“三软”中厚煤层不规则轻放工作面对接回采技术

                    洪　永　远
(淮北矿业(集团) 公司临涣矿, 安徽淮北　235136)
摘　要: 介绍轻放支架在“三软”中厚煤层不规则工作面开采的地质条件、机采炮采配合、下段工作面对接技术, 从而积累了经验, 为今后不规则轻放回采打下坚实的基础。
关键词: “三软”煤层; 不规则工作面; 轻放
中图分类号: TD823149 　　文献标识码: B 　　文章编号: 0253 - 2336 (2004) 08 - 0021 - 03
1 　概　　述
　　8212 工作面上邻8210 工作面采空区, 下阶段F6 断层( h = 15 m , h 为落差) 为界, 东部为不可采区, 西为大巷保护煤柱; 工作面标高- 45418～- 48916 m; 走向长650 m , 倾斜长75～130 m , 平均110 m; 煤厚110～512 m , 平均219 m , 黑色,片状; 直接顶为6 m 的泥砂互层, 浅灰色, 薄层状, 富含植物化石, 易碎, 易垮落; 直接底为510泥岩, 深灰色, 厚层状, 局部有化石碎屑, 普氏系数f 不大于110。
　　工作面布置如图1 所示。若采用炮采, 存在以下问题: ①煤炭资源采出率低, 仅为65 %～80 %;②炮采单产低, 平均1143 万t/ 月; ③工效低, 直接工效417 t/ 工; ④工作面顶板极易破碎, 以手镐落煤为主, 工人的劳动强度大; ⑤ 煤壁易片帮漏顶, 护顶材料用量大等不利方面。　然而, 采用轻放回采工艺, 也存在因工作面不等长, 制约了轻放回采的效益的发挥。为了充分回收和利用煤炭资源, 临涣矿进行了不规则工作面轻放回采。
　　该回采工艺存在的技术关键点: ① 回采进度与放顶煤和两巷压力的关系; ②“三软”煤层的顶板控制; ③ 随着工作面的推进, 工作面延长, 机采与炮采的配合; ④工作面下段对接。
2 　轻放回采工艺
211 　矿压规律
　　矿压观测包括: ① 测点布置方式, 工作面切眼75 m , 共安装支架60 架, 共布置7 条测线; ②数据的收集, 三班各派一名专人收集各测线在放顶煤、煤机割煤、拉架前后的数据, 历时3 个月, 数据整理分析如下述。
(1) 求平均值。
　初撑力平均P0 = ( Σp0) / n = 2111 MPa
　　最大工作阻力平均Pm = ( Σpm) / n = 3112MPa
(2) 求方差。
　　初撑力平均δ0 = ΣA/ n = 110 1
　　最大工作阻力方差δm = ΣB/ n = 1100
(3) 求判定来压标准值。
P′0 = P0 + mδ0 = 2111 + 110 = 2211 MPa
P′m = Pm + mδm = 3112 + 110 = 3212 MPa
式中　P0 ———初撑力的平均值;
m ———系数, 取1 ;
Pm ———最大工作阻力的平均值;
p0 ———初撑力;
pm ———最大工作阻力;
δ0 ———初撑力方差;
δm ———最大工作阻力方差;
A ———初撑力与初撑力平均值的平方值;
B ———最大工作阻力与平均最大工作阻力
的平方值;
n ———测点个数;
P′0 ———判来压初撑力标准值;
P′m ———判来压最大工作阻力标准值。
　　通过日常记录资料和矿压数据分析: 周期来压步距为8～16 m , 来压强度平均为30 MPa , 最大值40 MPa 。
212 　推进度与放顶煤及两巷压力关系
　　推进度越快, 工作面矿压显现越不明显, 煤壁片帮漏顶能得到有效控制, 两巷超前压力影响巷道变形程度越小; 反之, 进度越慢, 工作面煤壁片帮漏顶严重且频繁, 两巷受压时间长, 巷道变形较大。
　　回采时间内两巷变形范围: 采空区距煤壁0～3 m 内巷道变形最为严重, 其次为3～12 m , 距工作面越远受超前压力影响越小。
　　通过分析得出, 放采比为0185∶1 , 回采进度越快, 放出的顶煤含矸率越少, 反之, 含矸率越高。
213 　“三软”煤层顶板的控制
21311 　工艺方面的顶板控制
