趙 嶸

（晉能控股集團(tuán)寺河礦， 山西 晉城 048204）

引言

綜采工作面回采過程中，受地質(zhì)構(gòu)造等因素影響，頂板破碎造成支架工作阻力無法達(dá)標(biāo)，液壓支架接頂不實(shí)，同時(shí)矸石掉入運(yùn)輸機(jī)，不僅影響礦井主運(yùn)系統(tǒng)，而且易引發(fā)機(jī)電事故，嚴(yán)重制約著綜采工作面正常回采。如何控制構(gòu)造區(qū)域大塊矸石，對于綜采工作面乃至整個(gè)礦井產(chǎn)量任務(wù)的完成有著至關(guān)重要的意義。

1 寺河礦工程現(xiàn)狀

寺河礦綜采工作面現(xiàn)開采煤層為3 號煤層，煤層平均厚度為6.0 m，在工作面采用走向長壁大采高自然冒落后退式綜合機(jī)械化采煤方法進(jìn)行回采。煤層底板標(biāo)高+378～+430 m，工作面傾斜長度297.5 m、走向長度1711.8 m，煤層頂?shù)装逄卣魅绫? 所示。

表1 煤層頂?shù)装迩闆r

2 綜采工作面大塊矸石控制思路

2.1 回采工藝管控

根據(jù)回采預(yù)報(bào)，工作面步入地質(zhì)異常區(qū)域前50m，編制針對性的安全技術(shù)措施，對工作面回采方式進(jìn)行調(diào)整，通常采用采煤機(jī)割煤抬底板的方式，降低采高，避免偽頂、直接頂破碎，造成采高增大，支架無法形成有效支撐，造成大量矸石跌入工溜，阻斷正?；夭赏七M(jìn)。同時(shí)割煤時(shí)跟機(jī)作業(yè)，拉超前架，并帶壓拉架，減少矸石掉落。

同時(shí)，需提前準(zhǔn)備π 型梁、板梁等生產(chǎn)材料，7655 鉆等打眼工器具，如需注漿還需準(zhǔn)備注漿材料和注漿泵等。根據(jù)大塊矸石跌落情況，提前準(zhǔn)備放炮防護(hù)材料和器具。對于一般地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域，施工隊(duì)組通過提前調(diào)整回采方式可以一定程度上降低特殊地質(zhì)區(qū)域的影響[1-3]。

2.2 支架護(hù)幫板打柱

針對寺河礦過地質(zhì)異常區(qū)域，可以通過在護(hù)幫板上打柱，來彌補(bǔ)護(hù)幫板護(hù)幫能力不足的缺陷。該管控方式需進(jìn)入煤幫作業(yè)，安全風(fēng)險(xiǎn)大。利用DW-45/110-LX 型單體柱，人工抬扛，作業(yè)人員勞動強(qiáng)度大。同時(shí)，還存在作業(yè)時(shí)間長等問題，降低了回采工效。護(hù)幫板打柱后，支架護(hù)幫效果明顯，矸石跌落得到有效控制。

2.3 矸炭二次分離

在需要被分裂的矸石上鉆好相應(yīng)直徑和深度的孔，將楔塊組插入鉆好的孔中，將跌入工溜的矸石在井下分離破碎。該方法分離器尺寸較小，操作人員作業(yè)強(qiáng)度低。但因準(zhǔn)備工序復(fù)雜，分離效率低，作業(yè)時(shí)間長，在工期相對緊張的回采作業(yè)現(xiàn)場，使用頻次極低。根據(jù)分離位置的變化，需往復(fù)拖拽管路，增加了職工工作負(fù)擔(dān)。

2.4 高效膨脹技術(shù)

采用在矸石中注入膨脹劑，通過冷爆破的方式，將矸石分離。該方法破碎效果明顯，作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境較為整潔，粉塵較少，但該方法成本較高，增加了噸煤成本，同時(shí)，耗時(shí)較長，礦井使用頻次低，而且作業(yè)前需做的保護(hù)較為繁瑣。

2.5 擋矸分離

在矸石跌入運(yùn)輸設(shè)備后，在皮帶上安裝擋矸裝置，將大塊矸石擋到出煤系統(tǒng)外，避免了出煤系統(tǒng)卡堵。該方法可減少機(jī)電事故發(fā)生，為出煤系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)提供有力支撐，但需準(zhǔn)備排矸路線，矸石的后期搬運(yùn)、破碎，投入人力物力較大。

2.6 鑿巖技術(shù)

寺河礦自行設(shè)計(jì)的WP22 沖擊破巖裝置，安裝在工溜機(jī)頭3～4 號架處的推移塊上，用于綜采面液壓支架下刮板輸送機(jī)上過大炭塊和矸石的破碎作業(yè)。底座固定在液壓支架的推移塊上，破巖最大炭塊直徑可達(dá)1.4 m，最遠(yuǎn)破巖離推移塊距離可達(dá)2.6 m，并可左右旋轉(zhuǎn)90°，折疊狀態(tài)最小長和寬為2.4 m和0.56 m，高度2.4 m，極好地利用了液壓支架下狹小空間。該方法操作簡便，職工作業(yè)強(qiáng)度小，破碎大塊矸石效果明顯。但存在設(shè)備故障率高的問題，檢修耗時(shí)長。現(xiàn)階段該設(shè)備的煤安標(biāo)志尚未辦理完成。

2.7 爆破技術(shù)

