唐安煤矿3409工作面厚煤层地质特征及开采技术工艺

文/侯胜喜

唐安煤矿3409工作面厚煤层地质特征及开采技术工艺

文/侯胜喜

厚煤层(煤层厚度＞3.5m)是我国实现高产高效开采的主力煤层,在我国现有煤炭资源储量和产量中，厚煤层的储量和产量均占45%左右。目前，厚煤层开采主要有分层开采、放顶煤开采、大采高开采3种开采方法。围绕当前厚煤层开采技术中遇到的各种技术问题，山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿针对3409工作面掘进情况及相邻的3408、3410回采情况，结合本工作面地质构造类型及地质特征，在一些关键工艺上实现了创新发展，形成了一套融合各种先进技术和管理手段的厚煤层综放开采生产技术体系，走出了一条厚煤层开采的安全高效之路。

一、工作面概况

1.地质结构特点

3409工作面整体呈单斜构造，煤层走向为南北，倾向为东高西低，局部区域内向斜、背斜构造。3409进风巷25m～250m为向斜构造，250m～970m 为背斜构造，970m～1200m为向斜构造；3409回风巷 0m～420m为向斜构造，420m～885m为背斜构造，885m～1154m为向斜构造。

根据3409工作面进回风巷掘进情况、三维地震勘探资料及工作面坑透结果显示，工作面回采区域无断层构造，但局部有异常，经钻探验证均为煤层夹矸。工作面回采区域无陷落柱构造。工作面推进初期100m为下坡推进，坡度为12°，回采时，坡度将对回采作业产生影响，须采取相应措施。

2.水文地质特点

3409工作面内向斜构造较发育，向斜的核部区域顶板砂岩水赋水性强。在距3409回风巷口885m～1154m的向斜构造淋水较大，最大淋水量20m3/h，经过疏放，该区域现淋水量为0.7m3/h；掘进过程中，切眼区域靠近回风巷侧的0m～150m均出现了较大的顶板淋水，最大淋水量10m3/h，经过疏放，切眼区域已无淋水，顶帮干燥。

3409工作面为孤岛工作面，工作面西侧的3408采空积水已疏放完毕，并对放水孔进行了封堵；在对东侧的3410采空积水钻探疏放时，均未探测到积水。但3410回风巷密闭反水管处涌水量较大，由于疏放孔未探测到采空积水，推测3410采空区内有少量地下径流补给，通过疏放，积水量不断减小，现排水量为36m3/h。为此，回采过程中要加强对3410采空区回风巷水仓的排水管理。

二、巷道布置和支护工艺

1.巷道布置工艺

3409工作面采用三巷布置方式：运输顺槽沿煤层底板布置，为进风巷，用来进风、供电、供水、供液、运煤，装备带式输送机。回风顺槽沿煤层底板布置，铺设轨道，为回风巷用来回风及辅助运料。专用排瓦斯巷沿煤层顶板布置，为上隅角、采空区专用排瓦斯巷，辅助回风，三巷沿煤层走向布置。开切眼沿煤层倾向布置。

3409工作面巷道形状均为矩形，规格如下：进风顺槽沿煤层底板布置，净高 3000mm，净宽4500mm；回风顺槽沿煤层底板布置，净高 2900mm，净宽 4200mm；排瓦斯尾巷沿煤层顶板布置，净高2300mm，净宽3200mm；切眼沿煤层底板布置，净高3000mm，净宽7500mm。

