厚煤层综放工作面端头三角煤回收工艺研究与应用

厚煤层综放工作面端头三角煤回收工艺研究与应用

杨利利

（河南焦煤能源有限公司 九里山矿，河南 焦作  454350  ）

摘要: 端头三角煤回收属于复杂回采工艺，需要客观条件符合回收要求，同时还要制定完善的回收方案。为有效回收上端头底部三角煤，提高工作面回采率，增加工作面服务年限，缓解矿井接替紧张程度，提高企业效益，通过方案设计和优化，提高了工作面回采率，增加了工作面服务年限，缓解矿井接替紧张程度，提高企业效益。

关键词：厚煤层综放工作面端头三角煤回收

一、项目实施背景

（一）矿井概况

九里山矿西距焦作市18km，矿井地理坐标为：东经113º23′～113º26′，北纬39º17′～39º21′，行政区属焦作市管辖。井田东西走向长约5.5km，南北倾向宽约3.4km。矿井总面积为18.60km2。 开采二1煤层标高-40～-800m。

（二）工作面概况

东二综放工作面位于九里山矿15采区，东二工作面北紧邻11091工作面、13101工作面（均已回采结束），西邻工业广场保安煤柱，南邻东四工作面（已回采结束），东至一五采区下山保安煤柱。标高最高-196.05m，最低-239.16m；走向长度485.4m，倾向长度152m，回采面积约74205m2。

（三）项目实施背景

东二综放工作面运输巷及回风巷均为沿空留巷巷道，受该因素影响东二综放工作面上、下巷受压较大，致使两巷顶板破碎，造成三角煤丢煤量较多。首先通过对两巷顶板及帮部补强支护后进行挖底，保证两巷巷高达到4m；其次采用对上巷下帮及下巷上帮注水泥浆方法对东二工作面超前煤体进行加固后进行挖底绞架，确保工作面均沿底回采。

（1）采煤方法

东二综放工作面采用单一走向长壁采煤法，综合机械化放顶煤工艺。本工作面采取双向割煤，整套回采工艺为：采煤机破煤、装煤（放顶煤）；刮板输送机、转载机、带式输送机运煤；液压支架支护顶板，采用全部垮落法处理采空区顶板。

工作面开始回采后，要及时调整架向。支架推出切眼后，工作面大槽开始下扎，支架开始下钻托煤，待支架和输送机落至煤层底板上后开始沿底板回采，待初次来压后开始放顶煤。

（2）工作面正规循环生产能力

工作面采用多循环，循环进尺0.6m，每日按4个循环组织生产，每月生产时间按30天计算，月均产量58800（t）。

二、实施内容

（一）施工概况

九里山矿东二工作面设计为综采放顶煤工作面，设计采高2.6m，综采放顶煤支架型号为8600/20/32D，下端头采取沿顶回采的施工方案，若上端头同样采取沿顶回采的施工方案，则丢煤较多，为有效回收上端头底部三角煤，提高工作面回采率，增加工作面服务年限，缓解矿井接替紧张程度，提高企业效益，通过方案设计和优化，对上端头底部三角煤回收进行试验，经现场试验，目前已顺利实现上端头底部三角灭全部回收的目的，促进了矿井高产高效的生产。

端头三角煤回收属于复杂回采工艺，需要客观条件符合回收要求，同时还要制定完善的回收方案。九里山矿二1煤层硬度f=0.6，在托煤回采方面较为困难，为有效回收上端头三角煤，需要对煤层采取加固措施，达到托煤要求才能进行托煤回收底煤的施工。具体施工工艺为：回采前对回风巷下帮煤墙进行加强支护，在原有一列锚索托梁的基础上增加一列锚索托梁，施工的锚索托梁距顶板1.5m，然后对煤墙进行喷浆封闭，分别距顶板1.0m和1.5m布置三花注浆孔，孔深4.0m，封孔深度1.8m，之后对煤墙注入水泥浆加固。在煤墙达到托煤强度要求后，将工作面上段沿顶回采的液压支架和前后部刮板输送机进行钻底作业，每个作业循环钻底深度为0.2m，待液压支架和前部刮板输送机距离煤层底板时停止钻底，之后保持该状态正常推进；

（二）施工方案

受断层影响，回风巷支护形式有两种类型，一种工钢棚支护，一种锚网索支护，现将两种不同支护形式下的端头三角煤回收施工方案罗列如下：

1、工钢棚支护巷道端头三角煤回收施工方案

工作面托煤正常回采后，上部液压支架及刮板输送机开始进行钻底作业，每个作业循环钻底深度约0.2m，待钻底深度超过1.0m时，开始对上端头及回风巷进行搭杆绞架及落地作业。

