大倾角薄煤层工作面走向长壁回采工艺

大倾角薄煤层工作面走向长壁回采工艺

郭跃华

七台河市茄子河煤炭实业有限责任公司

摘要：社会经济发展水平不断提升促进了煤矿资源需求量提升，促进开采效率提升以及经济效益提高成为煤矿开采重点。薄煤层采煤工作面开采难度较高，关系着煤矿整体工作质量与开采水平的提升，促进薄煤层开采能力提升有利于减少资源浪费、提高煤矿开采安全性。煤矿开采技术的发展给薄煤层开采带来新的工艺，回采技术能够为薄煤层开采带来更高经济效益，对大倾角薄煤层工作面安全性有较高保证，具有促进煤矿资源利用率提升、减少损耗的作用。本文针对大倾角薄煤层工作面中存在的安全问题进行分析，提出有效解决措施，为回采工艺完善提供参考。

关键词：薄煤层；大倾角工作面；走向长壁回采

大倾角工作面是我国重要煤炭开采资源，在煤炭开采中占据主要地位，随着开采技术进步其开采量逐渐提升，但由于大倾角薄煤层工作面开采环境复杂，在实际操作过程中阻碍了开采工作的顺利进行，存在一定安全隐患，为了保证开采安全、提高开采效率、促进开采环境提升，获得更多经济效益，需要寻找更高效便捷的开采方式。长壁回采工艺的应用能够有效解决以上问题，为煤炭开采经济效益提高提供条件，从而满足社会生产生活对煤炭资源的需求。以下将对走向长壁回采工艺操作特点进行探讨，讨论具体应用方式并为其质量控制提出建议，为大倾角薄煤层工作面中走向长壁回采工艺的进一步应用提供帮助。

一、大倾角薄煤层工作面概述

大倾角工作面是指煤层埋藏倾角在35度与55度之间且处于煤层自然倾角的最大稳定状态，这种状态下的煤矿开采具有较大难度，一旦出现操作不当问题，就会导致开采操作中出现煤层滑落现象，给开采工作带来安全隐患。处于大倾角状态下的薄煤层开采环境更加具有难度，但由于我国煤炭需求量增加，为了缓解煤炭资源压力，面对占总煤矿资源15%以上储量的大倾角薄煤层工作面，需要运用科学合理操作技术进行开采。目前我国大倾角薄煤层工作面已经成为煤矿开采主要来源，随着开采技术不断完善，其开采量始终呈现上升趋势。

二、走向长壁回采工艺

长壁采煤法是大倾角工作面中常用采煤方式，根据操作方向不同，一般分为倾斜长壁采煤法与走向长壁采煤法。倾斜长壁采煤法在工作过程中沿煤层走向进行布置，沿倾斜方向进行推进；走向长壁采煤法则沿煤层倾斜方向布置，沿煤层走向推进，根据开采煤层厚度不同可分为整层开发以及倾斜分层走向。大倾角薄煤层工作面开采通常使用走向长壁采煤法中的整层开发。

三、实际施工概况

以华北地区某煤矿开采区域为例，工作面为东三采区B煤第一个工作面，该区域地面位置为沛城镇居民区。工作面上部为-185总回风巷，下部为未开发区，西部为采空区及F10大断层，东部为未开发区。地面标高为37.3米，B煤平均为3.4米，平均倾角49°，煤层硬度f=2~3，结构简单，瓦期含量低，自燃发火倾向二级，煤尘具有爆炸性。

1.矿压观测资料及支护设计

1.1矿压观测资料

1.1.1根据煤层的冲击倾向分析确定冲击地压的影响范围和程度

根据中国矿业大学提供的煤样冲击倾向性指数的测定结果，对照《中华人民共和国行业标准》MT/T174-2000，经实验测得：东三采区的煤样的弹性能指数WET=2.0、冲击性能指数KE=2.13、动态破坏时间DT=83ms，东三采区的煤样的冲击倾向性为弱冲击倾向。

1.1.2同煤层临近采区的矿压资料

根据沛城煤矿矿已开采过的东二采区的B层煤7121、7123等工作面有相同的顶底板岩性和煤层赋存条件，结合7131工作面两巷及切眼掘进期间矿压资料观测，预计该面的矿压数据预计如下：该工作面无伪顶，直接顶为粉砂岩，厚度2.03m，灰黑色，致密，上部微含砂，下部含炭质和植物化石碎片。老顶为中砂岩，厚11.26m，致密、坚硬、以石英为主，硅质胶结，颗粒较粗，见凌铁矿细粒条带，见擦痕及碳纹，张裂隙发育，呈水平及断续状层理。顶板类别为Ⅲ级3类，整体不易形成悬臂，但由于煤层平均厚3.4m,工作面采高2.2m，尚有平均1.2m煤层充填采空区，直接顶随顶煤冒落，因此，周期来压不明显。预计老顶初次来压步距为35m，周期来压步距为10～15m。

