急倾斜中厚煤层采煤工艺研究摘 要：规划矿 3411 上工作面位于中三井田3400 采区东翼最北端，受F1（H1000m ）断层影响，煤层反倾，煤层倾角190520，平均 380。通过使用爆破落煤方法，采取调面减小工作面倾角、防止输送机下滑。支柱拴绳防倒、放顶线支设戗棚和丛柱加强支护， 实现了工作面安全生产。 多回收了煤炭资源4.04 万吨，为以后类似工作面开采提供了借鉴经验。关键词：急倾斜；中厚煤层；采煤工艺研究一、矿井概况陶阳煤矿位于肥城煤田中部， 分为中一和中三两个井田， 其中中一井田经过四十多年的开采，资源枯竭，已无资源可采。中三井田上组煤（三层煤）经过近三十年开采，所剩储量很少。下组煤-350m以下煤层受水威胁严重，目前尚不能开采。为延长矿井服务年限， 对处于矿井边界 3400采区的 3411上工作面进行开采，十分必要。二、工作面地质概况3411 上工作面位于中三井田3400 采区东翼最北端，南邻3411 下工作面（2004年 11 月已回采完毕）， 北邻本煤层实炭区， 东邻本煤层实炭区， 西邻 3400皮带上山。该工作面范围内， 三层煤赋存稳定， 全层可采，煤层厚度在 3.7m4.3m之间，平均 4.0m，沉积稳定，煤层容重1.35t/m3，灰分 13% ，硫分 0.6%，坚固系数为普氏硬度 f=2.5 。该面构造为一单斜，受F1（H1000m ）断层影响，煤层反倾，北高南低，煤层倾角190520，平均 380。该面基本顶为中砂岩，厚12.0m，灰色，以长石、石英、长石为主，裂隙发育，含水。直接顶为粉砂岩，厚1.0m，灰黑色，下部近煤层处含大量植物树干化石碎片，伪顶为炭质页岩，厚00.6m，松软，极易冒落。直接底为粉砂岩，厚3.0m，灰色，上部近煤层处含大量植物根部化石。老底为中砂岩，厚12.0m，灰白色，以长石、石英为主，裂隙发育，含水。工作面走向长度392m ，倾斜长度 38.5m，面积 15092m2 ，根据巷道实际揭露，工作面位于北部大向斜的北翼。工业储量全煤厚8.1 万吨，可采储量7.7万吨。该面开采上分层，工业储量4.5 万吨，可采储量 4.3 万吨。三、开采方案选择依据1、3411 下工作面 2004 年大倾角采煤的经验。 2004 年 5 月11月，我矿曾对 3411 下面安全进行了回采，当时煤层最大倾角达到450，使用 DY-150型采煤机落装煤， 其牵引能力达不到要求， 及时对工作面进行了缩短， 留下了倾角大的上段，即为现在的3411 上面。2、根据采煤方法、 矿山压力及其控制及现代采矿工程全书中“急倾斜煤层采煤法”3、江西涌山煤业公司急倾斜煤层采煤的经验。4、根据陶阳煤矿地测科提供的地质说明书及生产现状。四、3411上面现场状况1、我矿 3411 上面，受地质条件影响，煤层构造较复杂，采场远，坡度大，变化异常。2、工作面送料道掘出时间较长，锚网支护，其上帮内挤严重，部分铁丝网锈蚀后煤帮溜空，部分锚杆不起作用。3、上下两巷沿煤层伪倾斜布置，上山掘进。受巷道所限，工作面俯采，局部最大俯采角度 25 度。4、工作面切眼已经掘出， 切眼与运输巷夹角 35 度，顺切眼方向工作面倾角2037度，俯采角度 2535度。5、受采场接续影响，对现有采场改造已不现实，为保证采场接续，并能使该面安全回采，必须选择一个切实可行的符合现场实际的采煤方法。五、3411上工作面开采方案的选择比较我们根据现场实际情况， 经多方论证并查找了有关资料， 在提出了几个回采方案的基础上，重点在工作面残采和炮采方面进行了分析比较1、工作面布置成残采特点：利用现有的切眼， 并重新布置残采峒， 进采峒多，出炭少，影响采场接续。占用设备较多，工序复杂。进采峒多，通风、人员不便于管理，工作环境差。撤、安设备频繁，效率低。此种开采方法，巷道布置灵活。2、工作面布置成长壁炮采，人工爆破落煤、装煤，SGB-150C 型刮板输送机运煤。