田王健

(晉能集團(tuán)有限公司，山西 太原 030002)

引 言

在山西晉城區(qū)域，3#煤層為主采煤層，厚度為4 m～6 m，局部7 m，為低-中灰、特低硫、特高熱值無煙煤。3103工作面在順槽和切眼掘進(jìn)期間，發(fā)現(xiàn)該工作面沿走向和傾向均有起伏現(xiàn)象，個別區(qū)段，尤其是切眼的煤層傾角較大，最大32°，平均18°以上，需對該大傾角工作面回采技術(shù)進(jìn)行研究[1-4]。本文以3103工作面為例，在該工作面基本情況基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析其異常區(qū)和構(gòu)造異常區(qū)，對工作面傾角大于12°時的采煤工藝、調(diào)斜和作業(yè)技術(shù)措施等進(jìn)行研究。為晉城區(qū)域3#煤層大傾角工作面的回采提供工程技術(shù)支持。

1 3103工作面概況

1.1 3103工作面基本情況

3103工作面走向長度為600 m，傾斜長度為96 m和156 m，地面標(biāo)高為758 m～818 m，工作面標(biāo)高為583 m～625 m，工作面埋深平均為184 m。工作面位于礦井北部一采區(qū)，東側(cè)為3102工作面采空區(qū)，西側(cè)為實(shí)體未開采煤層，北側(cè)為礦井邊界保護(hù)煤柱，南為一采區(qū)三條大巷。煤層厚度為2.8 m～5.3 m，平均為4.3 m，煤層傾角為2°～32°，平均為14°，老頂為細(xì)粒砂巖，厚度為7.66 m，直接頂為粉砂巖、泥巖，厚度為3.95 m，直接底為泥巖、粉砂巖，厚度為3.2 m。

3103工作面巷道為進(jìn)風(fēng)順槽、回風(fēng)順槽、1#切眼和2#切眼，均沿煤層頂板布置，錨網(wǎng)索支護(hù)。順槽斷面均為凈高3.5 m，凈寬4.5 m，凈斷面15.75 m2；1#切眼斷面為凈高3.3 m，凈寬8.0 m，凈斷面26.4 m2；2#切眼斷面為凈高3.1 m，凈寬8.0 m，凈斷面24.8 m2。

1.2 3103工作面地質(zhì)條件

工作面總體為單斜構(gòu)造，地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層底板傾角變化較大。對工作面進(jìn)行坑透探測，顯示有4處異常區(qū)，具體為：1#異常區(qū)位于3103工作面回風(fēng)巷測點(diǎn)0～1，距離切巷590 m～600 m，進(jìn)風(fēng)巷測點(diǎn)0～2，距離切巷580 m～600 m，分析該異常區(qū)為構(gòu)造破碎帶，對回采生產(chǎn)有一定影響；2#異常區(qū)位于3103工作面回風(fēng)巷測點(diǎn)35～38，距離切巷220 m～250 m，進(jìn)風(fēng)巷測點(diǎn)32～35，距離切巷250 m～280 m，分析該異常區(qū)為煤厚、巖性變化或斷層、破碎帶，對回采生產(chǎn)有一定影響；3#異常區(qū)位于3103工作面回風(fēng)巷測點(diǎn)48～49.5，距離切巷105 m～120 m，進(jìn)風(fēng)巷測點(diǎn)45～47，距離切巷130 m～150 m，分析該異常區(qū)為煤厚、巖性變化、破碎帶，對回采生產(chǎn)有一定影響；4#異常區(qū)位于3103工作面回風(fēng)巷測點(diǎn)52～59，距離切巷10 m～80 m，進(jìn)風(fēng)巷測點(diǎn)54～56，距離切巷40 m～60 m，分析該異常區(qū)為為煤厚、巖性變化、破碎帶，對回采生產(chǎn)有一定影響。