1.2支护控制设计

1.2.1工作面6倍采高顶板岩性分析

7131工作面6倍采高顶板岩性；该工作面直接顶为2.03m粉砂岩，老顶为11.26m的中砂岩，根据临近采区7121、7123工作面回采期间顶板垮落情况，直接顶随工作面的推进自行垮落；老顶为“Ⅲ级3类”顶板，随工作面推进约10～12m垮落。

1.2.2确定支护密度

工作面设计采高2.2m,基本支护采用DW25―250/100型单体液压支柱配HDJA－1000型金属铰接顶梁。

a根据顶板冒落高度分析，计算单体承受的来压强度：

Pt=9.8×h×r×k=9.8×2.2×2.4×6=310.5KN/?

式中:Pt―工作面合理的支柱强度；h―采高m；r―顶板岩石重力密度t/m3、一般可取2.4/m3；K―工作面支柱应该支护的上覆岩层厚度与采高比，一般为4～8倍，应根据具体情况合理选用取6倍。

b支柱实际有效支撑能力：

Rt=KgKbKaKnKzRb=0.99×0.92×1×1×0.95×250=216.3KN

Kg―工作系数；Kb―不均匀系数；Ka―倾角系数；Kn―采高系数；Kz―增阻系数；Rb―支柱额定工作阻力。

c顶板周期来压时对支护密度的要求：

N=Pt/Rt=310.5KN/?／216.3KN=1.435根/?

因为排距为1m，柱距即为1&pide;1.44=0.70m

单体液压支柱的初撑力P0为11.6MPa,根据沛城煤矿长壁回采工作面的支护经验和以上计算结果,由于铰接顶梁的长度为1000mm，即按排距为1000mm，误差为±100?，柱距为650mm，误差为0～-100mm设计,则大于计算支护密度满足安全生产需要,故该面选择柱距650mm。

2.回采工艺

该工作面采用走向长壁后退式采煤法，爆破落煤，对松散易片帮地点，采用手镐落煤，炮眼的布置为五花眼，爆破后落煤自动滑下，区段运输巷采用SGB420/30型刮板运输机运输；工作面采用一梁一柱齐梁直线柱走向棚支护。选用DW25―250/100型单体液压支柱配HDJA－1000型金属铰接顶；采用人工放顶，全部垮落法处理采空区。

3.回采关键技术

3.1增加支护强度

3.1.1工作面两端头各支设一个木垛，其余地段每间隔5m支设一组丛柱（丛柱每组4棵支柱，上部采用交接顶梁）。

3.1.2工作面倾斜方向在采空区侧第一排支柱老塘侧梁下布置一排首尾相接的倾斜架棚（架棚采用长2.0m，厚90mm的高分子架棚梁）。

3.1.3工作面两端头支护:工作面6棚超前档采用双楔梁支护，4、6档管理，最大控顶距6m，最小控顶距4m，每棚使用两块弧形调角楔，工作面上下端头第一棚与巷道超前架棚支护的距离不得大于500mm。

3.2通风管理

由于煤层薄、倾角大，爆破后煤体自然下滑堵塞工作面下出口，导致风流不畅，采取工作面下出口煤壁超前推进一排，扩大下出口宽度，并且炮后及时将煤外运，解决了通风需要和人员上下安全。

4结语

随着我国煤矿资源开采压力增大以及煤矿资源需求量增多，人们逐渐将关注点放在大倾角薄煤层工作面开采上。应用走向长壁回采工艺有利于提高大倾角薄煤层开采效率，经过长时间实践经验总结，走向长壁回采工艺技术提高，保证了开采安全性，完善的开采管理制度促进了开采工作的顺利进行，在提高煤矿开采效率的同时为社会效益提升提供有利条件，是煤矿开采工作可持续发展能力的保证。

参考文献：

[1]陆宏喜,张献礼,王相洲.炮采放顶煤工作面过断层技术[J].中州煤炭,2009,(2).

[2]赵光辉,刘志国.大坡度炮采放顶煤顶板管理技术探讨[J].煤矿现代化,2008,(4).