常争峰，张光文

(西山煤电(集团)有限责任公司东曲矿，山西 古交 030200)

东曲矿隶属于西山煤电(集团)公司，是一座年设计生产能力为400万t的现代化高产高效矿井，主采煤层为2#、4#、8#、9#煤。随着矿井的快速发展及井田的合理规划，由原来的+973 m单水平开采发展为双水平开采，即与+860 m水平同时开采。+860 m水平首采工作面为28202工作面，是东曲矿首个大采高高瓦斯综采工作面，面对其回采过程中出现的新的问题，在无任何经验可借鉴的情况下，通过探索实践，该矿对大采高工作面有了新的认识，新的管理办法，开创了一条高产、高效、高资源回收的路子，为产量的快速提升提供了保障。

1 工作面地质概况

1．1 煤层赋存及储量情况

该工作面煤层结构复杂，赋存较稳定。8#煤层厚度在2．2 ～3．8 m，平均厚度 3．3 m，容重 1．37 t/m3，煤层含1～3 层夹矸;8#上煤厚度在0．3 ～0．8 m，平均厚度0．6 m。局部位置有8#煤与8#上煤分叉，夹矸厚0．0 ～1．5 m，平均 0．42 m。工作面将 8#煤及 8#上煤一次全部回采，其总厚度在3．3 ～5．3 m，平均4．3 m。煤层倾角2°～8°，平均倾角5°。工作面工业储量91．5万 t，可采储量 86．9 万 t，回采率 95%。

1．2 工作面涌水量及瓦斯涌出量

1)工作面回采期间，正常涌水量约35 m3/h，最大涌水量约100 m3/h。

2)绝对瓦斯涌出量为45 m3/min。

2 巷道布置及超前支护

2．1 巷道布置

工作面由轨道顺槽、皮带顺槽及切眼组成，同时考虑到高瓦斯的影响，为其施工了高位抽巷、低位抽巷。其中，两顺槽长度均为1 200 m，采用矩形断面，其宽度 4．5 m，高度 3．5 m，面积 15．7 m2;切眼长度206 m，宽度9．0 m，高度3．5 m;均采用全锚支护。高位抽巷沿7#煤顶板施工，采用半圆拱断面，面积8．89 m2;低位抽巷沿9#煤顶板施工，采用梯形断面，面积12．09 m2;高、低位抽巷均贯穿工作面走向长度。

2．2 超前支护

超前支护采用戴帽单体柱进行超前支护。柱帽采用铁质柱帽，规格为长600 mm的7#“π”型梁，其长边平行于工作面。具体支护形式：从工作面煤壁算起，10 m范围内沿顺槽方向每米打设3根戴帽单体柱进行支护，贴帮柱距其侧巷道两帮0．45 m，皮带顺槽柱距分别为1．5 m，2．1 m;轨道顺槽的柱距均为1．8 m。10 m以外沿顺槽方向每米打设2根戴帽单体柱进行支护，贴帮柱距其侧巷道帮0．45 m，皮带顺槽、轨道顺槽柱距均为3．6 m。超前支护距离均不小于20 m，并留有高不低于1．8 m、宽0．7 m的人行道。

3 工作面回采方法及其设备选型

3．1 工作面回采方法

工作面采用单一走向倾斜长壁后退式全部垮落综合机械化开采。其工艺流程为：割煤→移架→推溜。进刀方式采用端部割三角煤斜切进刀，双向割煤，前滚筒沿顶板割顶煤，后滚筒沿底板割底煤，截深915 mm，本架操作，追机作业。由于工作面采高高于两顺槽高度，所以采煤机割至机头机尾时，工作面顶板到两顺槽顶板必须有一过渡段，以满足液压支架支护及运输机的使用要求。

3．2 工作面设备配备及其特点

1)采煤机采用太原矿山集团有限责任公司生产的MG500/1200－WD，其特点为：a)总体结构为多电机横向抽屉式布置的主机框架结构，组装、更换方便。b)牵引方式采用机载交流变频调速销轨式无链牵引，最大速度可达12．8 m/min。c)大功率、高电压、大截深，即装机功率为1 130 kW，采用3 300 V电压，截割深度915 mm。d)控制系统科学化：控制系统采用PLC可编程控制器进行各种动作的控制。e)监测系统直观化：监测系统采用工业计算机，实现恒功率自动控制，数据记录、回收和处理，并提供中文界面显示各种参数和运行状况。

2)刮板输送机采用山西煤矿机械制造有限责任公司生产的SGZ900/1050，其特点为：高电压，运输能力强、功率大，即电压为 3 300 V，运输能力为2 000 t/h，功率为1 050 kW。

3)转载机、破碎机分别采用山西煤矿机械制造有限责任公司生产的SZZ－900/315及PCM200型，其特点分别为装载能力强、破碎效果好，功率大。

4)支架采用郑州四维机电设备制造有限公司生产的 ZY9600/25．5/55，ZYG9600/25．5/55，ZYT9600/25．5/55分别作为工作面的端头架、过渡架和基本支架。其特点为：工作阻力大，其值为9 600 kN，最小支撑高度为2．55 m，最大支撑高度5．5 m。

4 工作面出现问题及其对策

+860 m水平为高瓦斯区域，28202工作面为+860 m水平首采工作面，该矿第一个大采高工作面，回采过程中出现了其特有的问题，即瓦斯高、工作面片帮窜矸、刮板运输机“上窜下滑”，对此该矿采取了针对性措施，收到了良好的效果。