對于特別大的塊矸石，可以通過爆破技術(shù)進(jìn)行處理，因爆破效率高，在礦井使用率極高，需編制專項(xiàng)安全技術(shù)措施，明確裝藥量、眼深、警戒位置等具體內(nèi)容，該方法效果明顯，效率高。從成本上考慮，炸藥和雷管的價(jià)格較為低廉，但作為高突礦井，放炮作業(yè)危險(xiǎn)系數(shù)較大，而對于放炮位置限制較多，在放炮區(qū)域，需提前做好設(shè)備的保護(hù)工作，準(zhǔn)備環(huán)節(jié)較為繁瑣。

3 大塊矸石管控實(shí)施技術(shù)

3.1 前期回采調(diào)控

對礦井地測部門提供的地質(zhì)預(yù)報(bào)，進(jìn)行科學(xué)分析，并結(jié)合豐富井下實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及工人的建議，形成具體推進(jìn)方案。進(jìn)入地質(zhì)構(gòu)造帶時(shí)提前降低工作面采高，施工單位明確采煤機(jī)司機(jī)、支架工等重要崗位人員操作要求，追機(jī)作業(yè)，嚴(yán)格控制工程質(zhì)量，保證初撐力和直線度等動態(tài)達(dá)標(biāo)，必須確保推進(jìn)方案落地，施工單位的執(zhí)行力要強(qiáng)，重要崗位人員素質(zhì)要過硬，避免因人為因素造成大面積垮落，使得工作面停產(chǎn)，被動誘發(fā)礦山壓力積聚，增大回采難度。除施工隊(duì)組外，礦井調(diào)度、生產(chǎn)等部門中需安排經(jīng)驗(yàn)豐富的干部到現(xiàn)場進(jìn)行指導(dǎo)，特別是對突發(fā)狀況的應(yīng)急處置至關(guān)重要。

3.2 斜撐機(jī)構(gòu)分布

提前安裝液壓支架斜撐機(jī)構(gòu)，替代人工護(hù)幫板打柱。在斜撐機(jī)構(gòu)布置上，通過分析地質(zhì)預(yù)報(bào)，在構(gòu)造核心區(qū)域，采用“一架一安裝”的方式；在影響區(qū)域，采用“隔架安裝”方式；進(jìn)入地質(zhì)異常區(qū)域，第一時(shí)間可以使用，加強(qiáng)對頂板破碎段的管控。對斜撐機(jī)構(gòu)的固定方式進(jìn)行優(yōu)化，將調(diào)整高度千斤的尾部，與支架平衡千斤底座相連接，提高整個(gè)斜撐機(jī)構(gòu)的固定性。同時(shí)，在支撐千斤下方安設(shè)防墜鏈，避免因受力不均造成千斤跌落傷人事故的發(fā)生。

3.3 加裝運(yùn)輸控制設(shè)備

在工溜機(jī)頭提前安裝WP22 沖擊破巖裝置，安排專人日常檢修，避免設(shè)備故障。在工作面出現(xiàn)大塊矸石后，將大塊矸石運(yùn)至工溜機(jī)頭，操作破巖裝置在井下破矸，避免了采用爆破方法耗時(shí)長，安全風(fēng)險(xiǎn)大的弊端。同時(shí)，安裝擋矸裝置，減少了人工停機(jī)撿矸時(shí)間。也能避免因大塊矸上出煤系統(tǒng)，造成出煤系統(tǒng)卡堵，為正常生產(chǎn)爭取時(shí)間。在后期矸石處理上，利用周邊無設(shè)備鉆場或即將封閉的開路橫川，碼放矸石。需明細(xì)班組職責(zé)分工，建議利用檢修班，集中進(jìn)行注漿，生產(chǎn)班組正?；夭杉纯?。

3.4 放炮

在以上三種方式未能有效控制大塊矸石后，可采取放炮的方法。需注意采煤機(jī)的停機(jī)位置，控制好采煤機(jī)距離放炮點(diǎn)的距離。同時(shí)，綜采工作面放炮，還需避免矸石位于工溜機(jī)頭30 m 的區(qū)域。

3.5 構(gòu)頂支護(hù)

如因前期管控措施執(zhí)行不到位，造成煤體上方大范圍冒頂時(shí)，如老頂較為堅(jiān)固，在經(jīng)驗(yàn)豐富的老工人觀山下，采取人工構(gòu)頂?shù)姆绞剑M(jìn)行支護(hù)。在端頭、端尾使用該方法效果顯著。一是采高相對低，便于構(gòu)頂，二是人員冒頂撤離時(shí)安全出口暢通。如圖1 所示。

圖1 構(gòu)頂支護(hù)示意圖

在實(shí)施過程中首先采取放炮的方式，處理外漏凸出煤體或矸石，開空工溜；其次在工溜上方打設(shè)平臺；最后，在經(jīng)驗(yàn)豐富的老工人觀山下，在支架上方打木垛，在一級護(hù)幫板下方，支設(shè)兩根1.8 m 單體柱。此時(shí)支架接頂有力，能夠順利完成拉架作業(yè)[4-6]。

4 結(jié)語

大塊矸石管控技術(shù)應(yīng)充分結(jié)合綜采工作面現(xiàn)場實(shí)際情況，將傳統(tǒng)做法與新型機(jī)械設(shè)備、材料相融合。以大幅度減少注漿材料的使用，降低噸煤成本。無人員進(jìn)入煤幫作業(yè)行為，安全系數(shù)顯著提升。煤礦綜采工作面可以結(jié)合自身實(shí)際情況，調(diào)整和甄選五種管控方法，形成適宜自身回采需求的管控措施，從而實(shí)現(xiàn)綜采工作面在地質(zhì)異常區(qū)域的穩(wěn)步推進(jìn)。