特点：占用设备少，全风压供风，工作环境好。出炭比较集中，人员便于组织和管理，易出现高效益。煤炭回采率高，便于下分层布置，提高矿井服务年限。此种开采方法，输送机防滑困难，工作面布置不灵活。3、工作面布置成炮采，人工爆破落煤、装煤，自滑搪瓷溜槽运煤。特点：工作面不占用设备，节约用电。全风压供风，工作环境好。煤炭回采率高，便于下分层布置，提高矿井服务年限。使用自滑溜槽，煤炭分段外运不集中，不埋机头。自滑溜槽轻便，拆装方便，用途广此种开采方法的缺点：一是工作地点集中，不便于提高工作效率，产量低。二是人员频繁在面前安设溜槽，易出现人身安全事故。三是煤炭自滑速度慢，出炭有难度。四是目前矿上无自滑搪瓷溜槽，需重新购买。根据以上分析比较， 确定采用第二种采煤方法， 即： 工作面布置成长壁炮采，人工爆破落煤、装煤， SGB-150C 型刮板输送机运煤。六、3411上面开采方法( 一) 、生产工艺：工作面生产采用全部垮落法管理顶板，实行见四回一， 使用侧式供水电煤钻打眼爆破落煤、超前予挂顶梁、窜钢梁。采取人工攉煤出炭的方式，自上而下移溜支柱、回柱。工作面炮眼布置为五花眼，眼距0.8m，眼深 1.2m。装药量：顶眼 2 块/ 眼，中眼 2 块/ 眼，底眼 3 块/ 眼，顶眼位置在顶板以下0.6m，角度略向下扎，底眼紧贴溜槽上沿，按俯采角度向下打眼。放炮按照由下而上的顺序，顶板较好时，一次拉炮长度不超过10 米，顶板较差时，要放完一对炮，支护好顶板后，再放下一对炮。 每作业段间隔距离不低于20 米，每 10 米之间放炮后及时设置防滚插板，防滚插板设在炮道内，过煤高度300mm 。当工作面放炮后，每隔10m处，支护完顶板，清理出柱窝，在煤壁跟打好贴帮柱，将防滚插板安在贴帮柱与第一排单柱间， 上边用小链子绕单柱一周固定牢固，然后段与段之间进入面前作业。段与段之间在人行道内利用设置的挡板卡防止滚矸，挡卡现场制作方法是采用两块 1.5 米长的板棚用口扒将板棚联在一起，挡卡高度在0.4 米左右。各段攉煤时，要首先敲帮问顶，摘落活煤危矸，破碎大块煤，然后一人站在人行道中负责监护，另两人攉煤，攉煤按照自上而下的顺序，两人间隔23m的距离，清出面前实底后，要及时支设贴帮柱和临时柱。开输送机时，拉起小插板，不开输送机时，落下小插板。工作面支柱全部拴绳，绳子用直径2 分钢丝绳， 20 米一根，每段准备一根1.5 米长把工具，前头弯成回梁钩, 后头焊接上圆环，不用时吊挂好，防止自滑伤人。用回梁钩回柱梁，回顶梁时钩住梁尾，后端以相临上方第二棵牢固支柱作为支点， 麻绳绕柱一圈， 人工拉住， 防止顶梁砸落后下窜伤人；回柱时，将待回支柱用回梁钩子钩住柱把手，后端以相临上方第二棵牢固支柱作为支点，麻绳绕柱一圈，人工拉住。面上及两巷各备用一部分小梯子，小杆制作（宽厚长： 40mm 60mm 1200mm ） ，人行梯横木间隔 0.7m一根，不用时竖放在两巷中， 用时联接在人行道中， 梯子用小链子拴在两旁立柱上，便于行人和运料。顶梁之上沿工作面倾斜方向铺设铺设矿用塑料网，顶梁前端预留0.1 0.15m宽的网边，以便于下循环联网，塑料网随工作面回柱放顶自行下落，以起到护顶、挡矸的作用，为防止大倾角时顶梁滑动，网下使用规格10mm 长宽1.0 0.3m搪柴帘，每循环每架档背2 根刹顶。工作面回采工艺流程为：打眼装放炮（铺网）挂梁临时支护攉煤出炭移输送机支柱回柱放顶。( 二)、工作面初采期间和周压期间的顶板管理工作面采高 1.82.0m，使用 DZ22型单体液压支柱配合1.0m 铰接顶梁，正悬臂齐梁直线柱，见四回一。面后支设单排密集，单排切柱，支柱迎山角（）按面坡度角（ ）的 1/41/5 ，即=（1/41/5 ）；若工作面坡度大于30 度时，按=1/5，工作面坡度小于30度时，按=1/4，柱距 0.7m，排距 1.0m。初采期间面后特殊支护支丛柱或戗棚，丛柱间距中 - 中 8m一组，即在新放顶线连续 3 架顶梁下各支两棵单柱， 共 9 棵支柱。