综采放顶煤工作面优化正规循环实现快速推进的探索

满龙

（冀中股份葛泉矿薄煤队，河北 邢台 054000）

一、引言

1198上里工作面处于大油村向斜构造的左翼，煤层呈单斜构造，倾角2-9°，工作面9#煤平均厚度4.3m，主要由镜煤、亮煤组成，为光亮型煤，硬度中等，煤层呈碎块状，含黄铁矿晶体。偶含黄铁矿结核。该工作面目前为葛泉矿东井主力回采工作面，为确保矿井产量任务顺利完成，针对快速推进期间两巷端头支护及外移转载机等工作工序繁琐，操作过程存在安全隐患等制约条件，对正规循环过程进行重新优化，合理分配每天四个班的产量任务，最终实现安全快速推进。

二、回采期间两巷及机头端头支护要求

（一）两巷超前支护设计及验算

正常回采期间，两巷超前支护采用单体液压支柱配合π型钢梁支护，垂巷布置，单体排距1000±100mm，10m以内一粱三柱，10m以外一梁两柱。现对两巷超前支护强度进行验算。

超前段支护在静压情况下顶板载荷为：

ϕ式中：γ顶 ：顶板岩石平均容重，取25KN/m³；h：补强锚索的支护效率，取0.8；RP：塑性区半径；Q顶：静压情况下顶板载荷；Z：巷道深度,本面取其平均值为287m； R0：矩形巷道外接圆半径;L：超前维护距离，取20m ：内摩擦角 ，取 45°；进风超前段顶板载荷为：（动压影响一般取静压时的2-4倍，这里取3）

R0=2.39m；RP=2.84m；Q进 =3×Q顶 =3×γ 顶（RP—H/2）=94.66KN/m²

顶板总压力： F顶 =L×a×Q进=7572.8KN

进风锚网支护：F锚网= n补×N破η=56×130×80%＝5824KN

单体柱承载的顶板压力：F单= F顶-F锚网=1748.8KN

Pt= F 单 /s=21.8KN/m² ；R1=Kg×Kz×Kb×Kh×Ka×R=145KN

单体柱根数：n= Pt/ R1=0.15根/m²

实际：n实=n总/S=0.625根/m²

n实> n

所以，当前两巷超前支护远远超过理论要求的压力，完全满足顶板支护要求。

（二）机头端头支护方式及控顶范围

支护形式：端头采用3.4mπ型钢配单体垂巷布置，排距1000mm，安全出口处采用3.6mπ型钢必须成对且顺着巷道方向交错布置，每对对棚的两根梁间距（棚梁中对中距离）不大于300mm，前后错距1m，随工作面推进交替迈步前移，迈移步距1m，π型长梁下单体液压支柱初撑力≥90kN，梁下支柱使用DW31.5型单体支护，一梁三柱。机头切顶线处加密支护，使用3.6mπ型钢配合DW31.5单体支护，柱距600mm±100mm（中对中），梁两端头留300mm。单体要求迎山有力，迎山角3~5°，初撑力达到90kN，单体达成一条直线。

三、回采期间的正规循环设计

（一）回采工艺流程

本工作面回采主要工艺流程以放煤工序为中心，其正规循环顺序为：

割煤→移架→顶前溜→放顶煤→拉后溜→割煤→移架→顶前溜→放顶煤→拉后溜

工作面机采每循环产量：

31×0.5×2.4×1.46×93%=50.5t

放顶煤每循环产量

31×0.5×1.9×1.46×93%=40.0t

循环产量=工作面机采每循环产量+放顶煤每循环产量

=50.5t+40.0t =90.5t

（二）两巷超前及端头支护流程

中班正常回采期间，每班推进4m，机头端头不放顶，机头对棚梁随推进迈步前移，推移步距1m，至放顶线滞后支架后尾梁4m时不再推进。机尾端头采用单体配合金属铰接顶梁迈步支护时，机尾端头放顶线滞后支架后尾梁0.5m，每推进一排随采随放，运料巷补充超前支护。

晚班正常回采期间，接班后运输巷外拉转载机4m，至后部运输机与转载机机尾搭接不影响接煤即可。转载机到位后对机头端头进行放顶，至放顶线与支架后尾梁对齐，并补充运输巷超前支护。完成准备工作后，开始出煤，每班推进2m，推进过程中，机头端头不放顶，机头对棚梁随推进迈步前移，推移步距1m，至放顶线滞后支架后尾梁2m时不再推进。

夜班正常回采期间，接班后正常推进，每班推进2m，，推进过程中，机头端头不放顶，机头对棚梁随推进迈步前移，推移步距1m，至放顶线滞后支架后尾梁4m时不再推进。完成推进后，运输巷外拉转载机4m，至后部运输机与转载机机尾搭接不影响接煤即可。

四、回采期间的防灭火设计

葛泉矿东井井下现采用以注浆防灭火系统为主，喷洒阻化剂为辅的综合防灭火措施。

利用工作面预隔离设施及其卡槽作为防火门套，并将封闭水闸墙的板材作为封闭防火门所用的板材。封闭防火门所用的材料，排列摆放要整齐，指定专人定期进行检查，发现如有变形或丢失要及时更换和补充。

五、快速推进的实践

通过对两巷超前支护的设计核算，确定两巷超前单体排距为1000±100mm，简化施工步骤降低劳动强度。重新制定正规循环方式，实现了中班出煤，晚班、夜班机头端头放顶外拉转载机兼职出煤，早班正常检修的劳动组织。在实际推进过程中，保障了两巷的支护强度，同时大幅度缩短了每个循环时间，最终实现每天正规循环推进8m，原煤产量约2000t。