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1、复杂地质条件下大采高综采工作面安全高效回采实践韩建锋山西晋城煤业集团寺河矿综采一队 山西 晋城 048205【摘要】 寺河矿3303工作面走向长为3621米,倾向长为249.68米，煤层平均厚度为6.4米，倾角110。回采过程中遇建矿以来最大的地质构造，由顶板冲刷、破碎煤、软煤、断层组成的复合地质构造带，沿走向共影响1728.7米，倾向影响50多米。回采过程中软煤带瓦斯涌出量大，频繁超限断电；矸体硬度高，采煤机截割不动；底部松软，顶板破碎，支架失稳倾倒等一系列技术难题，通过不断的实践总结，采取有效的措施，取得了较好的效果,为大采高综采工作面过类似复杂地质构造提供了参考依据。【关键词】大采高综采
2、 复杂地质条件 安全高效1 前言寺河矿井是煤炭工业“九五”计划和2010年远景目标中重点建设的八大矿井之一，设计能力为400万吨/年。1996年12月正式开工建设，2002年11月8日正式投产。经过技术改造，2006年矿井生产能力复核为1080万吨/年。寺河矿是原国家计委批准的九五期间国家重点建设项目， 6.2m大采高技术处于世界领先地位，是国内唯一一座高瓦斯条件下开采的千万吨级大型现代化矿井。在大采高国产化方面，走在了全国的前列，在高瓦斯等复杂地质条件下，走出了一条高产高效之路。2构造概况3303工作面走向长为3621米，其中受构造影响1728.7米，共遇2段由顶板冲刷、破碎煤、软煤、断层组
3、成的复合地质构造带，具体情况如下：构造一：工作面回采至25米时距机尾50米左右揭露一冲刷构造带，该构造沿走向从机尾逐渐向机头方向移窜，局部煤层变薄到1m左右，底板隆起，软煤发育，瓦斯涌出量大，频繁超限断电；且矸体硬度高，采煤机无法截割通过；局部顶板破碎，底部软煤，支架出现倒架，咬死现象，共影响回采621米（如图1所示）。图1：构造一平面图 图2：构造一剖面图构造二：工作面推进至1774米处遇到冲刷带二，该冲刷带沿走向影响回采1107.7米，倾向最大56米。受此冲刷影响, 局部区域底板隆起，煤层出现尖灭，回采过程中煤壁片帮严重，顶板破碎，局部矸体较硬，出现矸石无法通过破碎机，卡赌运输系统，设备磨
4、损严重等等现象（如图四）。图三：构造二平面图图四：构造二剖面图3 制定方案与技术措施为保证工作面构造区安全有序的推进，矿研究制定过构造的总体方案。结合往年过构造经验及3303工作面的实际生产地质条件，最后决定利用采煤机割矸配合矸体放震动炮，并且在软煤区打瓦斯排放孔，顺槽内施工加密瓦斯抽放孔的方法通过。详细规定了过构造的各项安全、技术、组织、管理等方法，明确了各个部门、负责人的责任划分，并对生产过程中可能遇到的问题、困难和危险源等做了较为全面的预测。为使措施能更加科学合理指导生产施工在生产过程中不断总结完善，先后对措施进行了6次补充，有力指导了整个过构造期间的安全高效生产。3.1 割煤工艺该构造
5、有不同程度的软煤，此区段煤层厚度最薄为2m，割矸最厚3.2m，在煤层变薄带附近，煤体瓦斯涌出量大，频繁出现瓦斯断电，为保证过软煤区控制瓦斯断电，制定了工作面割煤保障安全技术措施，。1、割煤过程中采煤机滚筒要伸够高，割过煤后工作面要保证煤壁平直，无伞檐，支架顶梁接顶严实。2、采煤机在构造区时，速度要控制在2m/s以下，采煤机割矸过程中，喷雾开到最大，机组司机在机组开动前必须先打开机组喷雾，并确认喷雾使用正常后方可开机，否则不得开机割煤；如果内喷雾雾化效果差，必须进行处理；割煤时利用支架接出的水管向截割点喷射，增加喷雾效果。3、在机组行至构造揭露面附近时，要控制好采高，坚持追机拉架，必要时割一架机
