田 臣

（神華神東煤炭集團(tuán) 生產(chǎn)管理部，陜西 榆林 719315）

1 神東礦區(qū)特厚煤層賦存狀況

神東礦區(qū)特厚煤層主要賦存在大柳塔煤礦、上灣煤礦、補(bǔ)連塔煤礦。1）特厚煤層儲量分析。神東礦區(qū)特厚煤層總地質(zhì)儲量135 199.4萬t，其中1-2煤層總儲量9 340 萬 t；2-2煤 層 總 儲 量 83 009 萬 t；5-2煤 儲 量42850.1萬t。按照煤厚不同的儲量統(tǒng)計(jì)，6～7m儲量占總儲量的78.1%，7～7.3 m儲量占總儲量的18.1%，7.3～8m儲量占總儲量的3.8%。2）特厚煤層的平均厚度統(tǒng)計(jì)。上灣礦1-2煤平均厚度7.6m；補(bǔ)連塔礦1-2煤平均厚度7.0 m；上灣礦2-2煤平均厚度6.54 m；大柳塔礦5-2煤平均厚度7.08m。

2 回采設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)工作面的地質(zhì)狀況

上灣煤礦12206綜采工作面直接頂平均厚度1.51 m，主要為灰黑色的泥巖，塊狀。老頂平均厚度5.67 m，主要為灰白色粉砂巖、泥質(zhì)膠結(jié)，致密、堅(jiān)硬，裂隙不發(fā)育，波狀層理。直接底平均厚度0.95m，主要為灰白色細(xì)粒砂巖，以含石英、長石為主，泥質(zhì)膠結(jié)，分選中等，裂隙不發(fā)育，具有斜層理。

2.2 工作面的設(shè)計(jì)

根據(jù)煤層賦存厚度，12206綜采工作面采用一次采全高的回采方法，見圖1。12205綜采工作面與12101工作面采空區(qū)之間所夾煤體最小寬度372.9 m，為最大程度地保證盤區(qū)采出率，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》，在12101與12205綜采工作面所夾煤體最窄處的12101工作面切眼上部留設(shè)25m防水、防突保護(hù)煤柱，開掘12206綜采工作面輔運(yùn)順槽，與12205綜采工作面平行布置。

圖1 12206綜采工作面與相鄰工作面位置關(guān)系

12206綜采工作面整體沿煤層走向布置，工作面順槽沿煤層傾向布置。服務(wù)于該工作面的共有兩條運(yùn)輸順槽（下順槽）和一條回風(fēng)順槽（上順槽）。兩條運(yùn)輸順槽中一條為膠運(yùn)順槽；另一條為輔運(yùn)順槽。回風(fēng)順槽即為12205綜采工作面輔運(yùn)順槽。工作面長度：

式中：L為綜采工作面長度，m；H為煤體最小寬度，m；LW為防水防突煤柱寬度，m；LA為輔運(yùn)順槽寬度，m；LB為膠運(yùn)順槽寬度，m；LAB為膠輔運(yùn)順槽之間的煤柱寬度，m。

由式（1）計(jì)算得：L＝318.7m。切眼與兩側(cè)工作面對齊，距主回撤通道4231m。

3 開采工藝及技術(shù)

3.1 開采工藝

采煤機(jī)的割煤方式為雙向割煤，往返一次割兩刀。特殊情況下，使用單向割煤或半截深割煤，往返一次割一刀。采煤機(jī)的裝煤方式是通過滾筒螺旋葉片上的螺旋面進(jìn)行裝載的，將從煤壁上切割下的煤運(yùn)出。采煤機(jī)利用滾筒將煤裝在刮板輸送機(jī)溜槽上，后經(jīng)刮板輸送機(jī)運(yùn)送至機(jī)頭側(cè)，卸在轉(zhuǎn)載機(jī)溜槽內(nèi)，經(jīng)破碎機(jī)破碎后，由馬蒂爾出料口送出，裝在可伸縮膠帶輸送機(jī)上運(yùn)出。工作面的控頂距離必須符合規(guī)定：

式中：Lmax為最大控頂距，mm；Lmin為最小控頂距，mm；L1為頂梁長度，取5 000 mm；L2為端面距，大采高工作面，取686～753mm；S為截深，取865mm。

3.2 開采技術(shù)

1）初采技術(shù)。初采前，根據(jù)工作面的實(shí)際地質(zhì)條件，制定針對性的強(qiáng)制放頂措施和初采安全技術(shù)措施。強(qiáng)制放頂與初采期間，為防止架后頂板突然垮落造成較大的冒頂、颶風(fēng)災(zāi)害，工作面采高保持在4.5～5.0 m，強(qiáng)放前推進(jìn)度不可超過5m。強(qiáng)放時(shí)，由于架后空頂面積較小，強(qiáng)放產(chǎn)生的颶風(fēng)較小，降低支架初撐力，使支架頂梁剛能貼住頂板為準(zhǔn)，既能改善強(qiáng)放效果，又可保護(hù)支架各連接部免受較大的震動(dòng)和沖擊。為減小爆破對支架產(chǎn)生向煤壁的水平推力，可適當(dāng)縮短分段爆破的段距。根據(jù)相同盤區(qū)并行布置的相關(guān)工作面生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，預(yù)計(jì)老頂初次來壓及垮落步距，加強(qiáng)生產(chǎn)組織管理和個(gè)體防護(hù)，這對工作面安全高效渡過初采有著至關(guān)重要的關(guān)聯(lián)。上灣煤礦西二盤區(qū)7 m綜采工作面老頂初次來壓步距約45 m左右，初次垮落步距約50 m左右，當(dāng)工作面推進(jìn)至40 m時(shí)，控制臺司機(jī)必須密切監(jiān)視支架壓力的變化，發(fā)現(xiàn)局部支架壓力超過40 MPa時(shí)，必須立即提醒工作面所有人員提高警惕。

