薄煤层普采工作面托伪顶开采技术

王鸿斌

【摘要】阐述了城山煤矿在复杂地质条件下，薄煤层托伪顶开采技术的应用，总结了薄煤层普采工作面托伪顶开采过程中的生产工艺优化方法，从而提高了生产效率和回采率，取得了良好的经济效益。

【关键词】薄煤层；托伪顶开采；高档普采；生产工艺

0.引言

城山煤矿位于鸡西煤田南部条带的东缘，矿井生产能力为120万t/a。城山煤矿处于平麻断裂及鸡密断裂之间，由于沉积盖层（中生界）受燕山构造运动影响，产生南北对扭的侧向挤压应力，在城山井田形成一个背斜和一个向斜，及张扭性为主的断裂，地质条件较复杂，断裂结构较多。

该煤层在井田范围内发育稳定，结构单一，钻孔的煤层厚度为0.61-1.65米，平均厚1.08米，全区都有层位，本井区全部发育，全井区可采，结构单一。主向斜轴两则靠近上部有一层厚0.13-0.21米泥岩，顶板粉砂岩，伪顶泥岩或煤泥岩厚0.17-0.3米，底板粉砂岩，标准离差0.27（S）。变异系数25（CV％）可采系数91（KM％）。

该煤层平均煤厚较小,顶板条件差,伪顶容易垮落,回采时困难,不仅影响工作效率和煤质,而且影响安全生产。如何实现普采工艺进行薄煤层开采安全高效生产,就成了摆在该矿面前的难题。通过实践，该矿摸索出了一套解决薄煤层高效生产和安全托伪顶开采的顶板管理方法,给煤矿带来较大的经济效益和社会效益。

1.工作面地质条件

该工作面为左一/左二巷回采工作面，工作面上部21-25m为10#C层左一采空区。工作面走向长460m，倾斜长度80m。工作面井上最高标高为184.0m；上巷井下最低标高52.7m，工作面距地表垂深236.7m。工作面煤层平均厚度0.83m。煤层上部为1.60m的伪顶，岩性为粘细砂岩。

工作面的整体构造形态为单斜，但其间有发育小规模的断层。煤层倾角总体上呈缓慢态势，西部最小倾角6°，东部的最大倾角8°，平均7°。煤层的厚度变化范围为0.75～0.90m，平均0.83m。受断层影响，煤层厚度的变化对回采有一定影响。属赋存较稳定、结构复杂的薄煤层。

工作面位于F10A与F8A之间，总体构造形态为单斜构造，局部有断层，构造比较复杂，共揭露落差大于0.5m的断层5条。局部发育煤层有变薄带。断层附近的顶板破碎，对回采有一定影响。经巷道实际揭露，未发现岩浆岩侵入体、陷落柱等。因此，从总体上看，该面的地质条件属于较复杂型。

2.工作面主要配套设备

单体液压支柱：ZD-1.0型，680根；采煤机：MG80/200BW型，1部；输送机：SGD-630/110C型，1部；乳化液泵：XRB2B型，2泵1箱；转载机：SGW-40T型，1部；胶带机：SPJ-800型，4部：SJ-80型，1部。

3.生产工艺优化

3.1优化托伪顶开采工艺

左一/左二工作面，是我矿首个在采高只有0.83m，托伪顶高档普采工作面，工作面伪顶为1.6m的粉细砂岩，在伪顶与直接顶的中间部有0.3m的煤页岩，导致工作面伪顶有脱落的可能，为了有效的控制住伪顶脱落，采取了以下措施：

(1)必须保证每个原班正常割煤达到10个循环，加快循环进度，保持顶板的完整。

(2)将工作面SGD-630/110C型运输机的电缆槽、底座拆除，以减小控顶距。

(3)将工作面支护形式变为四排五柱以加强工作面的支护强度。

(4)采机在进行割煤时，采机司机必须严格按操纵规程作业，严禁出现采机割顶的现象。

(5)在工作面周压期间将工作面的单体液压支柱全部二次加压，以确保工作面的支护强度，不使伪顶脱落。

通过优化托伪顶开采工艺，2009年7月在工作面伪顶没有一次脱落的情况下，回采工作顺利完成。

3.2优化过断层爆破方式

该工作面地质条件十分复杂，掘进揭露共5条大小不等断层，其在中3#断层在下出口处最大落差2.0m，全岩地段为6米，为快速有效地通过全岩段，制定了详细的措施和施工工艺流程，明确了施工顺序和步骤以及每一步的安全注意事项。

对全岩段以及煤层变薄处，可采用挑顶、拉底打眼爆破并在断层全岩地段逐步抬高输送机的措施，达到规定要求[1]。采用提前打下缺口爆破方式处理断层全岩段，一次打眼深度确定为1.2m，炮眼三花布置，装药量为0.45 kg,炮后及时支护顶板，该种爆破方式保证了每班正常割煤达到10个循环。由于受断层影响较大的3#断层在下出口出，有效地加快了放炮速度，缩短了因地质构造影响对工作面生产的影响。由于措施合理，顺利通过了工作面断层全岩段。

3.3 防尘系统优化，改善工作环境

薄煤层高档普采工作面，由于受采高影响，极易造成煤尘飞扬，加上因操作空间小，人员不易操作造成现象，在加强机组内喷雾基础上，在供水管路上增设管道泵保证水压，在回风巷架设净化喷雾，在各转载机机头安设喷雾，避免了在粉尘产生的主要环节煤尘二度飞扬，有效防止了巷道积尘的产生，喷雾降尘收到了较好的效果，保证了安全生产。

3.4工作面电缆系统优化

在薄煤层高档工作面，由于受采高和伪顶的限制，电缆槽较小而且高度不大，原设计方案采用拖拉夹集中随采煤机一同移动。生产过程中考虑到为了托伪顶开采，减小工作面的控顶距，防止出现电缆脱槽现象，影响采煤机运行速度。因此推翻了原设计方案，将工作面运输机的底座和电缆槽拆掉，采煤机只拖拉移动的电缆，成功解决了这一问题，大大加快了采煤机运行速度，提高了工作面产量。

4.托伪顶开采矿压管理

①从矿压显现的规律来看，加快工作面的推进速度是合理的，它可以充分发挥循环时间短而支护阻力增速快的优势[2-3]。

②生产实践表明，所选配套设备各项参数符合设计要求，具有配套合理、技术先进、质量可靠、性能稳定、高产高效等优点，该型号支柱能很好地适应左一/左二巷工作面的顶板管理。

③建议：在工作中要提高支柱的初撑力，这样才能维护顶板的完整性，提高工作面的整体支护能力。

5.结论

通过左一/左二巷工作面开采试验表明，重点解决了高档普采工作面，在采高只有0.83m、工作面托伪顶开采、支护困难、安全生产管理难度大的问题，杜绝了轻伤以上的人身事故，证明高档普采能够较好地适应薄煤层托伪顶开采，达到保证安全生产、提高工作面单产、降低材料消耗、提高经济与安全效益的目的。改变了以往薄煤层托伪顶开采采用人海战术、装备水平低、安全程度低、职工劳动强度大、经济及社会效益低下的现状，提高了以薄煤层为主采煤层矿井的装备水平，促进了矿井向安全本质型转变，提高了矿井的核心竞争力。[科]

【参考文献】

［１］李建国,马小东.综采高架型托伪顶一次采全高[J].河北煤炭,1999,(1).

［２］程云雕.薄煤层综采工作面托伪顶开采技术[J].煤炭技术,2009（06）.

［３］李新建,张文明,刘占江.薄煤层托伪顶开采安全高效技术实践[J].煤矿安全,2008（06）.