四侯煤业3103大倾角工作面回采技术研究

田王健

(晋能集团有限公司，山西 太原 030002)

引 言

在山西晋城区域，3#煤层为主采煤层，厚度为4 m～6 m，局部7 m，为低-中灰、特低硫、特高热值无烟煤。3103工作面在顺槽和切眼掘进期间，发现该工作面沿走向和倾向均有起伏现象，个别区段，尤其是切眼的煤层倾角较大，最大32°，平均18°以上，需对该大倾角工作面回采技术进行研究[1-4]。本文以3103工作面为例，在该工作面基本情况基础上，重点分析其异常区和构造异常区，对工作面倾角大于12°时的采煤工艺、调斜和作业技术措施等进行研究。为晋城区域3#煤层大倾角工作面的回采提供工程技术支持。

1 3103工作面概况

1.1 3103工作面基本情况

3103工作面走向长度为600 m，倾斜长度为96 m和156 m，地面标高为758 m～818 m，工作面标高为583 m～625 m，工作面埋深平均为184 m。工作面位于矿井北部一采区，东侧为3102工作面采空区，西侧为实体未开采煤层，北侧为矿井边界保护煤柱，南为一采区三条大巷。煤层厚度为2.8 m～5.3 m，平均为4.3 m，煤层倾角为2°～32°，平均为14°，老顶为细粒砂岩，厚度为7.66 m，直接顶为粉砂岩、泥岩，厚度为3.95 m，直接底为泥岩、粉砂岩，厚度为3.2 m。

3103工作面巷道为进风顺槽、回风顺槽、1#切眼和2#切眼，均沿煤层顶板布置，锚网索支护。顺槽断面均为净高3.5 m，净宽4.5 m，净断面15.75 m2；1#切眼断面为净高3.3 m，净宽8.0 m，净断面26.4 m2；2#切眼断面为净高3.1 m，净宽8.0 m，净断面24.8 m2。

1.2 3103工作面地质条件

工作面总体为单斜构造，地质构造简单，煤层底板倾角变化较大。对工作面进行坑透探测，显示有4处异常区，具体为：1#异常区位于3103工作面回风巷测点0～1，距离切巷590 m～600 m，进风巷测点0～2，距离切巷580 m～600 m，分析该异常区为构造破碎带，对回采生产有一定影响；2#异常区位于3103工作面回风巷测点35～38，距离切巷220 m～250 m，进风巷测点32～35，距离切巷250 m～280 m，分析该异常区为煤厚、岩性变化或断层、破碎带，对回采生产有一定影响；3#异常区位于3103工作面回风巷测点48～49.5，距离切巷105 m～120 m，进风巷测点45～47，距离切巷130 m～150 m，分析该异常区为煤厚、岩性变化、破碎带，对回采生产有一定影响；4#异常区位于3103工作面回风巷测点52～59，距离切巷10 m～80 m，进风巷测点54～56，距离切巷40 m～60 m，分析该异常区为为煤厚、岩性变化、破碎带，对回采生产有一定影响。

进、回风顺槽掘进期间揭露4个构造异常区，具体为：进风顺槽1#构造区在203 m～210 m处，揭露长度7 m，顶板下落，煤层变薄，对工作面回采影响较小；进风顺槽2#构造区在425 m～433 m处，揭露长度8 m，顶板下落，煤层变薄，对工作面回采影响较小；进风顺槽3#构造区在530 m～570 m处，揭露长度40 m，顶板下落，煤层变薄，对工作面回采有一定影响；回风顺槽1#构造区在470 m处，揭露陷落柱，对工作面回采影响较大。经3103进、回风顺槽布置钻孔及物探异常区验证孔探测，回风顺槽一侧个别钻孔遇见不同程度的矸石。

根据3103进、回风顺槽掘进期间的地质情况，从360 m至3103切眼区段，煤层倾角较大，最大32°，平均18°以上。

2 3103工作面大倾角采煤工艺

因3103综采工作面部分段倾角大，而部分段则近水平，根据不同地质情况，本工作面采用2种不同的采煤工艺。

当工作面倾角小于12°时，回采工艺为采煤机割煤采用双向割煤法。从尾到头及从头到尾，沿牵引方向，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，一次采全高。采煤机采用两端头割三角煤斜切进刀方式，液压支架及时支护顶板。采煤机割通端头三角煤，上、下行割煤后，液压支架即可分别降架前移。

