特厚煤层放顶煤工作面高效收尾技术实践

魏 凯(山西西山晋兴能源有限责任公司，山西 兴县 033600)

斜沟煤矿是山西焦煤集团公司第一个千万吨级矿井，设计生产能力达1 500万t/年，目前矿井主采8#、13#煤层，6#煤层局部可采。现矿井生产任务重、采掘衔接紧张、安拆工作量大，采煤工作面能否安全、快速、顺利实现收尾，很大程度上决定了矿井能否正常衔接、顺利生产。

1 概 述

1.1 工作面相关情况

23103工作面是斜沟煤矿21采区第一个采用放顶煤工艺开采的工作面，所采煤层为13#煤层。工作面走向长度2 857.5 m，倾斜长度242.4 m. 23103工作面煤层厚度14.00～15.92 m，平均14.38 m，煤层倾角8.2°～10.7°，平均9°. 煤层一般含夹矸1～3层，多为炭质泥岩，层厚0.10～0.93 m. 该工作面老顶为中粒砂岩，直接顶为泥岩，老底为中粒砂岩，直接底为泥岩；23103综放工作面正常涌水量为20～50 m3/h，最大涌水量为200 m3/h；该工作面属于低瓦斯矿井，煤以不自燃为主，13#煤层火焰长度为25～1 625 mm，加岩粉量50%～90%，有爆炸性。

1.2 工作面设备选型

23103综放工作面采用低位放顶煤采煤方法进行回采，采用SL750型采煤机，SGZ1000/2×1200型前部刮板运输机和SGZ1250/2×1200型后部刮板运输机运煤，ZF15000/26/40型低位放顶煤支架支护顶煤(顶板)。

2 工作面收尾技术

2.1 确定停采线

23103综放工作面停采位置依据2#副斜井保护煤柱确定(保护煤柱留设100 m)，位置为：材料巷26#点向北85.187 m，皮带巷9#点向北60.162 m. 停采线位置示意图见图1.

2.2 整体提溜、调斜

工作面推进距停采线80 m开始整体提溜，距停采线80～30 m为整体提溜段，保证推至停采线30 m时工作面机尾平走至顶板(141#架缓慢过渡至107#)，中间沿顶板(15#—106#架)。工作面1#—14#架、107#—141#架为托顶煤段，15#—106#架为沿顶板段。推进至30 m时开始控制采高并调整机头机尾尺寸，当推进至距停采线20 m时，工作面采高控制在3.6 m，并且与两巷垂直。在工作面推进至距停采线30 m时，要提前对工作面托顶煤处进行注浆，防止顶煤离层。23103综放工作面布置示意图见图2.

2.3 停采不放煤的距离

工作面推至距停采线50 m时工作面整体不放煤。工作面回采时距停采线80～50 m，每刀必须将工作面顶煤放干净，确保每个架都见了矸石，形成矸石隔离带，以防止工作面停面后，采空区浮煤氧化自燃。

图1 23103综放工作面停采线位置图

图2 23103综放工作面布置示意图

2.4 机割回撤通道

23103工作面采用采煤机自割回撤通道的方法进行回撤，回撤通道为矩形断面，宽4.5 m，高3.6 m. 工作面推至距停采线4.5 m时停止拉架，开始扩帮做回撤通道，采用支架框架配合圆木的方式进行推溜。

2.5 铺网作业

1) 工作面推进到距离停采线18.9 m时开始铺设柔性纤维网，将工作面分成6段，每25个架铺一张网(网片规格为43 m×20 m,网格规格为10 mm×30 mm). 采煤机每割一个循环，铺网一次，共铺设24刀。

2) 第一刀铺网前，在支架间打设d20 mm×2 200 mm固网顶锚杆(此时不上托盘、螺帽)，锚杆间距为1 750 mm；第一刀铺网时，上好托盘、螺帽固网，并且每隔一架用d20 mm×1 800 mm长的破板固定在纤维网的边缘压网。

3) 网与网之间采用搭接方式进行联网，搭接长度为2～3 m，联网时采用专用尼龙绳连接牢固，联网间距150 mm. 网片要铺得平展，不能出现鼓肚现象。

4) 铺钢丝绳。

从第10刀至第17刀，每刀上钢丝绳(d21.5 mm×250 000 mm)，贯穿整个工作面，共计8根，钢丝绳必须拉直，两头固定在两巷的锚索上。

2.6 锚杆、锚索、钢带支护

1) 工作面支护。

因收尾时23103工作面机头、机尾部分托顶煤施工，因此工作面收尾时支护方式分为两种：

托顶煤段：第12、14、16刀打设锚索，吊挂20#槽钢支护，槽钢长度4 m，两端头250 mm处、中心处各有一个锚索眼，眼距1 750 mm，槽钢平行于工作面，相互对错500 mm布置；第13、15、17刀上圆木进行支护，圆木规格d200 mm×1 800 mm，圆木平行于工作面，每两架上一根，间距1 700 mm，前后两刀交错布置。23103综放工作面回撤托顶煤段支护断面图见图3，支护平面图见图4，沿顶板段支护断面见图5，沿顶板段支护平面示意图见图6.

