大采高一次采全高工艺在煤与瓦斯突出厚煤层的应用

大采高一次采全高工艺在煤与瓦斯突出厚煤层的应用

摘要：阳煤集团瓦斯灾害较为严重，寺家庄矿井作为阳煤集团的大型矿井，同时也是煤与瓦斯较为严重的矿井，是阳煤集团第一个采用大采高一次采全高工艺开采15号煤的矿井，在大采高一次采全高采煤工艺在高突煤层中应用积累了丰富的经验。本文将根据寺家庄矿井在15104工作面生产实际情况，对工作面煤壁片帮，支架的稳定性、工作面瓦斯治理和提高采出率等系统进行详细叙述。该矿井较为成熟的采煤工艺模式可为其他煤与瓦斯突出矿井提供借鉴。

关键词：煤矿；大采高；突出性煤层；高产高效

coal and gas outburst is very serious in yangquan coal group,sijiazhuang mine as a large mine in yangquan coal group also has coal and gas outburst,and is the first with the high full-seam mining process mining no. 15 coal mine. in high full-seam mining has accumulated rich experience. this paper will be based on the sijiazhuang mine in 15104 working face of actual production, the working face coal wall spalling, stability of the hydraulic support,working face gas control bracket and enhance the recovery rate of system are described in detail. mode of mining technology of the mine more mature can provide reference for other coal and gas outburst mine. 中图分类号：tu272.1文献标识码：a文章编号：2095-2104（2013）

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1 矿井及工作面概况

寺家庄矿井隶属于阳泉煤业（集团）有限责任公司，矿井位于山西省昔阳县境内，2009年投产，设计生产能力为5.0mt/a。

矿井可采和局部可采煤层共4层，从上到下依次为81、84、9、15号煤，其中81、84、9号煤为不稳定～较稳定的局部可采薄煤层，平均厚度为0.88～0.95m，平均层间距5.57～9.40m；15号煤为全井田稳定可采的厚煤层，平均厚度5.67m（含矸），与9号煤平均层间距为72.01m。

矿井采用斜立综合开拓，共开凿四个井筒，分别为主斜井、副立井、中央进风井及中央回风井。矿井共布置两个盘区：中央盘区和南一盘区，每个盘区各布置一个大采高综采工作面，每个工作面产量2.5mt/a左右，共配备8个掘进工作面，其中煤巷综掘工作面4个，岩巷掘进工作面4个。矿井通风方式采用中央分列式，其中主斜井、副立井和中央进风井进风，中央回风井回风，通风方法为抽出式通风，回风大巷、盘区回风巷为专用回风巷。

矿井的首采盘区为中央盘区，首采煤层为15号煤，首采工作面为15104工作面，工作面走向长度1817m，可采走向长度1504m，倾斜长度为240m，主采15号煤层，煤厚4.3～7.1m，平均厚度为5.5m，煤层倾角在3°～15°，平均倾角为7°。

2 大采高工艺难点技术分析

寺家庄矿井15#煤层使用大采高综采工艺开采，是寺家庄矿井的

第一个大采高工作面，也是阳煤集团的第一个大采高综采工作面，寺家庄矿井使用大采高综采工艺主要存在如下技术难点：

（1）工作面片帮、冒顶问题。片帮、冒顶严重是大采高综采工艺区别于分层综采工艺与综放开采工艺的一个显著特点，加之寺家庄矿井15#煤层上部普遍存在一层厚0.2~0.5m的软分层，硬度系数仅为0.2，对于上部极软条件下的大采高综采工作面端面顶板控制是一个难点。

（2）三角底煤留设与支架稳定控制问题。由于回采巷道高度与采高不协调，前者比后者低2m左右，在工作面端部底板留设三角煤，三角底煤的留设对支架稳定性有较大影响，三角底煤的留设形式及其对支架稳定性的影响，还有支架稳定性的控制技术，都是亟待解决的问题。

（3）工作面瓦斯治理问题。阳煤集团其它矿井的15#煤层为综采放顶煤开采，在综放开采条件下，积累了大量瓦斯抽采、治理经验，但对大采高综采条件下的瓦斯治理方法，尤其是寺家庄煤业公司

15#低透气性、特高瓦斯含量与大瓦斯压力条件下瓦斯治理技术是需要深入研究的重点难题。

（4）大采高综采条件下提高煤炭采出率的技术。大采高综采工作面的采出率一般比综放工作面要高10%左右，但仍有5%左右的损失，如何进一步降低煤炭损失，提高煤炭采出率也是大采高综采技术推广应用中需要解决的关键难题。

3 大采高工艺难点治理措施

3.1 工作面片帮、冒顶治理措施

大采高综采面由于采高大、煤壁暴露的空间大，煤壁片帮严重，常见的片帮形式如图1所示。

图1 煤壁片帮形式素描图

寺家庄煤矿15104大采高综采面由于煤壁存在一个较软的顶分层，煤壁片帮形式主要为a和c，占90.1%，其次为e，占5.2%，煤层强度对煤壁稳定性的影响显著，但由于支架局部。煤壁片帮（1）工作面煤壁注水。煤层注水作用是改变了煤体的原始裂隙结构，使煤体脆性降低，增强了塑性变形的性质，促使前方塑性变形区卸压带加宽和支承压力峰值降低，使支承压力区和峰值点远离煤壁，从而避免煤壁片帮的发生或使其强度减弱。

（2）加快工作面推进速度，可以减少超前支承压力的影响范围、减少支承压力对煤体的作用时间及降低煤壁损伤程度，从而可以减小煤壁片帮程度。

（3）充分发挥支架护帮装置作用。采用护帮板可以增加煤壁的侧向约束力，使用护帮板并使其靠紧煤壁。

（4）加固煤壁。当工作面遇到断层等异常带或煤体很破碎时，可采用注浆加固的方法加固煤壁以增加煤体强度，尽量减少煤壁片帮的发生。

（5）及时带压移架并提高初撑力，可以及时支护顶板使顶梁与顶板接触良好，可以减小煤壁前方支承压力，从而可以避免煤壁片