复杂地质状况下的综采工作面开采技术研究

文/李兴华，河南大有能源新安煤矿

1 引言

综采作业面具备操作工艺先进、生产作业功效大的特点，能够大幅度提升煤巷厚煤层采掘中的作业效率及经营收益。此项技术在河南能源新安煤矿得到了广泛的应用，而且至今为止其成效明显，对当今煤矿的健康发展发挥出了积极的促进作用。另外综采作业面放顶煤工艺对煤层本身的地质结构具备较严格的要求。依照新安煤矿15120作业面无线电波坑透数据显示：此作业面探查区内存有两条薄煤带；其中1#属于异常区：处于15120下巷K13点作业面的内部，表现为条形延伸到上巷区,而且其作业面内部电磁场瞬时强度值显著减弱，依据煤巷掘进具体暴露的煤厚状态，可确定此段属于薄煤层带，这种情况对煤巷的回采显示出一定的不利作用。

2 整体地质结构状况

此15120作业面区域内有断层情况存在。而且其工作面表现出顶底板上下起伏不平现象，上、下巷局部存在薄煤带。根据15120作业面无线电波坑透报告：该工作面探测区内存在两处薄煤带；1#异常区：位于15120下巷K13点处工作面内部，呈条状延伸至上巷,并工作面内部时场强值明显衰弱，并参照巷道掘进实际揭露的煤厚情况，判定该段为薄煤带，其对回采进程存在着某种程度的影响。

3 综放作业面结构状况

3.1 采掘作业面中煤层顶底板的支护情况

该煤层上的直接顶是属于粉细砂岩性的互层型结构，其煤层厚度依次向南逐步减小，水平方向为纹络层，内部含有相当量的 Fe S2成分和部分植物性化石成分，其表层节理明显，而且节理中融有方解石掺入，其煤层整体厚度大致为2.1 m～7.6m，平均值为 5.7 m。作业面老顶组成为灰白型的细砂溶岩，东南区是具有高硬指标的中砂溶岩。工作面选用ZF5500/16/28型基本架87架和ZFG7200/20/30H型端头支架6架，配合15架 ZQL2×3200/23(15)/50(30)H型自移支架对顶板实行支护全部垮落法管理顶板。支架中心距1.5m，支护高度1.6～2.8m，最小控顶距为3.995m，最大控顶距为4.595m。

3.2 设备空间设置

依照作业面煤层的具体存在状况，其采掘作业面重点选取的是单个走向长壁后退型整体联合化一次完整采高的采掘工艺，其采空区域的顶板结构选取自然滑落的手段来实施管理。在具体操作环节中，选用头后斜切进入，双刀切割煤的作业方式，如此进行一个来回能够切割两刀。此类机组的最高截深尺寸大致为 0.6 m，往复式掘进深度可达 0.5 m。

3.3 采煤工艺

采用综合机械化采煤工艺，采煤机自机头（尾）斜切进刀→下（上）行割三角煤→伸伸缩梁→前部运输机出煤→采煤机上（下）行割煤→伸伸缩梁→跟机推前部运输机→收伸缩梁、拉架→前部运输机出煤→放顶煤→拉后部运输机；顶板破碎时，移架→采煤机割煤→推前部输送机→伸伸缩梁→放顶煤→拉后输送机。作业面主要作业工序没有完成不能停工。

采煤机采高1.9～3.7m，滚筒截深为0.63m，牵引速度0～7.0m/min，牵引方式为交流变频调速、电机驱动齿轮销轨式无链牵引，支架的支撑范围为1.6～2.8m；采高控制在2.5m，确定工作面循环进尺为0.6m，平均放煤厚1m，确定平均采放比为1：0.4，符合有关规定。日循环进尺控制在8刀，即4.8m。

3.4 综采作业面的支护管理

（1）严格采面质量管理，保证采面“三直一平两畅通、安全完好，浮煤净”，同时坚持拉线移架。（2）严格控制采高，保证支架顶梁与顶板充分接触，使支架有足够的初撑力。（3）坚持带压擦顶移架，防止漏顶。（4）保证支架支护强度，支架初撑力不得小于24 MPa。

4 快速过地况结构复杂带的技术运用分析

4.1 断层带附近区域的煤层破坏状况

断层的形成主要是由于地层在运动过程中内部能量受到一定挤压，能量聚集并快速释放进而形成断层地质结构。随着聚集的能量不断释放，岩层内部受挤压、断裂出现大量裂隙，进而在断层带附近区域出现破碎带。

4.2 过断层带附近煤岩破坏情况分析

综采工作面快速过断层主要采取的是由上盘向下盘推进的作业方式，实施该作业方式在通向断层面时，由于破碎带弱变区域内煤层的破坏相当严重，其内聚力几乎为零，因而煤层不能保留，即易发生煤层片帮。如此增大了断面空顶的范围，破碎的顶板岩层极易发生冒顶状况，并且给安全生产造成了不利的影响。

4.3 综采工作面过断层操作工艺分析

当遇到较大落差的断层，回采工作面难以直接通过的情况下，必须要另掘切眼，重新布置相应的工作面。反之，当遇到的断层落差较小时，工作面可不必另掘切眼，直接从断层一盘推进至另一盘。

5 结语

依托分析复杂地质条件下影响煤矿高效生产的因素，采取快速强过断层的方法，有效缩短了工作面过断层的周期，不但给该煤矿的生产衔接节省了宝贵的时间，而且有效节省开掘切眼及设备回撤的相关资金，减少企业的资金投入，此外还减少了各种安全事故发生的几率。