6、组停下来拉一架，严禁成组打护帮板。4、通风科现场瓦检工要加强对工作面的瓦斯检查，一旦工作面瓦斯涌出异常，要立即通知工作面停止生产，撤出人员，并向调度室、通风科汇报。5、要将构造揭露面留有底煤的地段要平缓过渡，严禁出现台阶、陡坡、凹坑而导致倒架、歪架，同时每次拉架时要将支架底座提起（用提底千斤或单体柱）防止支架钻底。6、工作面已通过构造的地方要逐步割到矸底上，不留底煤。7、要控制好机头、机尾推进度，避免溜子过度上窜下滑。8、为了增加采煤机的喷雾效果，在工作面每个支架上安装一趟10 的水管，在割煤期间人工向截割点洒水，一方面降低滚筒、截齿的温度，一方面扑灭截割时产生的火花。同时为了防止发生瓦斯燃烧
7、等事故的发生，将构造区每个支架配备一台干粉灭火器。9、自行设计了炮泥加工装置、炮眼吹尘装置、加长炮棍等，提高了工作效率。3.2 采高控制为了最大限度地甩掉构造，采煤机司机及时对采高进行调整，将工作面揭露构造面附近的底板适量抬起，每次抬50mm，且保证采高在4.54.8m。为防止工作面倾角过大影响机组通过，采用抬一刀平一刀或两刀的方法；不仅减少了割构造量，保证了煤机的顺利通过，而且使支架还能够处于一个相对合适的支撑高度范围，达到较好的支护效果，保证了对顶板的支护强度。当煤层厚度发生变化时，煤机司机必须及时调整采高，减少采空区遗煤，不仅有效防止上隅角瓦斯超限，消除了安全隐患，而且提高了回采率，减少
8、了资源浪费。3.3 爆破施工1、爆破施工队组每班派一名领导到现场跟班，在与矿方做好沟通的同时，做好本队伍工作人员的组织、协调工作。炮眼深度为2.22.5m和炮眼深度为1.5m两种，检修班利用检修时间施工2.5m炮眼，生产班施工1.5m炮眼。并且由综采队跟班干部、验收员现和采煤机司机根据滚筒对构造的截割难易情况，判断出构造在不同段的坚硬程度，预算出打眼放炮区域及炮孔的数量，位置，提高了爆破效率。预算出打眼数目汇报通风科，以便备足一个班所需要的炸药、雷管。2、为达到最佳的爆破效果，1.5m深炮眼每孔装药23卷， 2.22.5m深炮眼每孔装药35卷，每次起爆不超过40个炮眼。同时要根据现场矸体的硬度
9、情况，适量调整装药量，并保证满足措施要求。3、如果构造在工作面揭露长度较大，爆破施工队（准备队）每班必须至少派1524人（不包括跟班领导）到井下，分58组同时打眼，每组人数不得小于3人。4、打眼放炮时在不影响煤机更换截齿的情况下，尽量将采煤机停在打眼放炮处的机尾侧，以免大块矸石卡堵采煤机破碎机，遇有大块岩石时，严禁使用煤机破碎机强行破碎，必须停机采取爆破方式处理。5、打眼、装药时，综采一队必须现场配一名支架工，以便随时对护帮板进行必要的动作。3.4排放孔施工1、施工组织：采用90型风钻施工，干式打眼，每台钻配备作业人员为3人。 2、定眼位时，钻杆一般先垂直煤壁，慢速钻进，当钻进孔眼30mm左右
10、时，再调整钻杆角度，并逐步加快转速，进入正常钻孔作业。钻孔钻进时，要掌握好倾角和方位角，防止钻杆卡钻，断杆现象发生。施工排放孔，钻杆钻进时，要严格按防突员要求掌握好推进进度，保持大约1m/分钟的钻进速度。3、工作面施工排放孔孔径为69mm，排放孔密度为4个/m2。排放孔位置、数量：可根据现场煤体的实际情况调整排放孔的高度和数量。4、必须将排放孔内的破碎煤及软煤掏干净。5、施工靠近底板的排放孔施工前将施工区域20m范围内支架的大、小护帮板全部打到位，护帮板必须紧贴煤壁，施工前用长钎杆将活煤活矸找掉，方可施工排放孔。6、施工靠近顶板的排放孔：加工1001001700mm规格架杆，将其固定在支架立柱