進(jìn)、回風(fēng)順槽掘進(jìn)期間揭露4個構(gòu)造異常區(qū)，具體為：進(jìn)風(fēng)順槽1#構(gòu)造區(qū)在203 m～210 m處，揭露長度7 m，頂板下落，煤層變薄，對工作面回采影響較??；進(jìn)風(fēng)順槽2#構(gòu)造區(qū)在425 m～433 m處，揭露長度8 m，頂板下落，煤層變薄，對工作面回采影響較小；進(jìn)風(fēng)順槽3#構(gòu)造區(qū)在530 m～570 m處，揭露長度40 m，頂板下落，煤層變薄，對工作面回采有一定影響；回風(fēng)順槽1#構(gòu)造區(qū)在470 m處，揭露陷落柱，對工作面回采影響較大。經(jīng)3103進(jìn)、回風(fēng)順槽布置鉆孔及物探異常區(qū)驗(yàn)證孔探測，回風(fēng)順槽一側(cè)個別鉆孔遇見不同程度的矸石。

根據(jù)3103進(jìn)、回風(fēng)順槽掘進(jìn)期間的地質(zhì)情況，從360 m至3103切眼區(qū)段，煤層傾角較大，最大32°，平均18°以上。

2 3103工作面大傾角采煤工藝

因3103綜采工作面部分段傾角大，而部分段則近水平，根據(jù)不同地質(zhì)情況，本工作面采用2種不同的采煤工藝。

當(dāng)工作面傾角小于12°時，回采工藝為采煤機(jī)割煤采用雙向割煤法。從尾到頭及從頭到尾，沿牽引方向，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，一次采全高。采煤機(jī)采用兩端頭割三角煤斜切進(jìn)刀方式，液壓支架及時支護(hù)頂板。采煤機(jī)割通端頭三角煤，上、下行割煤后，液壓支架即可分別降架前移。

當(dāng)工作面傾角大于12°時，回采工藝為采煤機(jī)割煤采用單向割三角煤方法。從機(jī)尾到機(jī)頭，下行割煤，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，采高不得>3.5 m，截深0.8 m，沿頂留底。采煤機(jī)下行割煤，及時伸前探梁、護(hù)幫板護(hù)頂護(hù)幫，并及時追機(jī)分段(5架)自下向上移架，割通煤后，空機(jī)上行，推移刮板輸送機(jī)?；夭蛇^程中，如煤層厚度、工作面傾角發(fā)生變化，及時進(jìn)行采高的調(diào)整。采煤機(jī)的進(jìn)刀采用尾端向下斜切進(jìn)刀方式，至輸送機(jī)機(jī)尾35 m處完成進(jìn)刀，自下而上將輸送機(jī)機(jī)尾35 m彎曲段移直，對調(diào)上、下滾筒，采煤機(jī)自下向上割三角煤，割透至機(jī)尾；采煤機(jī)割透輸送機(jī)機(jī)尾后，對調(diào)上、下滾筒，繼續(xù)自上向下割至刮板輸送機(jī)機(jī)頭；對調(diào)上、下滾筒，割透該處煤臺階；反向空機(jī)上行，自下而上推移輸送機(jī)，空機(jī)上行至輸送機(jī)機(jī)尾，下行進(jìn)刀。

推移輸送機(jī)時，輸送機(jī)彎曲段長度不得<21 m，彎曲段要均勻過渡，推移輸送機(jī)步距0.8 m。推移輸送機(jī)分為2個階段進(jìn)行。1) 采煤機(jī)在機(jī)尾端部斜切進(jìn)刀后，自下而上推移采煤機(jī)到機(jī)尾段輸送機(jī)，包括機(jī)尾全部推向煤壁；2) 采煤機(jī)從工作面機(jī)頭反向跑空刀上行清浮煤時，滯后采煤機(jī)后滾筒15 m自機(jī)頭向機(jī)尾推移輸送機(jī)。

3 3103工作面調(diào)斜

1) 在回采過程中，要根據(jù)高差隨時調(diào)整運(yùn)輸順槽超前回風(fēng)順槽的推進(jìn)長度，利用循環(huán)步距內(nèi)設(shè)備的向上推移量抵消其下滑量來保持設(shè)備位置的相對穩(wěn)定；

