公司２１３０２工作面为该矿井二水平三采区　右翼１　煤首采工作面，煤层平均厚度１．０　ｍ左右，　采面设计为倾向长壁工作面，两巷为上山掘进，工　作面开采时为俯采。工作面里段煤层倾角平均达到　２２。左右，局部倾角达３０。以上，尤其风巷受断　层影响最大倾角达４２。。同时由于受邻近采区老　空水、顶板砂岩水影响，工作面回采期间涌水量达　到４０　ｒｎ３／ｈ，给工作面开采造成了困难。倾斜长壁　冒顶及其它不利因素。　（３）对于俯采工作面，采空区顶板冒落的矸　石可能会直接涌人工作面空间，支架的作用除支撑　工作面大俯角开采在该公司和邯矿集团尚属首次应　用，为了积累相关经验，进行了“复杂地质条件薄　煤层大俯角倾斜长壁工作面回采”课题研究。　顶板外，还要防止破碎矸石涌人。因此，根据具体　情况可选用支撑掩护式或掩护式支架。由于碎石作　用在掩护梁上，其载荷有时较大，所以，掩护梁应　河北煤炭　２０１０年第６期　具有良好的掩护性和承载性能，为防止顶板岩石冒　落直接冲击掩护梁，可增加顶梁的后臂长度，如图　１所　图１　大俯角回采状态下支架受力分析　（４）当俯采倾角较大时，掩护式支架在移架　过程中易出现支架向煤壁倾倒现象，因此，移架时　严格控制降架高度不大于１５０　ｎｑｌ＇／１，并收缩支架的　平衡千斤顶，拱起顶梁的尾部，使之带压擦顶移　架，以有效防止支架倾倒。　３大俯角综采工作面回采工艺　２１３０２综采工作面采用倾向长壁后退式布置，　采煤机割三角煤切斜进刀后，按落、装、运、支、　处的顺序进行回采。采煤机滚筒截深６３０　ｍｌ＇ｎ，循　环推进度０．６　ｍ，采高１．３　ｍ，三班作业，两采一　准，班进１．８　ｍ，自然垮落法管理顶板。工作面回　采主要工艺流程以割煤工序为中心，割煤、移架和　推刮板输送机平行作业，组织正规循环，具体工序　为：割煤一移架一推刮板输送机。　３．１采煤机进刀方式　采用端头割三角煤斜切进刀、自开缺口。采煤　机进刀段长度为１５　ｒｆｌ，采用单向割煤、单向移输　送机的工艺生产。　３．２采煤机落煤　采用ＭＷＧ１６０／３７５一Ｗ型双滚筒采煤机落煤，　齿轨牵引，割煤速度３．７５　ｍ／ｒａｉｎ。　３．３装煤方式　采用“回刀装煤”，由采煤机滚筒螺旋叶片与　输送机铲煤板自行装煤。　３．４运煤方式　工作面采用ＳＧＺ一６３０／２６４型刮板运输机运煤。　３．５工作面支护　（１）支架选型：２１３０２工作面选用ＺＹ３０００—　１Ｏ／２０型掩护式液压支架。　（２）工序配合方式：采用及时支护方式。　（３）顶板控制方式：自行跨落法管理顶板。　４安全开采技术措施　为了确保“复杂地质条件薄煤层大俯角倾斜长　壁综采工作面开采”的顺利实施，针对２１３０２综采　工作面回采过程中存在的问题采取了以下措施：　４．１　大倾角俯采施工安全措施　（１）由于工作面俯采坡度大，回采期间机组　司机要合理掌握卧底量，每割一刀煤卧底深度不小　于３５０　ｍｍ。　（２）２１３０２上顺槽坡度达到４２。，从坡底至　工作面间，要打设３～４道挡矸栏，防止煤矸滚落。　（３）运输顺槽运输机司机必须设置护身挡矸　栏，严防滚碴伤人。　（４）俯采期间，工作面顶板水及老塘水可能　涌人煤帮，为此，必须作好疏水、导水工作，防止　水煤混合外运。　（５）工作面俯角较大时，采用机组“回刀装　煤”作业法进行煤壁侧浮煤清理。　（６）如工作面倾角较大，局部机组不能装煤　时，需要人工装煤。施工人员必须先找掉煤帮活　碴，处理煤帮伞檐，排出煤壁不安全隐患后方可进　行清煤，人工清煤作业时要与机组保持足够的安全　距离。　（７）职工进入煤帮清煤期间，要一人观察顶　板的煤帮，一人作业，发现煤帮有来压、响声等不　安全预兆时要及时撤人。　（８）由于工作面俯采倾角大，顶输送机时，　在工作面刮板输送机老塘侧采用压单体顶输送机，　防止顶翻输送机。　４．２工作面治水防止出水煤的主要措施　工作面出水煤不仅影响煤质，更重要的容易造　成煤仓堵塞，处理过程中极易引发安全事故，因此　必须认真对待。主要措施如下：　（１）在工作面刮板输送机机头、机尾过渡溜　槽部分通过安装泄水溜槽减少输送机带水煤。　