不规则综采工作面的回采工艺与技术研究

不规则综采工作面的回采工艺与技术研究

路  奎

（贵州首黔资源开发有限公司，贵州盘州，553521）

摘要：介绍了贵州首黔资源开发有限公司盘县杨山煤矿11采区1118201综采工作面在布置过程中，本着避开采空区、多圈面、减少邻近区域边角煤损失的前提下，通过对综采工作面巷道进行不规则布置，确保综采工作面圈面时邻近区域不遗留边角煤；同时对回采工艺进行改进，消除巷道不规则布置带来的隐患和问题，从而确保综采工作面安全、高效回采。在回采期间对边角煤进行回收，能有效降低边角煤损失，达到提高边角煤采出率的目的，对存在类似生产条件的矿井具有借鉴意义。

关键词 ：邻近区域边角煤；综采工作面；不规则布置；缩面回采工艺

作者简介：路奎，生于1990年5月-，贵州盘州人，2011年07月毕业于河南科技学院环境科学专业，本科学历；2021年07月毕业于贵州大学采矿工程专业（函授），现任贵州首黔资源开发有限公司盘县杨山煤矿技术科副科长，工程师。

０ 引言  煤炭资源是国家的宝贵财富，作为一种常规能源，同时也是重要的战略资源，它广泛应用于钢铁、电力、化工等工业生产及居民生活领域。煤炭资源作为一种不可再生的资源，其储量随着开采的进行会越来越少，因此对于煤炭资源应倍加珍惜。作为煤炭企业，如何有效回收煤炭资源，降低资源损失，提高企业经济效益和社会效益，也是多年来追求的目标。随着科学技术的进步，当前矿井的煤炭资源采出率得到了较大提升，但是仍然存在一些薄弱环节，这其中比较突出的就是边角煤的采出率仍然较低，特别是在采用综合机械化采煤工艺的矿井，表现得尤为明显。当前矿井为了提高生产效率，都在大力推进综合机械化采煤工艺，尽可能地布置综采工作面，由于综采工作面设备多且尺寸较大，回采期间较难进行安装和回撤。为避免回采期间因工作面切眼长度变化造成设备变动，相应对综采工作面巷道布置要求较高，需采取巷道与切眼直交的切块正规布置方式，不过由于井下煤层赋存条件复杂，局部开采情况不清等问题，采用切块方式布置工作面时，很容易在切块区域外形成边角煤，会造成较大的边角煤损失。特别是针对我矿开采历史悠久，局部开采情况不清等问题，如能采取措施，将局部未开采的边角煤进行回收，则对提高矿井的煤炭资源采出率有极大的促进作用。

１ 矿井生产条件概况

杨山煤矿始建于1995年，建设规模为3万t/a，2005年六盘水市下发市煤行规字〔2005〕39号文件同意杨山煤矿进行技改扩能，建设规模为9万t/a。2010年贵州省能源局下发黔能源〔2010〕263号文件，同意杨山煤矿矿井生产能力由9万t/a技改为30万t/a，2013年完成技改。2016年8月矿井进行技术性停产，2019年4月复工，在部分生产技术资料保存不完整，局部开采情况不清的情况下，进行残余资源末采，给布置综采工作面带来了一定的难题。

杨山煤矿位于六盘水市盘州市羊场乡，矿区位于土城向斜北翼东段，为一单斜构造。井田范围内老窑开采历史悠久，多沿煤层露头线分布，以斜井为主，见煤后沿煤层掘进。根据原杨山煤矿17、18号煤层开采情况说明，矿区范围内上山北翼、F25断层东部的181号煤层大部分已经采空，17号煤层已经开采部分资源；根据2010年2月《贵州省盘县羊场乡杨山煤矿资源储量核实报告》，杨山煤矿采空区主要分布在13号、17号和18号煤层。在临近采空区区域布置综采工作面时，利用正规的切块布置方式设计综采工作面，容易形成较多的边角煤。特别是在布置11采区1118201综采工作面时表现得尤为明显。工作面里段附近存在大范围不规则边角煤区域，综采工作面采用正规方式回采或布置时，会遗留较多的边角煤，且部分边角煤后期难以回收。具体情况如图１所示。

图1  1118201综采工作面巷道布置示意

由图１可知，受采空区的影响，按正规的切块方式来布置综采工作面，会造成煤炭资源的浪费，从而在11采区1118201运输巷掘进过程中进行改造，来回收边角煤，提高煤炭资源的回收率，减少边角煤的损失。

２ 实施方案

以往矿井综采工作面均使用绞车配合轨道进行辅助运输，受轨道铺设范围、巷道空间限制，工作面回采期间如液压支架这样的大型设备安装、回撤都比较困难。为改进这一问题，杨山煤矿大力推广应用了单轨吊运输系统。实践证明，单轨吊车本机截面小，巷道断面空间利用率高；可用于平巷和斜巷的连续不转载运输，其运送载荷不受底板条件限制，可在各种竖曲线、平曲线及复杂曲线运行；可完成从采区车场直至工作面不经转载的辅助运输，可用于把主要运输大巷和采区巷道连在一起的辅助运输作业。本机驱动单轨吊运行灵活，一台可多岔道多支线直达运输，运行阻力小，效率高，用人少，能直接进入工作面；自动起吊，装卸方便，劳动强度低；保护齐全，制动可靠；投资和维护费用较低。使用柴油机牵引，灵活性好，运距不受限制，可以把人员、材料及设备运送到任何需要的地方，爬坡能力强，最大倾角柴油机车可达30°。单轨吊运输系统可以大大降低回采期间工作面大型设备安装、回撤难度。这种情况下，工作面回采期间设备安装或回撤作业不再受限，对工作面切眼长度的限制相应降低，在适宜的条件下，可以采用不规则的巷道布置方式，适当地对工作面切眼长度进行调整。

