煤矿大采高综采工作面过冲刷带技术探讨

摘要：在煤矿开采过程中，冲刷带构造是一种常见的地质结构类型，当综采工作面遇到冲刷带构造时，会对煤矿的采煤作业造成影响。文章以实际工程为例，结合工程的具体情况制定了高综采工作面过冲刷带的措施，取得了良好的施工效果，保证了施工安全。

关键词：煤矿开采；冲刷带；综采工作面；房采；回采 文献标识码：A

中图分类号：TD325 文章编号：1009-2374（2016）36-0208-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.103

1 案例介绍

某矿井工作面回风巷道的高度为3.8m，宽度为5.3m，掘进长度为3265m，巷道施工至距离切眼正帮497.1m时遇到冲刷带，冲刷带硬度很大，掘進时使用松动爆破和降低巷道高度的方式通过。在掘进至距离切眼正帮1215m、1371m时揭露有两处冲刷带，第一处沿掘进方向长度为51m，煤层最薄位置为2.81m，第二处掘进方向揭露的长度为81m，煤层最薄位置只有1.48m，两处冲刷带硬度比较大，都为中细砂岩。工作面定向探测布置图见图1所示：

2 在综采工作面的过冲刷带进行工作开展的基本方案

在实际工作开展过程中，应当对工作面冲刷带分布和煤层的基本厚度进行深入探测，而因为冲刷带顺着工作面的延伸超过了800m，所形成的冲刷范围极广，并且其中存在较大的无煤区域，若采取松动爆破的方式将会对设备产生极大的损伤，该种状态下所形成的生产效率较低，风险较高，对于煤质倘若新掘出的切眼直接甩过冲刷带，则又会造成冲刷带和巷三角内的大量煤炭资源浪费。基于此，在煤炭实际开采过程中应当进行分段回采，并采取房采的方式对三角区域的煤炭进行回收，并形成以下方案：

2.1 方案一

对于冲刷区域的煤柱回收应当直接使用跳采和房采相结合的方式进行。

在此过程中，应当在距离回风巷大约1100m的位置进行掘进，并采取跳采的方式进行切眼作业，并对原有的作业面进行重新划分，分别命名为一、二两个综合采取工作面。

在实际作业过程中对于两个开采区中回风巷道和回撤通道以及跳采切眼等区域的煤柱进行回收，在房采巷道则应当采取自跳采铺辅回撤通道以及跳采切眼开口的方式，对双巷的两翼煤柱进行回收。

2.2 方案二

通过跳采和房采相结合的方式完成对冲刷区域煤柱的回收。

第一作业面的回风巷道到切眼的距离为681m，在此过程中应当分别掘进第一作业面的缩面主辅回撤通道和第二作业面的主辅回撤通道，从而在两个通道之间施工形成一条跳采辅助道路。与此同时，将冲刷带到切眼之间的煤柱布置为刀把工作面。两个工作面的宽度分别应当为330m和150m，所形成的回风巷主要用于通风和相关设备的回撤。

而在距离第一回风巷切眼1100左右的位置进行掘进，形成采切眼。此时应当对原作业面进行划分，划分为三个综合采取作业面，分别命名为第一、第二、第三作业面，其中对于第一综合作业面回风巷道、跳采回撤通道、跳采切眼以及冲刷带等之间的三角煤柱采取房采的方式进行回收。其中房采一区的巷道应当使用单布置两翼的方式进行回收，而其他区域则应当从跳采辅回撤通道和跳采切眼开口位置开始，通过双巷布置两翼的方式完成煤柱的回收。通过对上述两种方案的准确比对，在实际使用过程中应当使用整体效率较高和回采效益较高以及掘进成本较低的第二种方案。

3 在过冲刷带采煤中使用的关键技术

在该煤矿的工作面过冲刷带施工过程中，所涉及到的关键技术主要分为两种，即：对于综合采取工作面和房采区域的科学确定；对于综合采取工作面局部冲刷带使用方法的确定。

3.1 对于综合采集工作面和房采区域的确定

考虑到冲刷带所产生的直接影响，在确定综合采集区域工作面回采区域时必须同时考虑煤层厚度、回采率、最小回采高度、搬家倒面巷道的尺寸以及安全管理的难度等多种因素。受到设备尺寸的直接影响，要求回采通道的最低高度为3.8m，此外还要求工作面在实际安装过程中净高度达到3.6m，而贯通回撤过程中，主回撤通道的高度不得低于3.8m。基于此，应当充分结合冲刷带附件煤层的基本厚度，完成回采区域的科学划分。

3.1.1 对于缩面通道的设置。保证采煤工作面快速贯通的基础便是主回撤通道顺着煤层顶板的布置高度应当≥3.7m，在主回撤通道掘进过程中应当使用连采机拉动厚度为0.3m的厚泥岩，从而有效保证施工的顺利进行，此时的主回撤通道要求净高度必须>3.8m。在采面贯通过程中，只需使用采煤机局部清扫0.1m厚度的煤层底板便可以保证其正常推进，并不需要进行大量割岩或者放炮，在该种情况下，安全管理的难度大大减小。对于辅回撤通道的掘进应当距离主回撤通道大约25m，实际掘进位置的煤层厚度必须小于巷道尺寸，从而确保其不会对正常施工造成影响。