（２）通过调整采煤工作面运输系统，将工作　面运煤系统由标高较低的运巷系统运煤改为标高较　高的原风巷系统运煤，使采煤工作面刮板输送机由　下山运输转为上山运输，减少工作面刮板输送机开　水煤的概率。　（３）工作面安排专人清理刮板输送机侧输水　２０１０年第６期　河北煤炭　３１　通道，避免底板水流向工作面煤壁。　壁工作面治理工作面顶板和老空区涌水量大的开采　（４）在工作面煤壁侧和支架与刮板输送机之　难题。　间设置临时水窝，安装大功率风动水泵集中排水，　（３）应用大倾角俯采技术，避免了综采面搬　将煤壁和工作面涌水排至下运巷，降低工作面顶板　家，节省了综采工作面搬家费用，保证了采煤工作　和老塘水对回采的影响。　面的正常生产，避免了煤炭资源丢失和浪费，提高　（５）在工作面机头安设专用泄水管路疏水，　了资源回收率。　以防底板水流人下顺槽运输机。　（６）在工作面下顺槽设置水窝和沉淀池输送　参考文献：　工作面涌水，防止水影响转载机运输。　（７）在工作面顶板集中淋水段，安装临时导　【１】　徐永圻．煤矿开采学【Ｍ】．徐州：中国矿业大学出版　水板槽，将水引致水窝集中外排。　社，１９９９．　［２】　魏新贤，张炜，等．“三软”煤层大倾角综采回采工　５　结语　艺研究【Ｊ】．能源技术与管理，２００９，（６）：４—５．　［３】　戴红军，李生，等．大倾角俯采开采技术研究及实践　（１）大倾角俯采工艺在２１３０２工作面的成功　［Ｊ】．煤炭技术，２００８，（４）：４３—４５．　应用，解决了复杂地质条件下薄煤层倾向长壁综采　工作面大倾角俯采难题，为类似条件的煤层开采积　作者简介：王怀田（１９５５一），男，河北邯郸人，助理工　累了经验。　程师，冀中能源邯矿集团公司郭矿公司总经理。　（２）通过大俯角开采技术的应用和采取综合　治水措施，解决了特殊条件下薄煤层大俯角倾斜长　（收稿日期：２０１０—１０－２０；编辑：毛志国）　●　◆　—●‘Ｈ●－●　－●ｌｌ◆　◆　◆＿　・●一｛－◆・●　‘—●　●●ＩＩ◆－Ｈ．－■　◆■“◆‘ｌ●＿　●　’●　・●一＿－・—●＿¨・◆　◆ｉ－ｐ，￣ｃ－，ｑｐ－－Ｉ．◆Ｉｉ－０．４￣４）－－●・◆ｄｉ◆巾◆●ｔ　◆．¨　Ｈｈ●－●●　◆●　Ｉ－－●－◆ｌｉ◆＿Ｈ●－Ｉ・●ｄ　Ｒ●■＇　（上接第２页）　质量标准化精品率明显提升；全矿职工通过采取多　时，接警后要立即赶赴事故现场进行救援，并积极　种形式的培训、教育，且每人制作了一份全过程风　协助专业救护队员抢险救灾。　险评估，即：坐班车＿＋换工作服　坐罐笼下井　４．６逃生绳的管理　井下坐人行车　工作面施工　下班收工　坐　在各采掘巷道设置逃生绳，当发生灾情时，职　罐笼上井－÷洗澡＿＋坐班车回家等程序进行风险评　工能够沿着逃生绳逃到安全位置，达到紧急避险效　估，并针对可能出现的风险，采取相应的措施，避　果。　免各种风险的出现，使职工素质大幅度提高，自保　４．７压风自救装置管理　互保的安全意识增强，　“三违”现象明显减少；中　采掘头面及运输转载点设置满足施工地点人员　澳煤矿安全合作项目系列工作开展以来，未发生一　的压风自救袋，以防发生灾害时能够紧急避险，并　起重伤及二级非伤亡以上事故，轻伤事故明显下　日常加以维护，保证装置完好，风量大小均匀，且　降，较同期下降了５０％。　保证一个人正常呼吸所需风量。　４．８应急救援演练　６　结语　应急救援队员每季度接受应急救援正规训练一　通过中澳煤矿安全合作项目在宣东二号煤矿的　次、进行一次现场应急救援演练，以保证应急救援　开展和实践，根除和控制制约宣东二号煤矿发展的　队员培训的连续性和针对性，防止应急救援队员精　诸多风险，打造国内一流、国际先进的安全健康示　神松懈，提高应急救援队员的现场救援管理水平。　范性矿井。形成的先进安全管理经验和项目成果，　５成效　推广至中国及ＡＰ６六国。　通过“工作场所风险评估与措施（ＷＲＡＣ）”　作者简介：狳华栋（１９８０一），男，河北张北人，助理经　和“工作安全分析法（ＪＳＡ）”，对工作现场可能　济师，冀中能源张矿集团公司政策研究中心副处长。　出现的风险，提前采取措施，有效控制风险，工作　现场条件、环境得到了很大改善，矿井各专业安全　（收稿日期：２０１０—１０—０８；编辑：毛志国）