靠放顶线一棵支柱柱顶距正规柱柱顶 0.1m，第二棵支柱柱顶距第一棵支柱柱顶0.1m，切力均匀，每米 50mm ，第二棵支柱柱底与前排支柱间距不小于0.5m。戗棚每隔 2 个顶梁档一架，未支戗棚的顶梁下支设切柱戗棚采用2m板棚。戗棚一棚托三梁，一棚三柱。戗棚紧靠正规支柱， 戗柱支在戗棚与顶梁的十字交叉处，支柱迎山有力同正规柱， 切力同切柱。密集柱每档一棵，作为面上循环支柱使用，若顶板较好，推采中压力较大时，可改为 “见五回一 “。面后支设三角式丛柱或戗棚，即在放顶线排上和末前排分别加设戗棚或丛柱， 三角式布置， 以抵抗顶板的压力。 采空区冒落高度普遍不小于 1.5 倍采高，局部悬顶和冒落高度不充分 （25）m2，用丛柱加强支护，超过的要立即采取强制放顶措施。及时补充强制放顶措施。工作面初压过后， 工作面改为 “见四回一 “ ， 趄柱每架顶梁下一棵， 去除丛柱，保留戗棚。 工作面顶板破碎时， 要采取炮采超前挂梁方式， 顶梁圆肖扁肖等固定牢固，柱顶背实，严禁出现大档及卡脖倒悬顶梁等现象。（三）工作面上下端头支护工作面上下端头分别使用四对八根4.2m 长钢梁支护顶板，一梁三柱。钢梁对与对间距 1.0m，每对根与根间距0.3m，超前工作面 1m 。两根钢梁交替前移，每根长钢梁前移后要及时倒挂顶梁到放顶线，并打好每架顶梁下一棵支柱， 顶梁与钢梁胶结使用，放顶线每档内支一棵密集柱，长钢梁下支柱初撑力不低于90KN 。上下端头长钢梁平行于两巷使用， 面上顶梁与钢梁形成的三角空顶处要及时加密柱档，支设双梁双柱（顶梁铰接使用）或套支型钢梁。（四） 、送料道、运中巷的超前支护工作面上下两巷均超前加强支护不少于30m ，送料道采用两排支柱、两路顶梁的支护形式，靠巷道两帮支设的两路柱梁距两帮不大于0.5m，人行道净宽度不低于 1m ，不大于 1.4m，运中巷采用三排支柱、三路顶梁的支护方式，分别靠输送机档板一路，靠上、下两帮各一路，人行道宽度不小于0.7m。两巷超前支护柱距不大于 1.0m，初撑力不低于50KN 。超前支护以 2.2m（2.5m 或 2.8m）支柱为主，局部较高处使用2.8m 支柱或打顶垛降低高度支护， 支柱要穿好铁鞋， 并掌握好走向及倾向方向迎山，初撑力不低于 50KN ；超前支护范围内净高不低于1.6m，人行道净宽不低于0.7m，支柱要拴好绳。巷道局部顶板破碎地段支柱要迎山有力，局部破碎及不平处用木垛料、小杆及方座背料足顶。工作面出口处，人行道要畅通。巷护工要三人协同作业， 挂梁支柱时必须使用回梁钩防止柱梁下滑伤人，支柱时要 3 人协同进行作业， 一人专门扶柱； 一人使用回梁钩， 协助扶柱人员掌握安全，另一人用注液枪清洗注液阀嘴，然后将注液枪卡套卡紧注液阀，开动手把均匀供液升柱， 支柱后及时拴 2分钢丝绳以防倒柱伤人， 支一棵拴一棵， 支柱全部拴绳防倒。两巷超前支护以外，两帮破网溜空、垂网，锚杆不起作用及较高地段，由巷修工区负责提前维护处理。（五） 、生产中存在的安全问题面坡度大约在 30 52 左右，支柱迎山角较难掌握，迎山角大，支柱支不住（底脚滑）；迎山角小，对顶板支护不好，压力较大时造成推垮面。面坡度大， 面前打眼工作时， 上方滚煤矸易伤人， 可制作 1.2m0.5m （或1.5m0.4m ）挡煤板，在人行道及材料道每隔10m设一道，以防大块煤矸滚下伤人。或每打眼 10m向下移动一次。面放炮限制长度规定。一次拉炮较多，煤矸顺溜子滚下，易埋下出口，这时放炮长度一次应拉2m ，防煤矸下落埋出口，影响通风、运输和行人安全。工作面坡度大，人员在面上行走困难，脚下需设横杆，柱上拴柱绳，便于抓住上攀。面坡度大，支柱拴绳，抱柱困难，人员站立不稳，万一滑倒，易下窜倒下的支柱顶梁伤人。坡度大，溜头溜尾双压柱不能满足安全要求时，要改造溜头、溜尾设置，各打四棵压、切柱面前生产中，如发生片帮，煤矸下滑，易造成