3.1.2 对于跳采通道位置的设定。在第二工作面回采区域确定过程中必须在第一工作面布置的基础上实现回采煤量的最大化，从而有效保证平面面积的最大化。在运输巷和主回撤通道以及冲刷带外侧等多个区域共同形成的直角三角形煤柱中，以最大矩形面积理念为指导，要求所形成的工作面长和宽分别为280m和150m。

3.1.3 对于跳采切眼位置的确定。在第三工作面中，采取跳采切眼的方式主要是因为在实际运输过程中考虑到运输巷煤层厚度和冲刷带对于采集面产生的巨大影响，倘若将切眼全部布置于冲刷带的外侧，将会造成极大的资源损失，因此应当将跳采切眼部分布置于冲刷带内侧，从而减小冲刷带对于采集工作面形成的巨大影响。在此基础上，最终确定运输巷切眼的实际位置，实现煤炭产量的进一步提升。

3.1.4 对于房采区域和回采参数的确定。房采区通常会处于综合采集区巷道圈定范围之内，此外受到连采机截割和锚杆机支护高度的影响，要求房采主辅巷以及支巷确定的煤层厚度应当>2.2m。房采主辅巷道的宽度应当>5m，高度则应达到4m。

3.2 综合采集工作面超过局部冲刷带的基本方式

3.2.1 采取调整采高法。在工作面煤层的厚度超过回采设备的最低高度时，应当采用降低采高的方式通过冲刷带、其中第一工作面的采煤机在实际运行过程中要求高度>4m，在冲刷带的影响区域，煤层的厚度一旦>4m，则应当顺着顶部和底部返回到正常采高高度。

3.2.2 对于采煤机截割岩石法的使用。在工作面冲刷带为断面，并且斷面面积<0.5m2或者宽度<0.3m的坚硬穿刺冲刷时，则应当使用采煤机对岩石进行直接截割。而当冲刷带岩石硬度和宽度较大，但是煤层底板的岩石硬度较低时，则应当使用卧底的方式通过冲刷带。

在实际工作过程中要求工作面的卧底深度不能≤0.3m，并且需要平缓过渡以确保支架架型以及初始支撑力。

3.2.3 对于浅孔预裂爆破法的使用。倘若冲刷带断面面积较大，不能通过降低采高和直接截割的方式推动工作开展时，则应当使用局部浅孔预裂爆破法完成岩石的松动或者破碎。在此过程中要求爆破孔的深度应≤2m，仰角则≤10°。在冲刷带的岩石厚度<0.8m时，要求应当使用单排孔进行施工，反之则应当使用双排孔。爆破孔相互之间应当间隔成为三花布置，并采用毫秒延期电雷管串联的方式完成起爆。在实际爆破之前应当形成详细安全的施工计划，并保证其能够完全落实，与此同时应当对现场设备进行必要的保护，从而保证施工现场所有施工人员和设备的安全性。

4 最终应用效果对比

4.1 回收率大大提升

通过缩面之后，采用综合采集布置的方式，使得全工作面的回采煤量大大增加，从而有效减少采空区域留下的煤柱。

4.2 实际掘进的工程量显著较少

采取综合采集的方式极大地减少了房采施工过程中必须掘进的大量主辅巷和支巷，进而使冲刷区域的巷道掘进数量大大降低，最终实现掘进成本的有效控制。

4.3 提升工作效率，减小施工时间

在使用缩面布置之后需要进行多次回撤和缩面，最终使得工作面回采的时间大大增加，但是因为采取该种方式使得掘进的工程量大大降低，从而使得综合采集面的安装投产时间整体提升，最终实现工作面采掘总工期的缩减。

4.4 提升效益

采取全新方式能够使得掘进成本减少超过500万，而搬家的成本却使得投入的成本增加了1600多万，与此同时考虑到增加的产煤量能够直接产生经济效益5000多万，综上分析，可以发现效益得到大幅提升。

5 结语

综上所述，本工程在对比方案一和方案二两种施工方案后，最终选择了方案二进行施工，工程施工后取得了良好的施工效果，保证了煤炭质量和设备质量，有效降低了经过冲刷期的安全风险和生产风险，提高了煤炭资源的回收率。

参考文献

[1] 刘宪正，张智，朱维强.综采工作面过冲刷带方法选 择及实践[J].煤炭技术，2015，（4）.

[2] 王福平，闫志青.大采高综采工作面过冲刷带及更换 支架技术应用研究[J].煤炭工程，2013，45（S1） .

[3] 陈洪岩，寇贵德，金新，等.煤层冲刷带定向钻进勘 探技术研究与实践[J] .煤炭工程，2014，（7）.

作者简介：戴景栋（1988-），男，山东梁山人，天地科技股份有限公司助理工程师，研究方向：采矿工程。

（责任编辑：秦逊玉）