复杂条件下综放工作面调采技术研究与实践

摘 要：本文通过不规则综放工作面大角度调采的实践，解决了大角度大比例调采、运输巷过拐点、过平行于工作面的老巷、大跨度支护等一系列技术难题，避免了工作面停产改造，提高了资源回收率，为类似条件下的工作面设计、开采积累了宝贵经验，具有较好的推广应用价值。

关键词：复杂条件；综放工作面；过老巷；大角度调采

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.205

1 矿井及工作面概况

付村煤矿是山东能源枣矿集团下属主力生产矿井之一，1998年投产，核定生产能力270万吨/年，主采3上、3下煤层，井田构造复杂程度属中等偏复杂类型，受断层和村庄压煤影响，为保证生产接续和资源回收率，工作面多采用不规则布置。

3上402综放工作面位于井田南冀的东四采区西部，煤层厚度5.41m，倾向长40-241m，走向长1327 m，可采储量128万吨，工作面装备ZFS5200/17/33（B）型液压支架、MG-300/700型煤机、SGZ-830/800型前后部运输机、SZZ-830/250型转载机、PLM-1500型破碎机、SSJ1000型胶带输送机（共六部）。

由于断层影响，该面极不规则布置，以运输巷导1点为界，里段沿3上402小面、3上403工作面采空区布置，为正常推采阶段；外段两巷分别沿F14（H=22m）、F17-1（H=10m）断层掘进，为边采边缩支架阶段。运输巷存在3个拐点，其中导1点处拐角最大为26°，需提前刷大机头侧巷道，大比例调采机尾，同时平行过3上402小面联巷，地质情况复杂，属孤岛开采，矿山压力显现明显，生产组织及安全管理难度较大。如图1所示。

2 关键技术难题

该综放面过导1点时，需大比例调采机尾，同时过平行于工作面的老巷，机头侧刷帮后跨度大，安全及技术管理难度均较大。

（1）大比例调采。3上402工作面运输巷拐点（导1点）为26°，全部过完拐点工作面机尾需比机头多调采推进125m，工作面支架数量多达161，调采距离长，周期长，调采比例大，易出现支架挤架、咬架，运输机上穿下滑控制难度大。

（2）过长距离老巷。调采过程中要过长238m的3上402小面联巷，该巷与工作面平行，一次性揭露长度大，生产工序复杂，顶板及推采层位管理困难，正规循环次数及开机率受限制，影响调采进度，造成机头大跨度控顶区域顶板下沉量增加，支护困难。

（3）大跨度巷道支护。工作面转载机长度68m，拐点角度26°，角度较大造成转载机与胶带输送机搭接困难，无法顺利通过，导1点前后需扩帮，刷大断面，此处为三岔门、四岔门布置，即六部胶带机道、五部胶带机道、3上402小面联巷、3上403材巷同时在拐点处交汇，前后90m巷道沿落差为10m的F17-1断层掘进，距离断层面0-6m不等，拐点处老塘侧需刷帮，最大跨度达11米以上，顶板支护困难。

3 解决方案及技术措施

（1）调采方案。利用CAD模拟与现场实际测量相结合，制定调采方案。当工作面运输巷离拐点38m时，开始大比例调采机尾，分3个阶段进行，调采比例分别为2：1、4：1、6：1，机头共推进35m，机尾推进160m；过老巷后期阶段，老巷与工作面间的煤柱逐渐缩小，小于3.0m时，减小机尾调采比例加快机头推进，快速推过大跨度空间。如图2所示。

（2）拐点扩帮。导1拐点为26°，巷道宽度为3.5m，转载机长度为68m，转载机缩至最短长度40m时，仍无法通过，经模拟计算，在非工作面侧煤帮扩刷40m，拐点处最大扩帮深度3.8m，拐点向采空区方向30m，拐点向五部机头方向10m，可保证转载机在最短长度下顺利通过拐点。在第六部机头改造前，完成扩帮工作。如图3所示。