2.巷道支护工艺

采用高强度锚杆，树脂锚固剂，加长锚固锚杆支护系统，并进行锚索补强的支护方式管理顶板。

三、采煤工艺

3409工作面主要采用倾斜长壁后退式全部跨落综合机械化放顶采煤法(一采一放,机采2900mm±100mm,放顶煤3200mm)。

回采工艺为采煤机采用端头斜切进刀方式，双向割煤，液压支架及时支护顶板。

工艺顺序：割煤—拉架—推前部溜—放顶煤—清煤—拉后部溜。

1.割煤

采用MG200/500-WD1型双滚筒联合采煤机组，双向割煤。采高2900mm±100mm（尾巷处支架采高为2400mm～2500mm）截深800mm。

2.进刀方式

（1）端头斜切进刀,进刀距离不少于30m。当采煤机在煤溜机头将上一刀煤割通后，留30m停止追机作业，以防割支架前梁（伸缩梁）；前滚筒下降割底煤，后滚筒上升割顶煤，退出距输送机机头30m处停机；将退出段前部煤溜推出，放5#～20#支架的顶煤，将采煤机前滚筒再次升起，后滚筒下降，采煤机向煤溜机头割煤；当割通后，将前滚筒下降割底煤，后滚筒上升割顶煤，采煤机开始由煤溜机头向机尾方向正常割煤；当采煤机割煤到机尾时，斜切进刀方式与机头相同。

（2）前端头斜切进刀。机组割透前端头煤壁后对调上、下滚筒，割掉该处的台阶煤，然后沿溜子弯曲段，牵引机组逐渐斜切进入煤壁，当机组两个截深全部达到800mm，顺次拉架，推移前部溜，停机；推移前部溜子机头，依次拉排头架，拉后部溜子机头，拉转载机；对调上、下滚筒，返刀割三角煤，机组割透煤壁后，对调上、下滚筒，割掉该处的煤台阶，然后返空刀，顺次拉架；推移前部溜子机头，依次拉排头架，拉后部溜子机头，拉转载机，至此进刀完毕，之后正常向机尾割煤。

（3）后端头斜切进刀。机组割透后端头煤壁后，对调上、下滚筒，割掉该处的煤台阶，然后沿溜子弯曲段，牵引机组逐渐斜切进入煤壁，当机组两个滚筒截深全部达到800mm，顺次拉架，推移前部溜，停机；推移前部溜子机尾，依次拉排尾架，拉后部溜子机尾；对调上、下滚筒，返刀割三角煤，机组割透煤壁后，对调上、下滚筒，割掉该处的煤台阶，顺次拉架；推移前部溜子机尾，依次拉排尾架，拉后部溜子机尾，至此，进刀完毕，之后，正常向机头割煤。

3.拉架

割煤后，距采煤机后滚筒10m进行拉架，操作方式为本架操作，顺序拉架，拉架步距800mm。

顶板破碎区或地质构造区按照采煤规程执行。

4.推前部溜

滞后拉架10m，即可推前部溜，顺序追机推溜，推溜步距800mm，推溜距采煤机的距离不少于12m，最大不超过40m。推溜时必须保证工作面煤溜能正常运行，严禁出现急弯，煤溜弯曲段不少于15m。

5.放顶煤

放顶煤滞后拉架6000mm，放顶煤前应先调整后部溜，使溜子处于有利于放煤的工作状态，排头、排尾各三架不放顶煤。

（1）初放顶煤：当工作面推进18～20m老顶初次来压后，方可继续进行正常的放顶煤工作。初采时，当落山煤盖不严支架时可局部放顶煤。

（2）正常放顶煤：采煤机每割一刀煤，放顶煤一次。采用多轮顺序均匀放煤，由两人同时操作，两人间隔不少于五个支架，依次顺序放煤，每架放煤都要均匀放出，放煤时，出现矸石就立即关闭放煤口，停止放煤。

（3）末采放顶煤：工作面距停采线15m时停止放顶煤。

6.清煤

滞后放顶煤7000mm开始清理浮煤，清理后的工作面浮煤厚度2m2范围内平均厚度不得超过30mm，且保证能正常拉后部溜。

7.拉后部溜

清净浮煤后，拉后部溜，滞后清煤5000mm。

四、结语

开发利用煤炭资源,提高煤炭资源回采率,是延长矿井服务年限,保证矿井可持续发展,提高矿井经济效益的重要措施。唐安煤矿针对3409工作面掘进情况及相邻的3408、3410回采情况，结合工作面地质构造类型及特征，采用倾斜长壁后退式全部跨落综合机械化放顶采煤法，大幅提高了煤炭资源回采率，取得了较高的经济和社会效益，并为矿井其他类似煤层开采提供了宝贵经验。

(作者单位：山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司)

(责任编辑：周琼)