综放与综采混合采煤工艺在特殊开采地段的应用

 

(中国神华神东煤炭集团 科技中心,内蒙古 鄂尔多斯 017209)

摘 要： 文章介绍了采用综放与综采混合采煤工艺在某矿特殊开采地段的应用技术，使用该工艺实现了集中化生产，减少了矿井边角煤开采损失量，提高了矿井的回采率。

关键词： 综放与综采;特殊开采地段;优化设计

中图分类号： TD421.8  文献标识码： A  文章编号： 1007—6921(2009)19—0086—02 

某矿井目前开采十四采区3煤，3煤在该采区分叉为3^上和3^下煤。该矿对3煤复合区使用综放工艺已经基本回采完毕，对3^上煤和3^下煤使用综采工艺3^上煤已经回采完毕，3^下煤处于开拓准备阶段。在分叉复合线附近需回采一个复合区3煤和分叉区3^下煤混合的工作面。文章提出该工作面回采的优化设计方案。提出使用综放与综采结合工艺，以提高资源回收率，并总结出一套有效安全技术措施。
 1 方案的优化设计
 1.1 设计方案 

方案Ⅰ：利用现采区3^上煤开采的区段布置走向工作面，利用采区内原有的上山和岩集巷道的布置方式，每个工作面宽度为160m左右，岩石集中巷与煤层顺槽垂直重叠布置。

方案Ⅱ：此方案是采区3^下煤层合并开采，即采区内3^上煤开采的一个半区段长度作为一个工作面长度，每个工作面宽度为240m左右，工作面一条顺槽与岩石集中巷垂直重叠布置。
 1.2 方案的优化选择 
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方案Ⅱ工作面宽度达到240m左右，虽然工作面只有一条顺槽与岩石集中巷垂直重叠布置，但该方案可增加工作面储量和开采周期，减少了工作面安装撤除次数，减少了护巷煤柱的损失，使工作面掘进率大大减少，为实现安全高产创造了条件。

确定方案Ⅱ为主导方案。根据采场实际情况，首采面将14 307(西)区段、14 306(西)区段一半合并成143^下5回采面，开采3^下煤及14 307(西)西部(因为3煤合并区而未开采)的区域(见附图1)。
 2 工作面概况
 2.1 工作面位置及周边关系 

143^下5(西)回采工作面位于十四采区第六七区段西部，倾斜长度252.0m，走向长度1 241.70m。西邻143^上15综放面采空区，北邻14 308(西)综放面采空区，南邻143^上06(西)工作面采空区，上部为143^上06(西)工作面及143^上07(西)综放工作面采空区。工作面自西向东推进，切眼平行143^上15综放面轨道顺槽，切眼西帮距143^上15综放面顺槽东帮3m，停采线与143^上07(西)综放工作面停采线重合。
 2.2 煤层赋存特征 

本工作面回采3、3^下煤层，3煤厚层块状，以亮煤为主，内生裂隙发育，厚8.3～9.0m，平均厚度8.5m。发育两层夹矸，一层为厚0.02～0.03m的粉砂质泥岩夹矸，为回采重要标志层；另一层夹矸厚0.3～0.7m，岩性为泥岩或粉砂岩，夹矸厚度大于0.7m时，岩性为粉砂岩或细砂岩，3煤分叉成为3^上煤、3^下煤。本区段3^上煤及3^下煤均较稳定，3^上煤厚5.1～5.7m，平均厚度5.5m，3^下煤厚3.2～4.0m，平均厚度3.5m，3^上、3^下煤夹矸厚0.7～3.0m，岩性为泥岩或粉砂岩。煤层倾角0°～10°，平均5°(见图2)。
 3 回采工艺
 3.1 采煤方法 

本面采用走向长壁顶板垮落采煤法，前期采用半面综采放顶煤、半面普通综采回采工艺；后期采用普通综采回采工艺。
 3.2 工序 

前期(综放区域)割煤→移架→推前溜→放煤→拉后溜。

 (综采区域)割煤→移架→拉后溜→推前溜。

后期：割煤→移架→推溜。

双滚筒采煤机双向割煤，往返一次割两刀,端头自开缺口斜切进刀,螺旋滚筒自动装煤，斜切进刀长度≥30m，截深0.8m。综采放顶煤区域割煤高度为2.8m，3^下煤综采区域割煤高度为3.2m。液压支架通过尾梁插板伸缩、摆动放顶煤，放煤高度5.7m，采放比为1∶2.03。放煤采用分段双轮顺序放煤,一刀一放,即循环放煤步距为0.8m。
 3.3 顶板管理 