根据上述情况，结合矿实际开采情况，在多圈面、减少邻近区域边角煤损失、避开采空区范围的前提下，在1118201运输巷掘进期间进行改造，布置不规则综采工作面，来提高煤炭回采量，缓解矿井接续紧张的问题。通过改造后，采面储量由原来的12.9万吨提高到19.49万吨，提高了6.59万吨。针对不规则综采工作面的回采工艺的不同，矿制定了新的缩面回采工艺和方法，在运输巷距离改造巷10米时开始铺网上钢丝绳做好采面斜长变短（斜长由219米缩短至91米）回收下半部液压支架的准备工作，回收期间由下往上回收，全程使用单轨吊作为辅助运输，大大提高了运输方面的安全管理工作。将下半部84台液压支架回收完毕后，恢复采面刮板输送机、机组，上半部采面继续往前推进。

3  缩面回采实施关键技术

（１）设备回撤运输通道准备。为确保支架在巷道内顺利运 输，在进入缩面回采段前，根据支架尺寸及起吊、运输需求，提 前对运输沿线设施进行调整，保证回收线路上单轨吊梁两侧有效宽度均不低于0.8m，单轨吊梁下有效高度不低于2.6m。

（２）工作面推进方式。根据巷道相对位置关系，确定工作面缩面回采期间的推进方式为使工作面切眼与回风巷保持近似垂直推进，在运输巷距离改造巷10米时开始铺网上钢丝绳做好采面斜长变短（斜长由219米缩短至91米）回收下半部液压支架的准备工作，回收期间由下往上回收。

（３）工作面设备拆除施工方案。①设备回收顺序：采面刮板输送机机尾→采煤机→采面刮板输送机大链→采面刮板输送机中部槽、电缆架→采面刮板输送机机头→液压支架→绞车→上、下巷支护。其中破碎机、转载机拆至1118201运输巷外段使用。②工作面推进距缩面位置2.4m时，割煤一排采用前探梁控制顶板，将支架拉抵至煤壁，然后将支架与刮板输送机解体，采用单体柱推移刮板输送机继续割煤、铺网，支架与刮板输送机解体后割第一刀煤时，每台支架打开前探梁伸至煤壁对顶板进行支护。③割第二刀煤时，在每台支架顶梁上用两根工字钢安设在铁丝网的下方，一端搭在支架顶梁上，另一端伸至煤壁用单体柱打设走向托棚进行支护，并保证接顶严实。④工作面支架回收前，必须沿煤壁铺设2趟直径为12英寸的引风管，每节长6m，每节引风管之间采用法兰盘连接，法兰盘上的螺丝上齐上紧。引风管必须先接至待回收支架位置的前方，随着采面回收向上铺设，引风管里面不能进碴，并根据现场顶板情况，打设木垛或木顶柱保护引风管，保证引风管正常通风。⑤回收1#架前，先在采面下出口打设好3组（6个）木垛，木垛打设呈“井”字型。抽出1#架后在1#架位置采用单体柱配合工字钢打设4组托棚，确保一梁三柱，排距800mm，可根据现场顶板实际暴露宽度情况及时调整支护形式。待托棚打设好后再回收2#架,2#架抽出后在2#架位置打设4组托棚，采面支架抽出后，回收支护顶板的工字钢和单体柱前必须在工字钢两侧各打一组木垛，待其打设好后才能对工字钢和单体柱进行回收。⑥待采面下半部84台液压支架全部回收完毕后，恢复采面刮板输送机、机组，上半部采面继续往前回采。

４ 实施效果

（1）多圈面、减少邻近区域边角煤损失、避开采空区范围，布置不规则综采工作面，来提高煤炭回采量，缓解矿井接续紧张的问题。通过改造后，采面储量由原来的12.9万吨提高到19.49万吨，提高了6.59万吨。

（2）针对不规则综采工作面的回采工艺的不同，矿制定了新的回采工艺和方法，在运输巷距离改造巷10米时开始铺网上钢丝绳做好采面斜长变短（斜长由219米缩短至91米）回收下半部液压支架的准备工作，回收期间由下往上回收，全程使用单轨吊作为辅助运输，大大提高了运输方面的安全管理工作。

（3）将下半部84台液压支架回收完毕后，恢复采面刮板输送机、机组，上半部采面继续往前推进。

（4）在回采过程中，遇到了过老巷、过断层等顶板破碎带，矿制定了安全技术措施，边维护边推进，保证了安全高效推进。

（5）在综采工作面回采期间对邻近区域边角煤进行回收，能有效降低边角煤损失，达到提高边角煤采出率的目的，对存在类似生产条件的矿井具有借鉴意义。

（6）在保证安全、环保的前提下，多产生经济效益4242.2万元。

５ 结语

该方案能够有效解决综采工作面因受开采条件影响，巷道 正规布置受限时，而导致的边角煤遗留较多的问题，在保证工作 面正常生产的同时，提高边角煤的采出率，降低煤炭资源损失， 能够产生巨大的经济效益和社会效益，对存在类似生产条件的 矿井，具有很好的借鉴意义和较大的推广前景。

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