当工作面倾角大于12°时，回采工艺为采煤机割煤采用单向割三角煤方法。从机尾到机头，下行割煤，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，采高不得>3.5 m，截深0.8 m，沿顶留底。采煤机下行割煤，及时伸前探梁、护帮板护顶护帮，并及时追机分段(5架)自下向上移架，割通煤后，空机上行，推移刮板输送机。回采过程中，如煤层厚度、工作面倾角发生变化，及时进行采高的调整。采煤机的进刀采用尾端向下斜切进刀方式，至输送机机尾35 m处完成进刀，自下而上将输送机机尾35 m弯曲段移直，对调上、下滚筒，采煤机自下向上割三角煤，割透至机尾；采煤机割透输送机机尾后，对调上、下滚筒，继续自上向下割至刮板输送机机头；对调上、下滚筒，割透该处煤台阶；反向空机上行，自下而上推移输送机，空机上行至输送机机尾，下行进刀。

推移输送机时，输送机弯曲段长度不得<21 m，弯曲段要均匀过渡，推移输送机步距0.8 m。推移输送机分为2个阶段进行。1) 采煤机在机尾端部斜切进刀后，自下而上推移采煤机到机尾段输送机，包括机尾全部推向煤壁；2) 采煤机从工作面机头反向跑空刀上行清浮煤时，滞后采煤机后滚筒15 m自机头向机尾推移输送机。

3 3103工作面调斜

1) 在回采过程中，要根据高差随时调整运输顺槽超前回风顺槽的推进长度，利用循环步距内设备的向上推移量抵消其下滑量来保持设备位置的相对稳定；

2) 严禁工作面一端旋转，例如：如果从机头一直进行割煤调整，而机尾不动，造成工作面中间容易形成“肚”，造成支架咬架，相互挤压，或损坏采煤机行走轮，或损坏支架推移连接耳，或容易造成冒顶等后果；

3) 在回采过程中，综采队、生产调度指挥中心、技术科等职能部门要掌握好工作面调斜的规律，确保实现安全生产；

4) 回采期间进风顺槽超前回风顺槽10 m～15 m推进，两顺槽高差越大，超前推进长度应越长，根据具体情况进行调整；

5) 工作面调斜控制，每班由当班班长、质量验收员负责对相关调斜数据进行测量，班后向调度指挥中心、综采队进行汇报；采掘区分管技术的副区长、综采队队长负责工作面调斜数据的确定，每班的跟班队长、班长具体负责落实；

6) 调斜的目的为有倾角的工作面和大溜上窜下移；若需要调斜机头，可以采取割2刀机头，要割1刀机尾，同步进行，让刮板输送机有柔性和运动，调斜机尾方法相同。

4 3103工作面大倾角作业技术措施

3103工作面回采过程中，煤层沿走向和倾向有起伏现象。工作面大坡度段在拉移支架和刮板输送机时，必须使用防倒和防滑千斤顶；采煤机停在工作面时下滚筒必须切入煤帮或落在底板上，并采取在齿轨内插防滑棍措施，以防止采煤机下滑；工作面大坡度段支架有侧倒倾向时，及时在该架顶梁上与该架往上第3架支架底座上设置斜拉千斤顶，并在该架下侧顶梁下斜撑单体，支设角度为70°～75°，单体支柱的柱底支设在下一架的底座上，柱头顶在该架的顶梁上，柱头、柱底均用板皮或旧皮带垫好，防止打滑，支柱支设要牢固可靠，并用不小于Φ10 mm的钢丝绳扣将单体支柱与支架立柱捆绑牢固；在移架过程中，对支架进行调整及时将支架调正，使支架与顶底板垂直。

5 结论

在对四侯煤业3103大倾角工作面基本情况介绍的基础上，对工作面的4处异常区和两顺槽掘进期间揭露的4个构造异常区等工作面地质条件进行了分析，对3103工作面大倾角条件下的采煤工艺、调斜和作业技术措施等回采技术进行了研究。当工作面倾角大于12°时，采煤机单向割三角煤，从机尾到机头，下行割煤，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，沿顶留底。回采期间进风顺槽超前回风顺槽10 m～15 m推进，严禁工作面一端旋转。针对3103工作面回采过程中煤层沿走向和倾向均有起伏现象，提出了支架、刮板输送机和采煤机的专项大倾角作业技术措施。