復雜條件下綜放工作面調采技術研究與實踐

摘 要：本文通過不規(guī)則綜放工作面大角度調采的實踐，解決了大角度大比例調采、運輸巷過拐點、過平行于工作面的老巷、大跨度支護等一系列技術難題，避免了工作面停產(chǎn)改造，提高了資源回收率，為類似條件下的工作面設計、開采積累了寶貴經(jīng)驗，具有較好的推廣應用價值。

關鍵詞：復雜條件；綜放工作面；過老巷；大角度調采

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.205

1 礦井及工作面概況

付村煤礦是山東能源棗礦集團下屬主力生產(chǎn)礦井之一，1998年投產(chǎn)，核定生產(chǎn)能力270萬噸/年，主采3上、3下煤層，井田構造復雜程度屬中等偏復雜類型，受斷層和村莊壓煤影響，為保證生產(chǎn)接續(xù)和資源回收率，工作面多采用不規(guī)則布置。

3上402綜放工作面位于井田南冀的東四采區(qū)西部，煤層厚度5.41m，傾向長40-241m，走向長1327 m，可采儲量128萬噸，工作面裝備ZFS5200/17/33（B）型液壓支架、MG-300/700型煤機、SGZ-830/800型前后部運輸機、SZZ-830/250型轉載機、PLM-1500型破碎機、SSJ1000型膠帶輸送機（共六部）。

由于斷層影響，該面極不規(guī)則布置，以運輸巷導1點為界，里段沿3上402小面、3上403工作面采空區(qū)布置，為正常推采階段；外段兩巷分別沿F14（H=22m）、F17-1（H=10m）斷層掘進，為邊采邊縮支架階段。運輸巷存在3個拐點，其中導1點處拐角最大為26°，需提前刷大機頭側巷道，大比例調采機尾，同時平行過3上402小面聯(lián)巷，地質情況復雜，屬孤島開采，礦山壓力顯現(xiàn)明顯，生產(chǎn)組織及安全管理難度較大。如圖1所示。

2 關鍵技術難題

該綜放面過導1點時，需大比例調采機尾，同時過平行于工作面的老巷，機頭側刷幫后跨度大，安全及技術管理難度均較大。

（1）大比例調采。3上402工作面運輸巷拐點（導1點）為26°，全部過完拐點工作面機尾需比機頭多調采推進125m，工作面支架數(shù)量多達161，調采距離長，周期長，調采比例大，易出現(xiàn)支架擠架、咬架，運輸機上穿下滑控制難度大。

（2）過長距離老巷。調采過程中要過長238m的3上402小面聯(lián)巷，該巷與工作面平行，一次性揭露長度大，生產(chǎn)工序復雜，頂板及推采層位管理困難，正規(guī)循環(huán)次數(shù)及開機率受限制，影響調采進度，造成機頭大跨度控頂區(qū)域頂板下沉量增加，支護困難。

（3）大跨度巷道支護。工作面轉載機長度68m，拐點角度26°，角度較大造成轉載機與膠帶輸送機搭接困難，無法順利通過，導1點前后需擴幫，刷大斷面，此處為三岔門、四岔門布置，即六部膠帶機道、五部膠帶機道、3上402小面聯(lián)巷、3上403材巷同時在拐點處交匯，前后90m巷道沿落差為10m的F17-1斷層掘進，距離斷層面0-6m不等，拐點處老塘側需刷幫，最大跨度達11米以上，頂板支護困難。

3 解決方案及技術措施

（1）調采方案。利用CAD模擬與現(xiàn)場實際測量相結合，制定調采方案。當工作面運輸巷離拐點38m時，開始大比例調采機尾，分3個階段進行，調采比例分別為2：1、4：1、6：1，機頭共推進35m，機尾推進160m；過老巷后期階段，老巷與工作面間的煤柱逐漸縮小，小于3.0m時，減小機尾調采比例加快機頭推進，快速推過大跨度空間。如圖2所示。

（2）拐點擴幫。導1拐點為26°，巷道寬度為3.5m，轉載機長度為68m，轉載機縮至最短長度40m時，仍無法通過，經(jīng)模擬計算，在非工作面?zhèn)让簬蛿U刷40m，拐點處最大擴幫深度3.8m，拐點向采空區(qū)方向30m，拐點向五部機頭方向10m，可保證轉載機在最短長度下順利通過拐點。在第六部機頭改造前，完成擴幫工作。如圖3所示。