由于上灣煤礦西二盤區(qū)工作面整體全部呈正坡推進(jìn)，初采期間沿底回采，工作面呈仰采狀，有利于頂板壓力和垮落能量向采空區(qū)傳遞。整個(gè)工作面架后全部自然垮落，且據(jù)經(jīng)驗(yàn)推進(jìn)70 m之后，老頂來壓呈現(xiàn)出較為規(guī)則的周期性，工作面恢復(fù)正常6.8m采高。

2）工程質(zhì)量控制。大采高綜采工作面生產(chǎn)組織中，工程質(zhì)量控制難點(diǎn)主要涉及：頂?shù)装?、采高、片幫、大塊煤、防倒架等六個(gè)方面。

頂板控制，大采高綜采工作面，受采高影響，礦壓顯現(xiàn)明顯。工程質(zhì)量事故發(fā)生頻次最高的就是漏頂，上灣煤礦在7 m大采高綜采工作面防漏頂控制方面主要采取以下措施。第一，護(hù)頂先護(hù)幫，要想支護(hù)好頂板，必須最大程度地護(hù)住煤幫，必須使用好護(hù)幫板和保證支架的初撐力，煤機(jī)通過頂板破碎已經(jīng)拉出超前支架的地方時(shí)，只收回二、三級護(hù)幫板，保留一級護(hù)幫板掩護(hù)煤壁；煤機(jī)通過以后，再將二、三級護(hù)幫板打出。第二，頂板破碎段不二次拉架調(diào)整支架。在來壓破碎頂板范圍內(nèi)，以護(hù)頂為先，支架拉出后不調(diào)架、不扶倒架，待壓力過后再行調(diào)整。第三，超前預(yù)控，重點(diǎn)安排。需要預(yù)測工作面來壓時(shí)間和班次，重點(diǎn)安排護(hù)頂工作。要求控制臺司機(jī)及時(shí)觀察支架工作阻力變化情況，一般25.2～30 MPa之間，發(fā)現(xiàn)局部開始來壓（壓力顯示達(dá)到30 MPa以上）時(shí)，工作面應(yīng)立即采取相應(yīng)措施。第四，現(xiàn)場管控，執(zhí)行到位。第五，頂板保護(hù)，漏頂處理。割煤時(shí)根據(jù)煤層厚度情況，盡量留設(shè)200～300mm頂煤，便于護(hù)頂。調(diào)整工作面底板時(shí)，嚴(yán)禁大臥，防止截割深度大，致使梁端距過大，造成漏頂。割煤時(shí)發(fā)現(xiàn)工作面來壓，頂煤留不住，隨滾筒割煤開始有漏矸趨勢時(shí)，立即減少成組收護(hù)幫板架數(shù)，檢查煤機(jī)前方若有因片幫可拉超前支架的地方，及時(shí)拉出。漏頂時(shí)，放慢割煤速度，割一架拉一架，割煤速度取決于拉架速度。當(dāng)工作面局部壓力大，漏頂、片幫嚴(yán)重時(shí)，必須采取局部連續(xù)加刀等快速推進(jìn)方式，直到頂板護(hù)住之后，再調(diào)整工作面。

底板控制，當(dāng)煤層厚度小于7 m時(shí)，沿底回采，底板起伏變化時(shí)做好平緩過渡。當(dāng)煤層厚度大于7 m時(shí)，留設(shè)200～300mm頂煤，底板割平。割煤過程中，每10架降滾筒探測一次底煤，實(shí)時(shí)掌握底板情況。

采高控制，技術(shù)員根據(jù)地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)，及時(shí)了解工作面煤層厚度變化情況，并向各帶班隊(duì)長、班組傳達(dá)，提前掌握情況。在工作面每隔10架懸掛一根采高棒，采煤技術(shù)員每天對其校對，保證讀數(shù)準(zhǔn)確無誤。帶班隊(duì)長、煤機(jī)司機(jī)要及時(shí)觀察架后垮落煤量，并堅(jiān)持每班至少探一次底煤（探底間距為10架），以此掌握和控制頂?shù)酌毫粼O(shè)厚度。煤機(jī)司機(jī)通過觀察采高和頂?shù)酌汉穸龋鶕?jù)搖臂升降刻度儀，精確控制采高。煤壁片幫大都留下傘檐，當(dāng)工作面無壓時(shí)，盡量不超前拉架，否則支架拉入傘檐造成采高降低。

