放顶煤工作面大角度仰采工艺实践

孙鑫

【摘 要】1721工作面位于冀中股份葛泉矿南翼2#煤三采区，该工作面呈向斜构造，煤层厚度变化较大，工作面里段煤层厚度达到4.5m以上，采用综放工艺开采；外段煤层赋存厚度2.6～3.5m，采用综采工艺开采。工作面推进过向斜轴后，开始仰采，仰采角度0～22°，推进期间，为保证煤炭回收率，支架后仍带后溜，方便煤层厚度超过2.4段顶煤回收。在仰采过程中，受煤层顶板破碎影响，工作面超前片帮掉顶，通过采取超前注浆、拉超前支架以及超前套帮支护等一系列措施，安全回采至停采线，为仰采放顶煤工作面的开采积累了宝贵的实践经验。

【关键词】放顶煤工作；大角度仰采工艺；实践

中图分类号： TD402 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）12-0169-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.077

Process practice of large angle mining in top coal face

SUN Xin

（Jizhong energy Limited by Share Ltd Ge Quan mine， Xingtai， Hebei 054102）

【Abstract】The 1721 working face is located in the three mining area of 2# coal in the south wing of Jizhong Kizu Kizu mine. The face is in syncline structure， the thickness of coal seam varies greatly， the thickness of coal seam in the working face reaches more than 4.5m， the coal seam is fully mechanized， the thickness of coal seam in the outer section is 2.6～3.5m， and the fully mechanized mining technology is used. When the working face pushes the overcast axis， it starts to pick up the angle of 0～22 degrees. During the propelling period， in order to ensure the coal recovery， the support is still back after the support， and the thickness of the coal seam is more than 2.4 sections of the top coal recovery. In the process of mining， it is affected by the breakage of the roof of the coal seam， and the top sheet of the working face helps to drop the top. By taking a series of measures such as advance grouting， pulling ahead support and advance supporting support， it is safe to recover to the stoping line and accumulate valuable experience for the mining face mining face mining.

【Key words】Top coal caving； Large angle upward mining technology； Practice

1 工作面概況

1721工作面位于南翼七采区，F13断层及DF7-7断层之间。该工作面内煤层倾角13°～38°，平均20°，煤层厚度基本在2.6～6m间，平均为4.0m。煤层底板标高在-200～-50m之间，对应地面为西油村正南、曹章村东南，标高在+103～+116m，地面大部为耕地。本区域为七采区掘进新区，水文地质条件较为复杂，主要充水水源为：2#煤顶板砂岩水以及冲积层底砾含水层水。结合七采区相邻工作面掘进过程中工作面涌水量情况，预计该工作面在掘进过程最大涌水量为60m3/h，正常涌水量为15m3/h。

1721工作面，里段最大俯采角度40°，过向斜轴后，最大仰采角度22°。过向斜轴后仰采期间，煤层厚度基本在2.2～3.2m间，平均为2.6m。仰采时容易出现以下问题：煤壁容易出现片帮和冒顶。采煤机割煤后煤壁呈往老塘侧倾倒趋势，加上煤层煤质松软非常容易引起片帮，片帮后若维护不及时，空顶时间过长就会造成漏顶，对生产影响极大。采煤时顶板漏出矸石容易往老塘侧翻滚伤人，回采高度控制困难，经常出现超高或过低情况。仰采幅度过大时溜子跟不上容易出现超高，导致支架失稳接顶不实而歪倒，给安全生产带来极大的危害。

另外，1721工作面煤层厚度发育较为异常，过向斜轴期间，煤层厚度已经降低至3.5m左右，根据两巷揭露煤层厚度，随着工作面的推进，煤层将逐渐变为2.6m左右，但由于煤层赋存不稳定，局部煤层厚度仍将达到3.0m左右。放顶煤支架采高为1.5m～2.4m，沿煤顶回采时将留底煤200～600mm，拉支架时容易发生堆煤，以及底煤滑动等问题，并且煤炭回收率较低。经研究决定，继续沿煤层底板推进，将采高降低至2.0m左右，后溜仍继续随工作面推进，顶煤冒落后，后溜承接，提高回收率。

在回采过程中，受向斜应力集中影响，局部架段煤层底板出现底鼓，煤层节理发育，顶煤以及直接顶松软破碎，出现片帮、掉顶等问题。为保证工作面顺利推进，采取了一系列安全技术措施，取得较好的效果。

2 大角度仰采期间采取的措施

2.1 做好工作面三機状态管理，保证正常回采。

工作面仰采推进期间，工作面倾角一直在16°～20°左右，因此推进期间仍需要采取架间防滑措施，防止支架出现倾倒、歪斜以及下滑等问题。另外，为降低工作面倾角，工作面机头一直超前5～10m，不仅能够降低工作面倾角，而且能够抵消部分支架下滑量。

在局部架段出现片帮深度不大于1.0m时，采取拉超前支架以及将支架伸缩梁伸出，打护帮后挤住煤壁等措施，保证煤壁稳定性，减少空顶时间。

为防止仰采期间机组出现后仰，割底量不足，在仰采期间适当减慢机组运行速度，加大机组割底量。在工作面仰采角度超过20°时，机组采取上行割煤，下行装煤措施，并在机组滚筒两侧加装装煤板，提高装煤效率。