（1）东二工作面回风巷挖底，每次超前挖底长度不超过5m，挖底后必须保证丢0.5m底煤，确保后槽槽尾电机与支架后尾梁保证有效安全距离。

（2）挖底后及时对两帮裸露煤体采用φ17.8mm×3500mm锚索配合钢筋梯+钢筋网塑编网裱褙进行支护，锚索间排距800mm×900mm。

（3）顶板加固后，工作面取消两巷及端头其它支护形式。

2.绞架方案

（1）东二工作面回风巷进行挖底，挖底后及时对两帮裸露煤体进行打锚杆进行支护。

（2）针对挖底后的巷道顶板进行绞架工作。

（3）绞架后，绞架以外距上帮打设两列信号柱；绞架下方在上、下帮锚索梁下打设点柱。

（4）每次挖底长度约为5m，呈缓坡进行施工，由上端头挖底约3m高后。

2、锚网索支护巷道端头三角煤回收方案

工作面托煤正常回采后，上部液压支架及刮板输送机开始进行钻底作业，每个作业循环钻底深度约0.2m，待钻底深度超过1.0m时，开始对上端头及回风巷进行搭杆绞架及落地作业。超前工作面10m距离，对巷道直接进行落底，裸露的巷帮采取锚杆配合塑料网进行支护，帮部锚杆规格：

Φ18mm×1800mm普通螺纹钢锚杆，锚杆垂直煤墙打设，与水平夹角为-20°，允许偏差2°，锚杆托盘规格：120mm×120mm×8mm，使用钢筋梯配合塑编网进行裱褙，锚杆外露长度为10～100mm（指螺帽外）。每根锚杆使用2支树脂锚固剂锚固(其中：孔底1支锚固剂型号为MSCKb2340，另外1支锚固剂型号为MSZ2340），帮锚杆锚固力设计值为64kN（16MPa），帮锚杆扭矩设计值120N·m。当巷道压力较大时，补打一列锚索梁进行加强支护，锚索安装时，每根锚索要用6支树脂锚固剂锚固(孔底3支锚固剂型号为MSCKb2340，另外3支锚固剂型号为MSZ2340），搅拌时要均匀、迅速，使其在有效时间内凝固。巷道落底一次落到矸底，每次挖底长度约为5m，呈缓坡进行施工，由上端头挖底约3m高后，将端头底煤回收干净。

三、创新点

1.对软分层煤体进行了注浆加固，使原本处于松散状态无法托住的煤层形成一个整体，强度达到可被托住的程度，有效的解决了上端头托煤回采回收端头三角煤期间顶板管理的难题。

2.回风巷落底长度达到20m，出煤是制约落底的主要因素，因此在回风巷落底过程中，加工有槽底封闭的倒拉牛式30B槽，直接搭接到工作面前部刮板输送机上，对工作面上端头前方20m范围内的底板进行落底，降低了人工落底出煤困难的问题。

3.回风巷断层附近的巷道支护形式和正巷其他地段巷道支护形式不同，针对不同的巷道支护形式，制定了不同的施工方案，解决了不同形式下端头三角煤回收的可行性方案，并经现场试验，两种方案能够达到端头三角煤的回收目的，可进行推广。

四、效益评价

经计算工作面每采一刀煤能多减少三角煤原煤损失16.65吨，按照原煤售价1000元/吨，每回采一刀煤能增加营业收入16650元，工作面上部约14m长（上部至少7架液压支架长度加上回风巷宽度）的三角煤得到了有效的回收，回收率达95%以上，按照煤炭价格1000元/吨计算，回收总经济价值为（14×3）/2×260××0.95×1.48×1000=767.68万元。

五、应用情况

目前该施工方案已在东二综放工作面应用并成功实施，上端头液压支架托煤厚度超过3.0m，端头原本丢掉的三角煤全部回收完毕，提高了煤炭资源回收率。实践证明，该工艺技术可行，不仅提高煤炭资源的采出率，缓解了生产接替，同时，也带来了可观的经济效益，并总结出了成熟经验，为今后工作面三角煤回采提供了参考和借鉴。

作者简介：杨利利、1975.4、男、汉、籍贯：安徽宿州、本科、毕业于河南理工大学 采矿专业、工程师