沿顶板段：第12到17刀，刀刀上圆木进行支护，圆木规格d200 mm×1 800 mm，圆木平行于工作面，每两架上一根，间距1 700 mm，排距800 mm，前后两刀交错布置。

图3 23103综放工作面回撤托顶煤段支护断面图

图4 23103综放工作面回撤托顶煤段支护平面图

图5 23103综放工作面回撤沿顶板段支护断面图

图6 23103综放工作面回撤沿顶板段支护平面示意图

2) 回撤通道内支护。

回撤通道内采用锚杆、锚索、钢带、柔性纤维网联合支护。采煤机每割10个架，必须停机支护锚杆、锚索。锚杆采用d20 mm×2 600 mm的螺纹钢锚杆，第19刀、21刀、23刀间距为1 750 mm，第20刀、22刀、24刀间距875 mm，排距800 mm. 锚索采用d21.6 mm的钢绞线，锚索长度视顶煤厚度进行选择，当托顶煤厚度超过9 m时(137#～141#架)，锚索长度12 m；超过5 m时(124#～136#架)，锚索长度9 m；5 m以下时(1#～123#架)选用7.5 m的锚索。锚索间距1 750 mm，排距1 600 mm. 钢带采用250 mm×4 000 mm的五孔钢带，孔距875 mm.

3) 回撤通道帮部支护。

回撤巷道帮部采用d20 mm×2 200 mm的玻璃钢锚杆支护。采煤机每割10个架，必须停机支护帮锚杆。最上一排帮锚杆距顶300 mm，间距875 mm，排距1 200 mm，共3排。全断面挂金属网，最下排帮锚杆压网200 mm.

4) 插梁。

回撤通道施工完毕后立即进行插梁，所有支架每架插梁两根5 m长的11#工字钢，垂直于工作面布置，插入前探梁500 mm，插梁间距为875 mm，另一端用单体液压支柱支设，单体支柱距煤帮200 mm.

5) 打设木点柱。

在支架停止前进后，为了防止支架自降，在每个支架底座与顶梁之间打设2根d200 mm的圆木点柱加强支护。点柱打在支架底座的前脚上，上端紧靠前立柱窝，点柱必须打实有劲，上下端必须用木柱帽和木楔子背紧背牢，并用8#铁丝将点柱上端联在支架上以防倒。

2.7 安全出口加强支护方式及规格

为保证安全出口的畅通，工作面顺利回撤，停采前采用钢绞线锚索对两巷超前停采位置30 m处加强支护，一排布置3根，共13排，锚索间排距1.6 m×2.4 m. 停采线以里15.6 m采用锚索吊挂20#槽钢钢梁进行加强支护，槽钢钢梁垂直于巷道布置，间距2.4 m，每根钢梁长度为5.0 m，使用3根锚索进行吊挂。材料巷锚索使用d21.6 mm×12 000 mm的钢绞线，皮带巷锚索使用d21.6 mm×7 500 mm的钢绞线。

材料巷切顶线外支设两个“井”字型木垛，木垛尺寸为：2 m×2 m×3 m，木垛中心打设三根d200 mm×3 500 mm的木点柱。两个木垛之间打设两根d200 mm×3 500 mm的木点柱。23103综放工作面停采时两巷加强支护图见图7.

每根锚索配一支MSCK2380和两支MSZ2380树脂药卷，并配带一个规格为300 mm×300 mm×20 mm钢托板，锚索的外露长度控制在露出锁具外150～250 mm，锚索预紧力不得小于120 kN，锚固力不得小于200 kN.

图7 23103综放工作面停采时两巷加强支护图

3 高效收尾的意义

斜沟煤矿23103工作面收尾的实践，可为特厚煤层放顶煤工作面高效收尾提供合理的技术参数，降低了巷道支护难度，缩短了收尾时间，保障了工作面的正常衔接，进一步提高了工作面的煤炭回收率、生产效率和效益，实现了矿井的安全高效生产。