片幫及大塊煤控制，要控制好收打護(hù)幫板操作行為。工作面煤壁片幫控制手段主要使用支架護(hù)幫板，工作面來壓時(shí)，必須嚴(yán)格控制成組收護(hù)幫板架數(shù)，做到“少收、勤收、及時(shí)打”，必要時(shí)指定專人超前煤機(jī)頂滾筒2架，逐架手動(dòng)收護(hù)幫板。片幫的能量源頭來自于頂板壓力，因此必須加強(qiáng)護(hù)頂工作，來壓期間必須保證支架初撐力達(dá)到要求。頂滾筒司機(jī)割煤時(shí)，要密切注意觀察滾筒附近的煤壁活動(dòng)情況，發(fā)現(xiàn)煤壁有裂隙，大塊煤可能片落時(shí)，減緩煤機(jī)速度，盡量用滾筒將大塊煤破碎，并提前將護(hù)幫板打成約45°角，使大塊片幫煤落入溜槽，防止片到溜槽外。要防范大塊煤在溜槽內(nèi)堵塞運(yùn)輸機(jī)，造成運(yùn)輸機(jī)過載壓死。

兩端頭控制，大采高綜采工作面兩端頭控制的要點(diǎn)主要有上下出口安全距離控制，運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾起橋和防止機(jī)頭啞鈴銷推斷。

3）末采技術(shù)。在主回撤通道內(nèi)距底板高3.3m（右滾筒直徑3.2 m）處和1.9 m（溜槽高1.8 m）處設(shè)置反光貼標(biāo)識、在探巷的兩幫高1.7 m處劃白線并以米為單位標(biāo)上標(biāo)尺、用激光儀打出距探巷口底板1.7 m的水平面等辦法找出參照標(biāo)準(zhǔn)，作為貫通時(shí)控制底板的標(biāo)志，多措并舉、確保每次貫通質(zhì)量達(dá)到優(yōu)質(zhì)。末采對采高及頂?shù)装蹇刂埔筝^高，尤其當(dāng)工作面距回撤通道小于13 m后，工作面采高保持在4.8～5.0 m，必須準(zhǔn)確掌握工作面各點(diǎn)的提臥標(biāo)準(zhǔn)，有目的、有尺度地調(diào)整工作面。

4）礦壓顯現(xiàn)規(guī)律。經(jīng)觀測，12206綜采工作面老頂周期來壓步距為9～11 m，這與12205綜采工作面老頂周期來壓（步距為9～14 m）相比，規(guī)律性較強(qiáng)，整個(gè)回采期間凡支架控制范圍內(nèi)的頂板穩(wěn)定性強(qiáng)，架后頂板規(guī)則垮落，從未發(fā)生范圍超過10架，冒落高度超過1 m的漏頂事故。

4 效率分析

由于采高增大，采面加長，這與以往較低采高的綜采工作面相比，7 m大采高綜采工作面充分展示了它的生產(chǎn)優(yōu)勢。如表1和表2所示，從表中看出，若與12205綜采工作面同期相比，12206綜采工作面的日產(chǎn)量提高13.3%。采用增大采高一次采全厚的生產(chǎn)工藝要比繼續(xù)延用上一工作面生產(chǎn)設(shè)備和工藝平均采出率提高9%。

5 結(jié)束語

1）上灣煤礦12206綜采工作面煤炭資源回收率高達(dá)94%，平均生產(chǎn)效率2300t/h。7m大采高綜采模式在生產(chǎn)效率和資源回收率方面表現(xiàn)出巨大優(yōu)勢，在7 m大采高綜采生產(chǎn)模式的基礎(chǔ)上，仍有繼續(xù)探索提升的廣大空間。2）大采高綜采工作面一次采全高，既提高了采出率，又減少了采空區(qū)遺煤，降低了采空區(qū)自燃等煤礦衍生災(zāi)害，保護(hù)了地層環(huán)境，節(jié)省了治理費(fèi)用?；夭善陂g，大大降低了因采空區(qū)氧化而引發(fā)的有毒有害氣體涌出現(xiàn)象的發(fā)生率，對工作面“一通三防”環(huán)境改善，起到重要作用。3）與分層開采相比，大采高一次采全高綜采工作面大大降低了回采巷道掘進(jìn)率，減少了巷道支護(hù)費(fèi)用及采空區(qū)注漿、鋪網(wǎng)等回采材料費(fèi)用，降低了頂板管理難度。特厚煤層開采中，采用7m等大采高回采技術(shù)，可減少分層數(shù)目，提高生產(chǎn)效率和效益。4）7 m大采高綜采工作面配套的大功率設(shè)備阻力大、強(qiáng)度高、能耗低，噸煤成本低。工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律性強(qiáng)，頂板、煤壁支護(hù)到位，且隨著工作面的推進(jìn)，所有設(shè)備基本實(shí)現(xiàn)自移，提高了生產(chǎn)效率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了作業(yè)安全。

表1 工作面生產(chǎn)效率對比情況表

表2 煤炭采出率對比情況表

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