(1) “三软”即顶煤破碎, 煤层松软, 易片帮的煤层, 为实现对煤壁区的顶板有效控制, 防煤壁区片帮, 掉顶, 在工艺上及时跟机移架或移超前架, 缩短顶板在割煤后曝露时间, 从而达到控制架前漏顶的目的。
　　工艺流程: 割煤→伸(缩) 前梁→推前部输送机→移超前架→放顶煤→拉后部输送机→割煤(第二刀) 。
(2) 回采时顶板的有效控制。① 由于顶板极碎, 煤软, 架升高易片帮漏顶, 采高宜控制在118
～211 m; ②泵压正常值25 MPa 以上, 初撑力要求达到20 MPa 以上, 并且要求带压移架, 否则易出现顶帮片漏现象。
21312 　支架支护的顶板控制
(1) 架前控制。割煤前工作面超前架由于架前易片帮漏顶, 在进行架前控制时拉齐, 前探梁稍伸出以抵实煤壁。煤壁在移好超前架, 如端面距超过200 mm时, 则人工架前使棚护好顶。适当调整采煤机截割煤速度, 前滚筒过后, 及时伸出前探梁临时支护, 追机3～5 架, 做到及时移架。
(2) 架间控制。架间空隙不得超过200 mm ,防止架间空隙超过侧护板行程, 出现支护空白区,
造成漏顶, 尤其是炮采段与轻放支架间的结合部。
214 　炮采与机采配合
　　在正规循环轻放回采每班3～4 刀, 班进214m , 为此下段炮采必须进2 个循环, 铰接顶梁长112 m , 才能保证正常的每班循环, 由于倾斜面长为4～13 m , 且保证班班做超前, 以致不影响机采、炮采进度的配合, 但必须到:
(1) 整个面长较短, 若采煤机不按正常进宽和工作面与两巷成一定的夹角回采时, 易造成支架上窜下滑, 为此必须做两巷进度的一致性, 如不一致时, 及时调整, 以免影响正常回采, 造成压力超前而出现片帮冒顶现象。
(2) 炮采段回采时必须进行“三封闭”回采,以减小片帮和利于炮采段与轻放支架结合部的管理。
215 　工作面下段对接
(1) 下段安装好支架30 架, 预留出两架的空位准备进行对接, 两架待安装的支架放置在上机巷的扩棚处备安装。
(2) 在回采工作面与对接段的距离50 m 时,准确测量出回采工作面和对接工作面的方向, 在回风巷和运输巷用标定对应的位置, 以控制回采, 确保两对接面的方向的一致性; 并且回采工作面机头以上20 m 必须跟上顶板回采, 以确保回采支架与对接支架的高差的一致性, 即空间的对接。
(3) 加强对接处顶板的支护和管理, 高度与宽度达到规定, 回采工作面支架的侧护板打开, 以便于对接后的调架。
(4) 对接到位后及时安装输送机机头、电机等, 减少等待时间, 与此同时, 待安装的两架支架就位, 完毕后, 一边回采一边进行调架, 以达到正常回采。
3 　效益评估
(1) 与同一煤层的炮采相比, 炮采采高213m , 由于煤层起伏和厚度变化大, 不宜分层开采,
丢失煤厚1145 m。采用轻放工艺回采多回收的煤量33 504 t ; 多回收煤炭毛利502156 万元(按单价: 150 元/ t) 。
(2) 与两巷做成工作面等长时的轻放工作面回采多回收三角煤4 06717 t (胀吨系数1115) 。回采研究期间多回收煤炭毛利润约61 万元。
4 　结　　论
(1) ZF2400/ 24/ 16/ ZA 支架能够更好地满足不规则“三软煤层”工作面的回采要求, 且能够发挥其优越性。
(2) 通过机采与炮采的配合, 提高了中厚不稳定煤层不规则工作面的采出率。
(3) “三软”不规则工作面轻放回采不仅能够提高单产, 而且能保障安全生产, 降低工人的劳动强度。
(4) “三软”不规则工作面轻放回采, 能改变过去炮采以手镐落煤的落后状况, 提高了回采进度, 减少了超前压力对两巷的影响, 为两巷维护创造了条件, 达到安全生产的目的。

参考文献:
[1 ] 　徐永圻1 采矿学[M] . 徐州: 中国矿业大学出版社, 20031
[2 ] 　钱鸣高, 刘听成1 矿山压力及其控制[M] . 北京: 煤炭工业出版社, 19911
[3 ] 　《综采技术手册》编委会. 综采技术手册[M] . 北京: 煤炭工业出版社, 20011
作者简介: 洪永远(1968 - ) , 男, 江西都昌人, 工程师, 从事生产技术管理工作。