（3）大跨度區(qū)域控頂支護設計。1）擴幫范圍內原巷道頂部施工6米快裝預應力鳥巢錨索，錨索按錨桿間排距居中布置，每排均勻布置3組錨索，包括402材運聯(lián)巷三岔門向里5米位置；對新擴幫處，當擴幫深度超過1.0m時，施工8米快裝預應力鳥巢錨索，錨索按錨桿間排距居中布置，采用300×300mm×12mm的錨索托盤和2根CK2550樹脂錨固劑錨固，外加索具固定；2）擴幫區(qū)域采用單體+交接頂梁加強支護，間排距1.0×1.0m，距擴幫處迎頭不超過3m，單體初撐力不小于80KN；當擴幫10米后，在行人側靠近膠帶架處支設單體支柱后再向前擴幫，柱距1.0m。當擴幫長度達到20米時，將拐點三岔門處頂板用單體支柱進行支護，間排距為1000×1000mm。

（4）膠帶、轉載機改造。1）調采前，對第六部膠帶輸送機進行改造，減縮短第六部膠帶及轉載機整體長度，為后期轉載機與第五部膠帶搭接創(chuàng)造條件。第一次拆除膠帶機固定架（包括儲帶倉、漲緊絞車），只剩下膠帶機驅動裝置；2）當?shù)诹磕z帶機頭縮至最短7m時，開始縮轉載機溜槽，共5節(jié)，長8.7m；再對第六部膠帶機進行二次改造，全部拆除第六部膠帶機，使用單體向擴幫區(qū)域調整轉載機及第五部膠帶機，使轉載機與第五部膠帶順利搭接，形成運輸系統(tǒng)；3）調采過程中，生產(chǎn)班將轉載機拖后，檢修班縮減轉載機溜槽，直到轉載機剩余最短長度40m后，生產(chǎn)班仍將轉載機拖后，由檢修班拉移轉載機，并調試第五部膠帶輸送機，當轉載機與第五部膠帶輸送機呈一條直線時，運輸系統(tǒng)恢復合理狀態(tài)，將拆除的轉載機溜槽重新安裝至原始位置，恢復正常拉移。

（5）支架調整。1）調采前，首先調整支架狀態(tài)，小比例調采機頭，使工作面支架架向面對機尾，以支架兩棵前立柱偏差5cm為標準，即機尾側立柱拖后機頭側立柱5cm，便于調采過程中控制運輸機下滑速度；2）調采前及調采過程中，拉移支架時從機尾開始，使用側護板調整支架，從機尾段支架開始逐漸撕開一定空間，側護板全部打開；在移架過程中，逐漸將機尾段支架間的空隙挪移至工作面中間及機頭段，工作面中間及機頭段的支架側護板留有余量，根據(jù)推采情況，采用小幅度、多循環(huán)調整方式，防止出現(xiàn)擠架、咬架情況。

（6）老巷推采。1）工作面推采在距離工作面30米時，提前用液壓單體支柱配合鉸頂梁對3上402小面聯(lián)巷加強支護，防止老巷頂板因工作面動壓影響破壞，發(fā)生冒頂和離層，加大老巷推采難度；2）小面聯(lián)巷與工作面平行，為避免一次性揭露老巷距離長，采取加大比例調采機尾，增大工作面與老巷的角度，減少支架在老巷內的數(shù)量；3）調采過程中，對于老巷內的支護單體嚴格按照要求一刀一回撤，嚴禁提前回撤老巷內支護單體，杜絕空頂作業(yè)；4）老巷內因斷層影響，部分巷道沿煤層頂板掘進，調采過老巷期間及時調整層位，按照老巷層位推采，穩(wěn)定老巷頂板支護，保證頂板安全。

4 結論

針對3上402綜放工作面過運巷大角度拐點、長距離老巷，機頭控頂跨距大等難點，采取靈活機動的大比例調采，減少一次揭露老巷長度，安全推過老巷；在刷大區(qū)域內創(chuàng)新采用快裝預應力鳥巢錨索支護頂板，實現(xiàn)了機頭大跨度控頂區(qū)域的頂板安全；經(jīng)過3個月調采，工作面順利通過運輸巷拐點，調采期間平均月產(chǎn)量達到9.2萬噸，保證了礦井產(chǎn)量穩(wěn)定及采場正常接續(xù)，比傳統(tǒng)方式，減少一次工作面搬家，縮短了一個半月工期，多采出煤炭5.2萬噸，取得了良好的經(jīng)濟效益，為類似條件下工作面設計、開采積累了寶貴經(jīng)驗，具有較大推廣價值。

作者簡介：王士奎（1972-），男，大學，助理工程師，主要從事煤炭生產(chǎn)技術管理工作。