大采高综采工作面过复杂地质构造带回采技术

收稿日期：2012－05－14
作者简介：韩建锋（1982－），男，山西长治人，2007年毕业于中国矿业大学采矿工程专业，现在山西晋城无烟煤矿业
集团有限责任公司寺河矿从事采煤技术管理工作。

大采高综采工作面过复杂地质构造带回采技术
韩建锋
（山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司寺河矿，山西晋城048205）
摘
要：鉴于寺河矿多年来在大采高安全高效开采方面的实践经验，尤其是在工作面过复合
地质构造带时回采技术难题的解决处理，文章以建矿以来构造最为复杂的东三盘区3303工作面
为工程技术背景，制定了工作面过复杂地质构造带的安全技术措施，总结了过复合地质构造带技术方案的实践经验，减少了煤炭资源的浪费，为类似条件工作面安全、快速、顺利通过复杂构造带提供宝贵参考。

关键词：寺河矿;大采高工作面;复合地质构造带;回采技术
中图分类号：TD823文献标识码：B 文章编号：1671－0959（2013）01-0054-03目前，寺河矿正处于“一矿两井”转型可持续发展阶段，面临着西井区较东井区瓦斯含量更大、地质构造条件更为复杂、技术规范标准要求更高和东井区运输路线不断延长、人员无用体力消耗过多、生产系统逐渐复杂的双重性开采现状。

鉴于东井区开采已数十年，在大采高安全高效开采方面已经积累了丰富的实践经验，尤其是大采高工作面过构造时回采技术难题的解决处理。

文章以东三盘区3303工作面为工程实践背景，总结探讨大采高工作面过构造时的技术方案经验和安全措施，为寺河矿东西两井区工作面通过复杂难采构造、打造高瓦斯千万吨精品矿井提供技术支撑，同时也给晋城矿区西部新建特大型矿井类似工作面安全、顺利、快速通过复杂地质构造带提出参考依据。

1工作面及地质构造概况
寺河矿3303工作面采用大采高一次采全厚后退式采煤
工艺、三进两回U +L 型巷道布置方式，全部自然垮落法管理顶板。

工作面长度为220m ，推进长度为3621m ，平均采高为6.2m ，倾角为3ʎ 9ʎ，平均4ʎ。

工作面老顶为浅灰色中粒砂岩，厚度为7.10m ；直接顶为灰黑色砂质泥岩，厚度为2.43m ；伪顶为0.20m 厚的黑色炭质泥岩，质软随采随落；直接底为灰黑色砂质泥岩，厚度为2.80m ；老底为黑灰色泥岩，厚度为7.52m ，工作面顶底板岩石性质柱状图如图1所示。

工作面在推进至距开切眼25m 、1774m 时分别遇到了2段由顶板冲刷、破碎煤、软煤、断层组成的复合地质构造带。

复合地质构造一：在工作面推进至25m 时，距机尾50m 处开始揭露一复合地质构造带，
随着工作面的推进构
图1
工作面顶底板岩石性质柱状图
造逐渐向机头移近，局部煤层变薄至1m 左右，软煤发育，底板隆起，顶板破碎，瓦斯涌出量大，经常发生瓦斯超限导致工作面断电事故和支架倒架、死架现象，该构造沿走向影响回采距离为621m 。

复合地质构造一示意图如图2所示。

复合地质构造二：在工作面推进至1774m 时遇到复合地质构造二，此构造沿走向影响距离为1107.7m ，倾向影响最大距离为56m 。

受此构造影响，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，局部矸石体较硬，出现运输卡堵、设备磨损严重等现象。

复合地质构造二示意图如图3所示。

2工作面过复杂地质构造带技术措施
为保证工作面在复合构造区域内安全、有序、快速地
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5生产技术煤炭工程2013年第1期
通过，充分利用往年过构造带的经验，结合3303工作面实际地质生产条件，确定采用采煤机截割矸石配合放震动炮的方式，同时在软煤区内、工作面两巷两帮打设瓦斯抽放孔、排放孔的方案进行回采。

主要涉及割煤工艺、采高管理、爆破施工、瓦斯排放孔施工、机电设备维护、安全管理等方面。

2.1割煤工艺
割煤工艺是工作面开采中的核心工序，其合理安排直接影响工作面安全高效开采。

坚持把握割煤标准化、防尘优先化、瓦斯正常化、顶板安全化、操作合理化的五化原则，同时在每个液压支架上安装喷雾水管、灭火器来增强开采安全系数。

在采煤机割矸过程中，采煤机机组速度要控制在2m/min以下，机组喷雾系统要优先机组滚筒转动系统开启，同时喷雾量要开到最大并结合液压支架喷雾系统上的引出水管作为补充喷雾措施，使喷雾效果达到最佳。

