倾斜厚煤层软煤软底一次采全高工艺的应用

倾斜厚煤层软煤软底一次采全高工艺的应用

索松林陈广喜

新疆焦煤集团艾维尔沟焦煤集团1930煤矿乌鲁木齐830025

摘要：立足新疆焦煤集团采煤工艺的实际，详尽的介绍了焦煤井综合机械化大采高回采工艺在倾斜厚煤层，软煤、软底工作面的应用情况。

关键词：倾斜厚煤层；软煤；软底；一次采全高

一、新疆焦煤集团综采工艺的回顾：

艾维尔沟矿区是新疆的重要焦煤基地，这里有储量丰富的国家紧缺资源“焦煤”，但由于煤层赋存情况，矿区主采煤层多在3.5—5.5米之间，对于该主采煤层，矿区以往主要采用走向长壁分层回采和放顶煤回采工艺。对于分层回采因矿区顶板属硅顶胶结，形成不了二次再生顶板，必须铺设双层金属网形成下分层回采假顶，材料投入大，且顶板难维护；其次，进行下分层开采需重掘两巷、开切眼及收缩眼，且巷道支护只能采用工字钢棚架支护，施工难度大，人工、钢材投入费用高；再次，下分层回采难度大，煤质差，产量低，经济效益很差，工作面推进更为困难，由于漏矸空顶曾多次出现倒架、咬架，给安全生产管理带来很大的难度，且产量低、成本高、煤质极差，为此必须进行采煤工艺改革。

经过长期探索和论证，并结合当前的采煤设备及其工艺，由原来的分层回采工艺改为综放回采工艺，解决了分层回采带来的顶板维护困难，成本高等不利因素。但因煤层相对较薄，采放比不合理，回采率相对较低，含矸率较高、回采工艺复杂，需“割煤”和“放煤”两道工序；这对于高产、高效矿井来说难以满足生产需要，仍然需要改进回采工艺。

二、15121综采工作面地质概况：

焦煤井15121首采工作面位于艾维尔沟矿区东部，矿井中央采区北翼（矿区养路段以西）5#煤层+1760——+1823水平之间，走向长度786米，倾斜长度140m，煤层平均厚度4m，倾角20—35度。该工作面所在煤层为侏罗纪八道湾组，顶板为粗砂岩（厚度26.04米）、中砂岩（厚度为6.84米），硬度系数为7以上，属坚硬顶板。底板为粉砂岩（厚度4.02米），接合部有0.6—0.8米厚的碳质泥岩，遇水极易软化，属软底。煤质硬度为3以下，煤的容重1.35T/m3，属软煤。顶板及煤层的节理裂隙较发育，尤其从1760运输巷距工作面200米范围内接露的地质情况来看，顶板受F4—2断层影响，顶部有0.5米厚的煤矸护层软岩，随掘随落，支护较为困难，全部采用锚索锚网联合支护。

三、15121综采工作面设备布置：

根据工作面煤层赋存情况，大采高设备的选型、配套问题，经过认真的分析研究确定使用92部ZZ5800—22/43支撑掩护式液压支架支护顶板，上下端头支护采用铰接顶梁配合单体柱以对梁的形式进行支护。为防止倾斜工作面设备下滑，工作面仰斜控制在7度，采用MG400/920QW双滚筒采煤机上下割煤，SGZ—800/2*400型刮板输送机，一台SZZ—730/110型转载机和六台SSJ—1200/2*90型皮带输送机运输原煤，工作面采高上下端头3.2--3.5米，中部4米。

运输巷顺槽沿5#煤层顶板+1760米水平布置，锚网锚索梁支护，安装破碎机及自移装置，安装皮带输送机六部至煤仓。

回风巷顺槽：沿5#顶板+1823米水平布置，锚网支护，铺设有24Kg/m道轨，作为工作面运料、回风等用。回风巷安装乳化液泵站两台及设备列车。

四、回采工艺简述：

工作面采用三八工作制，白班半个班检修，中夜班正常生产。割煤进刀采用端头斜切进刀方式（截深0.6米，采高端头3.2—3.5，中部4米）。随采煤机割过后，追机顺序移架推溜，移架步距同采煤机截深。推溜滞后移架9—12米。