2) 嚴(yán)禁工作面一端旋轉(zhuǎn)，例如：如果從機(jī)頭一直進(jìn)行割煤調(diào)整，而機(jī)尾不動，造成工作面中間容易形成“肚”，造成支架咬架，相互擠壓，或損壞采煤機(jī)行走輪，或損壞支架推移連接耳，或容易造成冒頂?shù)群蠊?/p>

3) 在回采過程中，綜采隊(duì)、生產(chǎn)調(diào)度指揮中心、技術(shù)科等職能部門要掌握好工作面調(diào)斜的規(guī)律，確保實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)；

4) 回采期間進(jìn)風(fēng)順槽超前回風(fēng)順槽10 m～15 m推進(jìn)，兩順槽高差越大，超前推進(jìn)長度應(yīng)越長，根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整；

5) 工作面調(diào)斜控制，每班由當(dāng)班班長、質(zhì)量驗(yàn)收員負(fù)責(zé)對相關(guān)調(diào)斜數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，班后向調(diào)度指揮中心、綜采隊(duì)進(jìn)行匯報(bào)；采掘區(qū)分管技術(shù)的副區(qū)長、綜采隊(duì)隊(duì)長負(fù)責(zé)工作面調(diào)斜數(shù)據(jù)的確定，每班的跟班隊(duì)長、班長具體負(fù)責(zé)落實(shí)；

6) 調(diào)斜的目的為有傾角的工作面和大溜上竄下移；若需要調(diào)斜機(jī)頭，可以采取割2刀機(jī)頭，要割1刀機(jī)尾，同步進(jìn)行，讓刮板輸送機(jī)有柔性和運(yùn)動，調(diào)斜機(jī)尾方法相同。

4 3103工作面大傾角作業(yè)技術(shù)措施

3103工作面回采過程中，煤層沿走向和傾向有起伏現(xiàn)象。工作面大坡度段在拉移支架和刮板輸送機(jī)時，必須使用防倒和防滑千斤頂；采煤機(jī)停在工作面時下滾筒必須切入煤幫或落在底板上，并采取在齒軌內(nèi)插防滑棍措施，以防止采煤機(jī)下滑；工作面大坡度段支架有側(cè)倒傾向時，及時在該架頂梁上與該架往上第3架支架底座上設(shè)置斜拉千斤頂，并在該架下側(cè)頂梁下斜撐單體，支設(shè)角度為70°～75°，單體支柱的柱底支設(shè)在下一架的底座上，柱頭頂在該架的頂梁上，柱頭、柱底均用板皮或舊皮帶墊好，防止打滑，支柱支設(shè)要牢固可靠，并用不小于Φ10 mm的鋼絲繩扣將單體支柱與支架立柱捆綁牢固；在移架過程中，對支架進(jìn)行調(diào)整及時將支架調(diào)正，使支架與頂?shù)装宕怪薄?/p>

5 結(jié)論

在對四侯煤業(yè)3103大傾角工作面基本情況介紹的基礎(chǔ)上，對工作面的4處異常區(qū)和兩順槽掘進(jìn)期間揭露的4個構(gòu)造異常區(qū)等工作面地質(zhì)條件進(jìn)行了分析，對3103工作面大傾角條件下的采煤工藝、調(diào)斜和作業(yè)技術(shù)措施等回采技術(shù)進(jìn)行了研究。當(dāng)工作面傾角大于12°時，采煤機(jī)單向割三角煤，從機(jī)尾到機(jī)頭，下行割煤，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，沿頂留底?；夭善陂g進(jìn)風(fēng)順槽超前回風(fēng)順槽10 m～15 m推進(jìn)，嚴(yán)禁工作面一端旋轉(zhuǎn)。針對3103工作面回采過程中煤層沿走向和傾向均有起伏現(xiàn)象，提出了支架、刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)的專項(xiàng)大傾角作業(yè)技術(shù)措施。