工作面安装172架液压支架，轨顺端头安装4架和运顺端头安装3架可放煤排头支架。割煤后采取立即支护方式支护顶板，并及时伸出护帮板。工作面运输顺槽总超前支护距离≥60m，采用3个金属“十字”梁和一个金属“一字”梁组成的网状顶梁配合单体液压支柱支护顶板；轨道顺槽总超前支护距离不小于90m，采用4个金属十字梁组成的网状顶梁配合单体液压支柱支护顶板。
 4 工作面设备总体配套 
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5 特殊管理措施
5.1 工作面前期生产采用综放与普通综采混合采煤工艺，在生产过程中采取以下技术措施：
5.1.1 加强工艺管理，严格按规程规定的工序操作，在工作面内综放与综采分界区的支架上设置明显标志，加强本段支架作业和检查。
5.1.2 加强煤质管理，1^#～53^#架为3下煤综采区域，为防止后部大量矸石涌入后部运输机，采取下列措施：①在1#～54#架的后部溜槽靠采空区一侧加装挡板阻挡矸石；②将1^#～54^#架的拉后部运输机溜槽链子比正常段的链子缩短2环，增加溜槽后沿至采空区的距离；③当拉移1^#～54^#支架时，先停止后部运输机运行再进行拉移。④当放煤开采结束时，应及时撤除后部运输机。
5.1.3 控制好割煤高度，加强顶板管理。对于综放与综采分界区段要顺平顶板，确保相邻支架错茬高度不超出顶梁侧护板高度的2/3，且保证支架初撑力，对于顶煤较薄易掉落地段，要及时进行超前支护。
5.1.4 工作面45^#～60^#架上部布置有143^上07运输顺槽和143^上06运输顺槽，为应力集中区，根据顶板状况，及时拉移支架。
5.2 143^下5(西)回采工作面回采时需推过143^上07(西)综放工作面的切眼，在工作面临近143^上07采空区时，工作面前方煤体将形成四面采空的孤岛煤柱，会出现极大的应力集中，对轨道顺槽及工作面产生极大压力，容易产生冲击地压危险。为此采取了以下安全技术措施。
5.2.1 电磁辐射和钻屑检测对工作面和轨道顺槽头进行监测，当处于临界危险状态时，采取深孔卸压爆破的解危措施。在实施解危措施后，仍坚持用两种监测方法进行监测。若出现危险状态，再采取解危措施。
5.2.2 当工作面距143^上07(西)面的切眼30m开始以两排溜头一排溜尾的调面，当溜头距143^上07(西)面的切眼10m时停止调面，此时保证溜头超前溜尾10～12m，然后工作面平推，当工作面支架全部通过143^上07(西)面的切眼后，再以两排溜尾一排溜头的调整工作面。此方案避免工作面平行推过切眼可能发生切顶事故。
5.2.3 工作面进入矿压剧烈影响区域(距143^上07(西)面的切眼90m)后，适当减少放煤量，增大采空区充填高度，减轻支架压力。
5.2.4 加强工作面及两巷支护，轨道顺槽超前支护段靠不采帮架设一路“十字”梁，每个“十字”梁下支设一棵单体液压支柱，对顺槽鼓帮、底鼓严重处，强行扩帮卧底，保证巷道断面，维护采面正常生产条件。
 6 结论 

①合并后的143^下5(西)综采工作面倾斜长度252.0m，走向长度1 241.7m，使工作面储量达到208.36万t，有效的延长了工作面开采周期。
②工作面几何尺寸加大，缩小了端头作业在整个回采作业中的时间比例，有利于实现高产高效。使综放面端头损失地点减为一个，减少了端头损失，多回收煤炭1.94万t。
③使工作面比原设计少掘进两条顺槽，减少巷道长度达2 880m，使工作面万t掘进率达到13.8m/万t，是原设计掘进率的一半；并减少了护巷煤柱的损失2.52万t。
④使工作面顺槽只有一条在由综放区域到综采区域应力集中区域内，有效的减少了工作面顺槽支护和维护费用，为实现安全高产创造了条件。
⑤该面于2005年3月安全回采完毕，并取得成功，今后应用到十四采区3下煤开采的其他6个区段，将产生巨大的经济效益。 

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