2.2 因地制宜，多措并举，保证工作面顶板安全

针对大角度仰采期间，工作面煤壁出现片帮，顶板出现掉渣等情况，主要从以下几个方面采取措施：

①超前注浆加固，保证围岩稳定性。仰采角度超过12°时，煤壁易出现松软片帮等问题，在煤壁松软段及前后各5架范围内，采取超前注浆加固，能够将煤壁及顶板粘结成为一体，提高整体稳定性。注浆孔参数为：每架架前施工一个注浆孔，偶数架为上斜孔，开孔位置位于煤顶下0.5～1.0m位置，仰角一般超过煤层仰采角度15～20°，孔深4～5m，保证注浆孔深入到煤顶至少800mm；奇数架为煤层孔，开孔位置位于煤顶下1.0m左右，具体视煤壁稳定性现场确定，沿煤层上山角度施工，孔深4～5m。注浆过程中视孔周窜浆情况，确定停注时间点，一般单孔注浆量在5～8组（每组两桶）。

通过注浆加固，在回采过程中效果较为明显，煤壁能够胶结为一个整体，控制片帮效果较好，但随着超前压力的变化，煤壁可能出现新的裂隙，造成单个注浆块整体片落，因此注浆加固仍以煤顶上下1.0m范围为主，防止顶板出现冒落。

②制定多种加固措施，应对不同程度片帮。为保证工作面仰采期间出现片帮时，能够及时有效支护超前空顶区域，特针对片帮深度的不同，制定各种不同的加固维护措施。首先，针对片帮深度小于1.0m架段，发挥放顶煤支架优势，采取拉超前支架、前移支架伸缩梁、打护帮支护空顶区域。第二，当片帮深度达到或超过1.0～1.5m时，由上而下采用单体配圆木或米梁超前支护空顶区域，支护过程中，要求褙顶严实，单体坐在实底，并穿鞋，保证支护质量。第三，当片帮后，顶板出现冒落时，为防止支架上方空顶，造成支架初撑力不足，超前在单体支护上方排设木架，支架进入空顶区域时，托木架回采。

③做好各项防护措施，保障作业人员安全作业环境。在回采过程中，为防止片帮掉渣造成的滚渣伤人事故，在面内每20架施工一处挡矸帘，有效阻隔大渣块的持续滚落。另外，在人员临近煤壁进行褙顶支护施工时，提前采用木料施工护身柱以及挡矸栏，并清空后撤区域，施工时设专人观山，保障作业人员安全。

2.3 严格制定安全技术措施，保证安全施工

工作面仰采期间，作业人员工作环境发生变化，必须制定详细的安全技术措施才能避免意外事故发生，在制定现场施工注意事项方面主要包括以下几个方面：

2.3.1 顶帮支护方面

煤壁工作时要指定专人观察顶板变化，跟班人员紧盯现场，并在片帮处设置警示标示牌，有变化时要立即通知所有现场工作人员撤离。使用单体辅助移架时，必须将所支单体用铁丝栓紧栓牢，所有人员远离操作现场。操作支架必须是邻架上方操作。小范围冒顶可以采取打出护帮，控制矸石下落，边拉移支架边推帮，逐步将前方完整顶板脱入支架上。要探出前梁及护帮，必要时可以打单体辅助移架，使支架前梁紧靠煤壁。除在煤壁支护顶板作业人员以外，严禁人在齿道和溜子上行走，防止滚渣伤人。在经过空顶和片帮区域时，最好从支架里经过，防止顶板突然掉碴伤人。加强工作面质量保持运输机平直、紧靠煤壁，从而减小空顶距，减小压力。支架间接支护顶板时，支架保证把木料升牢升紧，禁止升断支护木料，初撑力不必达到24 Mpa，班中要二次注液，保证支护效果。超前支护，为有效控制工作面实行超前架管理，采煤机过后能够及时伸出伸缩梁控制顶板防止片漏。对于超前拉架过后伸出伸缩梁仍不能有效控制顶板要及时打单体进行支护。工作面所有维护单体支柱坚持先打后改，边割煤边改柱，严禁提前去掉，采煤机割过煤后要及时进行检查维护，防止片漏。

2.3.2 工作面现场管理方面

保持支架顶梁与溜子上漂幅度一致，采煤机控制好割煤抬刀的幅度，严防走平、挖刀或留台阶，支架前梁及时上挑，同时拉架要及时抬架脚，防止溜子上漂幅度过大。要对工作面单体进行排查，发现坏单体、卸载单体要及时进行更换，保证单体完好。料场要有足够的半圆、串杆等木材，并码放整齐，以备备用。工作面要保证支架检修质量，当班出现跑冒滴漏要当班处理。处理冒顶作业前必须将运输机、采煤机停电闭锁。冒顶区和上下边缘，各五架支架全部将手柄打至零位，防止误动作。交接班或进行其他作业时，严禁将机组停在片帮、顶板破碎段。机组试车前，司机必须检查前后滚筒是否被煤或碴掩埋，一旦发现前后滚筒有被煤或碴块掩埋的迹象，应先摘开前后滚筒离合器，再将前后摇臂抬起，使滚筒脱开煤矸后，再合上离合器试车。

通过采取一系列安全技术措施，1721工作面顺利推过仰采区域，推进至设计停采线，为我矿放顶煤工作面大角度仰采积累了宝贵的经验。