在构造揭露面留有底煤的地段要求平缓过渡，严禁出现台阶、陡坡、凹坑而导致的倒架、歪架现象，同时每次拉架时要将支架底座提起（用提底千斤或单体柱）以防止支架钻底。

2.2采高管理
为了尽快、高质量通过复合构造，采高则是一个关键参数。

将工作面揭露构造面附近的底板适当抬起50mm，且保证采高降低到4.5 4.8m之间（采煤机最低通过高度4.2m）。

按照工作面倾角较大的保守设计，采用抬一刀平一刀或两刀的方法。

优点是不仅可以减少采煤机构造区割矸量，而且能够使支架处于一个良好的支撑高度和支护效果。

当煤层厚度不断发生改变时，对机组司机调整采高会提出更高的要求，这样还会减少采空区遗煤、有效防止上隅角瓦斯超限，进而消除安全隐患，提高煤炭回收率，减少不可再生资源的浪费。

2.3爆破施工
由于复合地质构造区域矸体坚硬，采煤机无法一次性通过，反而导致采煤机磨损严重，故在机组截割之前必须首先打眼放松动炮，使矸体裂隙变成发育产状。

根据施工组织设计、作业规程和操作规程的要求，由跟班干部、验收员和采煤机司机三人组成的采煤机截割构造难易评价小组，判断出构造软硬区域划分情况，预算出打眼放炮的区域、炮孔数量及位置，备好一个班作业所需的炸药和雷管，为提高爆破效率提供实践组织基础。

炮眼采用2.2 2.5m 和1.5m两种深度相结合方式，利用检修班施工2.5m中深孔炮眼（2 3个药卷），利用生产班施工1.5m浅孔炮眼（3 5个药卷），并且每次起爆不得超过40个炮眼。

采煤机机组尽量停靠在打眼爆破处的机尾侧，以免大块矸石卡住采煤机影响煤流运输。

2.4瓦斯排放孔施工
采用90型风钻干式钻眼。

施工前，首先将排放孔内的破碎煤及软煤掏干净；定眼位时，钻杆一般先垂直于煤壁，慢速钻进，当钻进孔眼达到30mm左右时，再调整钻杆角度，并逐渐加快转速，进入正常钻孔作业。

同时在钻孔钻进时，要掌握好倾角和方位角，保持钻进速度在1m/min左右，防止钻杆卡钻、断杆现象的发生。

瓦斯排放孔孔径为69mm，孔密度为4个/m2，具体情况视现场煤体实际而定。

在施工靠近底板的排放孔前，必须将施工区域20m范围内的支架大小护帮板全部打到位，并将活煤矸全部清除，使护帮板紧贴煤壁。

在施工靠近顶板的排放孔时，将自行加工的100mmˑ100mmˑ1700mm规格架杆固定在支架立柱上，在煤壁侧搭好梯子，然后将4m架板架设在架杆和梯子之间，人员能够站在搭好的架板平台上施工，操作安全方便。

2.5机电设备维护
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2013年第1期煤炭工程生产技术
过复杂地质构造带时期，利用打眼放炮时间每天至少安排4h的检修时间，全员参与动态检修，保证设备正常运行，提高开机率。

将采煤机截齿、齿套、支架配件、刮板输送机配件、柔性轴、剪切销等消耗量大、容易损坏的物件备到控制台、机头和机尾盖板上，保证随用随取，尽可能地减少过构造带期间的停机率和故障率。

2.6安全管理
鉴于在过构造期间，作业人员配备复杂，点多面广，增加了现场管理难度，故先后制定了放炮、割煤安全保障技术措施和煤壁维护安全技术措施，对各项工序进行新的风险辨识和危险源识别，同时在放炮时坚持“一炮三检”、“三人连锁”、“四人签字”制度，牢记“手指口述”和停送电、启停机预警原则，使工作面安全高效生产。

3需进一步探讨和解决的问题
1）针对工作面在过构造带期间运输系统卡堵问题，每天因挑拣矸石开停胶带30多次，有时高至129次，影响时间为8h/d，影响割煤刀数为5.8刀/d，影响了工作面的工作效率。

随着开采的进一步深入，地质条件更为复杂，系统的卡堵问题将会更为凸显，建议能否在主井底部筹建一备用仓，进行分仓分选，不仅有利于减少运输卡堵事故，还可以减少洗选的成本与时间。

2）由于构造区域残余应力复杂，煤岩破碎容易导致片帮和漏顶，并且漏顶范围往往超前煤壁2m以上，建议特殊地段是否可以在工作面内加注瑞米、速凝水泥、水玻璃等加固剂来防止冒顶与片帮事故。

3）如此大的复合地质构造带都未能通过坑透物探技术所揭露，可见，坑透物探技术有待进一步加强。

4）工作面在过软煤区时，回风巷和上隅角瓦斯频繁超限，故软煤区的瓦斯治理难题有待进一步研究。

4结语
寺河矿3303大采高工作面过复合构造带采用上述构造回采实践方法，推进1728.7m的复杂地质构造带仅用了223d，比预计缩短了一个月左右的时间，累计生产原煤348万t，未发生任何人员伤亡事故，减少了煤炭资源的浪费，具有明显的经济效益和社会效益。

大采高工作面过千米构造技术的成功，为类似地质构造条件煤炭开采积累了宝贵的经验和提供了有效的安全技术管理措施。

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(责任编辑张宝优)
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生产技术煤炭工程2013年第1期。