（3）大跨度区域控顶支护设计。1）扩帮范围内原巷道顶部施工6米快装预应力鸟巢锚索，锚索按锚杆间排距居中布置，每排均匀布置3组锚索，包括402材运联巷三岔门向里5米位置；对新扩帮处，当扩帮深度超过1.0m时，施工8米快装预应力鸟巢锚索，锚索按锚杆间排距居中布置，采用300×300mm×12mm的锚索托盘和2根CK2550树脂锚固剂锚固，外加索具固定；2）扩帮区域采用单体+交接顶梁加强支护，间排距1.0×1.0m，距扩帮处迎头不超过3m，单体初撑力不小于80KN；当扩帮10米后，在行人侧靠近胶带架处支设单体支柱后再向前扩帮，柱距1.0m。当扩帮长度达到20米时，将拐点三岔门处顶板用单体支柱进行支护，间排距为1000×1000mm。

（4）胶带、转载机改造。1）调采前，对第六部胶带输送机进行改造，减缩短第六部胶带及转载机整体长度，为后期转载机与第五部胶带搭接创造条件。第一次拆除胶带机固定架（包括储带仓、涨紧绞车），只剩下胶带机驱动装置；2）当第六部胶带机头缩至最短7m时，开始缩转载机溜槽，共5节，长8.7m；再对第六部胶带机进行二次改造，全部拆除第六部胶带机，使用单体向扩帮区域调整转载机及第五部胶带机，使转载机与第五部胶带顺利搭接，形成运输系统；3）调采过程中，生产班将转载机拖后，检修班缩减转载机溜槽，直到转载机剩余最短长度40m后，生产班仍将转载机拖后，由检修班拉移转载机，并调试第五部胶带输送机，当转载机与第五部胶带输送机呈一条直线时，运输系统恢复合理状态，将拆除的转载机溜槽重新安装至原始位置，恢复正常拉移。

（5）支架调整。1）调采前，首先调整支架状态，小比例调采机头，使工作面支架架向面对机尾，以支架两棵前立柱偏差5cm为标准，即机尾侧立柱拖后机头侧立柱5cm，便于调采过程中控制运输机下滑速度；2）调采前及调采过程中，拉移支架时从机尾开始，使用侧护板调整支架，从机尾段支架开始逐渐撕开一定空间，侧护板全部打开；在移架过程中，逐渐将机尾段支架间的空隙挪移至工作面中间及机头段，工作面中间及机头段的支架侧护板留有余量，根据推采情况，采用小幅度、多循环调整方式，防止出现挤架、咬架情况。

（6）老巷推采。1）工作面推采在距离工作面30米时，提前用液压单体支柱配合铰顶梁对3上402小面联巷加强支护，防止老巷顶板因工作面动压影响破坏，发生冒顶和离层，加大老巷推采难度；2）小面联巷与工作面平行，为避免一次性揭露老巷距离长，采取加大比例调采机尾，增大工作面与老巷的角度，减少支架在老巷内的数量；3）调采过程中，对于老巷内的支护单体严格按照要求一刀一回撤，严禁提前回撤老巷内支护单体，杜绝空顶作业；4）老巷内因断层影响，部分巷道沿煤层顶板掘进，调采过老巷期间及时调整层位，按照老巷层位推采，稳定老巷顶板支护，保证顶板安全。

4 结论

针对3上402综放工作面过运巷大角度拐点、长距离老巷，机头控顶跨距大等难点，采取灵活机动的大比例调采，减少一次揭露老巷长度，安全推过老巷；在刷大区域内创新采用快装预应力鸟巢锚索支护顶板，实现了机头大跨度控顶区域的顶板安全；经过3个月调采，工作面顺利通过运输巷拐点，调采期间平均月产量达到9.2万吨，保证了矿井产量稳定及采场正常接续，比传统方式，减少一次工作面搬家，缩短了一个半月工期，多采出煤炭5.2万吨，取得了良好的经济效益，为类似条件下工作面设计、开采积累了宝贵经验，具有较大推广价值。

作者简介：王士奎（1972-），男，大学，助理工程师，主要从事煤炭生产技术管理工作。