11、上，施工时，在煤帮放好楼梯，将4米架板支设在架杆与楼梯之间，人员站在搭好的平台上施工，割煤时架杆不妨碍拉架，安全方便。 3.5 几个问题的解决1、处理倒架。在构造区，工作面顶底板通常都比较破碎,特别是底板有软煤区域，支架初撑力普遍不够，甚至出现支架空载。支架出现钻底，如不采取措施支架越拉越斜，形成多米诺骨牌效应，大规模的歪架就会发生，因此，底板松软的地段，在移架过程中要注意调架，防止支架钻底，验收人员加强工程质量把关，拉一次架量一次角度，对歪斜超过8的支架要采取人工强扶；调架前必须清理被调支架前后的浮煤矸块，再在支架顶梁下打设戗柱、底座上打设压柱。如果下沉侧支架底座吊起，并且前端有空隙，可在下
12、方铺顺山板梁或道木，之后降架，缓慢拉架，将架调正；也可根据现场情况采取采煤机调架，即采煤机滚筒顶住支架前梁缓慢升起将支架吊起然后拉架；或用采煤机拖架的办法调架，先将采煤机滚筒和支架前梁用764大链相连，然后利用采煤机边拖边拉。2、构造揭露区域滞后。构造区域支架底座前矸石软煤多，支架拉不到位，支架滞后，使得此区域溜槽向采空侧凹陷，使得推溜力大部分被溜槽间的挤压力抵消，形成恶型循环，使推溜更加困难。根据以上分析我们提出解决方案：第一：拉架时，先清理干净架前浮煤、矸，拉架推溜过程中，强制提底，必要时用单体柱调节；第二：割煤要刀刀对构造区域补冲一次，使该段支架时常保持超前，改善溜槽的受力状态；3、漏顶
13、处理。过构造期间曾出现机尾三角区小范围漏顶的现象，处理局部漏顶的方法关键就在于支架工拉架的顺序上。漏顶区域往返依次顺序拉架，这样会造成局部冒顶区域的不断扩大，正确的拉架顺序是先拉漏顶区域边界支护阻力较大的支架，将漏顶范围边界“锁死”，而后再拉中部漏顶区域顶梁上漏空、支护阻力为零支架，最后再拉漏顶区域内的带压支架。使漏顶范围逐刀缩小。 4、过空巷方案。方案一：过空巷期间采取留底割顶的方法。即空巷段沿底板推进，采高控制在4.5-6米左右，并且保证空巷段顶底板与32巷及工作面平缓过渡。同时必须采取空巷顶板退锚措施。方案二：过空巷期间采取留顶割底的方法。即过空巷前30米，从130#架到机尾逐步卧底，每
14、刀煤卧底不超过30mm，保证溜子倾斜度在2左右，不超过5。割底量在0.5-1米，支架前梁挑住31巷和31/32联络横川顶板，不破坏31巷顶板，保证空巷及其前后10米范围内采高控制在4.5米左右，并且32巷、工作面顶底板和空巷平缓过渡。既定方案为方案二：实际开采中发现，空巷采用木垛支护，对顶板的初撑力不够，顶板下沉量大，为保证采高，需卧底量太大，对溜槽及连接部件都有一定的损伤，存在有较大的设备运行隐患，并且割矸量大，顶板矸石较硬，必须采取割顶的方式，并且顶板上的锚索因顶板变形严重，锚索无法退下，只能采用机组割，为了防止探巷内的锚索、托盘、钢带等铁器上运输系统，每割到距空巷时，停止煤机牵引，将运输
15、机内的煤拉空，再继续向前割煤，当采煤机后滚筒离开空巷口后，停止采煤机，停电拉开隔离手把，打出护帮板，由跟班干部亲自检查确认工作环境安全以后，方可指挥人员进入运输机内拣铁器，板梁。跟班干部、安监工负责监护。铁器全部拣出以后，由跟班干部亲自检查清点确认所有人员撤出溜槽，回到支架内，方可下达开机命令。3.6 设备维护3.6.1 检修时间安排过构造期间，每天至少安排四小时的检修时间，充分利用每次打眼放炮时间，全员参与动态检修，确保了设备的正常运转，且提高了开机率。3.6.2 设备维护措施1、采煤机割矸时，司机每刀检查一次截齿和齿套，对磨损严重的截止齿及时进行更换，防磨坏齿座、损坏滚筒、摇臂等设备。2、三机检修工及刮板运输机司机加大对三机的检修力度，除每天早班对运输机刮板、压条、螺栓、链轮等进行检查外，及时进行打压试验，和对各润滑点注油，在打眼放炮时或运输机空载的情况下，刮板运输机司机必须对运输机的运行情况，进行认真观察，发现问题后及时处理，严禁设备带病运行。3、过构造期间设备磨损严重，备品备件备齐备足。期间曾多次出现运输机断链、机组行走箱坏，勾靴磨损严重事故，分析原因发现，原因之一是运输机链本身已经老化，再由于过构造设备负荷大，磨损进一步加剧，导致链条的抗拉强度降低。原因