五、应用该工艺存在的问题及解决办法：

1、软底、软煤综采上下端头支护的改进。

因工作面上下顺槽采用按中线掘进，受煤层倾角变化，造成工作面不等长。可在实际生产当中，当工作面上端头支护宽度增加到5米左右，顶板在周期来压期间压力较大，上端头顶板超前工作面破碎并出现明显台阶下沉，单体柱钻底严重，甚至连工作面上部90#、91#、92#三部支架也有显现下沉钻底现象，造成工作面上端头支护、通风非常困难，严重影响正常生产。经公司领导现场研究决定增加4部支架，三节槽子。加架后，工作面上端头采用液压支架支护，端头压力得到明显控制，且工作面上端头可以用采煤机割通刀，不需要做缺口，单产明显提高。通过这次端头支护有液压支架代替的实践，上端头取消端头支护工作，节约大量人力物力。成功经验：结合此次端头支护改进所取得的成效及国内高产高效工作面布置情况，端头支护的改进尤其对厚煤层高产高效一次采全高工作于非常有必要性，建议今后工作面上下端头采用端头支架或一般支架代替端头支架支护，取消或少用单体柱和铰接顶梁支护顶板的不安全做法。

2、煤壁加固工艺及其改进

15121综采工作面在回采期间，因受F4断层的影响，煤层及顶板节理、裂隙较发育，在回采期间，工作面煤壁片帮严重，最大片帮深度达3米以上，造成架前漏顶事故，严重影响工作面的安全生产。在回采期间采用锚杆（局部片帮严重的采用锚网）加固煤壁取得很好的效果。但同样工人在打锚杆期间有煤壁片帮的危险性，且采用锚杆、锚网加固煤帮成本较高，在回采割煤期间，废锚杆、锚网不好回收，甚至有可能造成皮带损坏和堵仓等事故。为避免上述缺点并根据有关资料建议在今后处理受地质构造影响段采用上下顺槽打眼高压注入化学药剂法进行煤壁加固。

3、倾斜厚煤层一次采全高工作面防止支架下滑、倒架、咬架的技术。

煤层倾角越大，支架下滑量就越大，采高越高，支架稳定性越差。为有效控制支架下滑及稳定性，可根据煤层倾角大小采用如下移架方式：采煤机双向割煤单向移架，上行割煤时随机移架；下行割煤时，工作面自上向下分段，每段为5—10架支架，每段自下向上按顺序依次移到位，最后调整每架支架的距离位置。

4、倾斜厚煤层一次采全高工作面防止片帮煤技术

倾斜厚煤层一次采全高工作面进行回采期间，片帮煤随时都在发生。根据工作面设备性能，一方面在回采时及时用护帮板支护的方式，即在采煤机割完煤后支架工立即将支架伸缩梁伸出，护帮板打开护住煤帮。这样即使片帮也只能垮落在工作面溜子上，采煤机司机使用专用的遥控器站在液压支架内对采煤机进行操作。另一方面在工作面支架前立柱处吊挂防矸网，人员上下全部走在支架通道内，在检修设备和采煤机时，支架护帮板必须达到位，并在作业点上方10米、5米处横向安装两道防矸网。

六、经济社会效益分析：

目前15121倾斜厚煤层一次采全高工作面临近收尾，通过近一年多的生产实践，各项指标均达到设计要求，安全状况良好，同时锻炼了一批工程技术人员及操作工人，为焦煤集团乃至新疆倾斜厚煤层回采提供了重要的参考价值。

七、结束语：

倾斜厚煤层一次采全高回采工艺在15121工作面的初步投用，经过了几翻周折：如工作面片帮严重造成架前冒顶支架大范围倒架、死架，经过现场多次摸索和技术探讨，初步掌握了工作面支架的调整、回采期间支架状态的管理，采高的控制、仰斜角度的控制及防片帮等要素的管理。倾斜厚煤层一次采全高回采工艺在15121工作面初步实验成功，这将为新焦集团其它矿井采煤方法的改进提供了实践依据，并为倾斜厚煤层开采工艺提供了新的理论基础。