4．1 高瓦斯的治理

工作面回采时采用“U”型通风系统，采用本煤层、高位抽巷、低位抽巷及上隅角、采空区抽采。通过回采实测，抽采量24 m3/min。其中，本煤层4．62 m3/min，高位抽巷 14．16 m3/min，低位抽巷 3．54 m3/min，上隅角 0．84 m3/min，采空区 0．84 m3/min，抽采率达到53．33%。利用地面瓦斯抽采泵对低位抽巷、本煤层进行高浓度、高负压抽采。利用井下移动泵对上隅角埋管、采空区、高位抽巷进行大流量、低负压抽采。高、低位抽采巷采用封闭巷道埋管方式抽采。

通过多管齐下，抽采与通风相结合的综合性措施，避免了瓦斯对安全生产的制约(上隅角最大瓦斯浓度为0．45%)，充分发挥大采高工作面大功率设备的能力，每班能按正规循环作业，圆班原煤产量最大可达到15 000 t。

4．2 工作面片帮窜矸

煤壁片帮窜矸的几率随采高的增大而增大，直接影响着工作面的顶板管理，危及作业人员的安全。因此，采取以下措施：

1)因工作面支架有两级护帮板，总长度1．9 m，采煤机通过前，超前1～2架将其收回;采煤机割煤后，及时将其打开，以此作为防止片帮及窜矸的重要措施。

2)加强顶板压力监测，确保支架初撑力。对工作面的压力实行动态监测，在周期来压期间，加强支架初撑力，确保支架接顶严实，防止顶部压力传递于煤壁，造成片帮窜矸。

3)在支架立柱之间安装挡矸板，阻挡煤壁向架间内窜矸伤人。挡矸板采用5 mm厚钢板加工成内板与外板两部分，外板两侧焊接d20 mm圆钢与立柱内侧焊接的钢管相固定，每架安装一个。内板可在外板的滑动槽内滑动形成“抽屉式”，以此根据采高调整挡矸板的高度，确保挡矸效果。

4．3 刮板运输机的“上窜下滑”

4．3．1 “上窜下滑”危害性

工作面在初采时，刮板输送机出现明显的下滑，一度导致工作面无法正常生产，其主要危害表现为：

1)机尾安全出口不畅通，机头转载机紧贴采煤帮，无法推移，为了保证出口畅通，装载机能正常推移，需对皮带顺槽的采煤帮、轨道顺槽的保险帮进行扩帮，既增大了工作量，又留下了安全隐患。

2)运输机与装载机搭接不合理，造成卸载困难，运输机拉回煤，使负荷增大，甚至造成断链事故，影响安全生产。

3)导致工作面机头端头悬顶面积大，为两端头支护带来困难。

4)引起支架推拉杆与运输机之间不垂直，产生一夹角，推移支架过程中因支架底座变向，极易挤坏电缆、管路等，影响正规循环。

4．3．2 控制“上窜下滑”措施

1)工作面伪倾斜开采。

通过实践，伪倾斜开采，即使工作面上下端头相差一定距离，也能控制刮板运输机上窜下滑，是较有效的措施。其原理如下：

a)工作面采用伪斜开采后，使工作面倾角变小，降低了下滑力，同时增加了阻止刮板输送机下滑的力，从而减少了刮板输送机所受的下滑力。

b)将工作面调成伪斜回采，使推移千斤顶推输送机时给输送机一个倾斜向上的力，防止了输送机下滑。

c)正常回采时，工作面始终保持伪倾斜，可有效控制运输机的下滑。当工作面下端头超前上端头距离过多时，将造成刮板运输机上窜;当工作面下端头超前上端头距离不足或下端头滞后上端头时，将造成刮板输送机下滑。

根据经验公式，工作面调斜距离为：

式中：S—调斜距离，m;

L—工作面长度，m;

∂—工作面倾角。

2)正确的施工工艺。

进入工作面后，每班注意观察运输机动向，积极控制。若发现略微有上窜趋势，即采煤机向上端头割煤过程中，只拉移支架不推移运输机，待采煤机在机头错刀后，由机头向机尾推移运输机，但采煤机向下端头割煤时，按正常循环进行;若发现略微有下滑趋势时，则相反。若发现上窜下滑相对明显时，除采用上述措施外，并将头尾按比例推进来控制。

5 结论和建议

通过28202工作面的回采实践，可以看出，大采高高瓦斯工作面能够按正规循环作业，环节无影响的情况下，产量及效益明显。就本工作面而言，日产能力远远超出了原来+973m水平2#、4#、9#煤3个综采面的合计日产能力，同时也缓解了原煤拉运紧张的局势，不但为该矿产量的大幅度提升提供了保障，而且提高了资源的回收率。但是为实现大采高高瓦斯综采工作面的顺利回采，充分发挥大采高工作面的产能优势，需重点把握以下四个方面：

1)瓦斯治理。对高瓦斯工作面而言，瓦斯无疑是影响生产的重要因素，一旦得不到根本性治理，不但影响矿井产量，甚至造成重大事故。通过此工作面对瓦斯的治理，效果明显，走出了一条“以抽采为主，通风为辅”的综合治理瓦斯之路。

2)机械设备的管理。机械设备的正常运作是实现高产量的必要条件，对大采高工作面尤为明显，其所用的设备全部为大功率、现代化的设备。

3)运输系统的优化。运输系统是实现大采高工作面单产高效的基础。从工作面运输机到选煤厂洗选皮带机，运输能力应该逐级加大，才能使工作面正常生产。

4)人员素质的提高。职工是企业的根本，职工素质是企业发展的关键。针对高瓦斯大采高工作面，全新的现代化的大型设备需要工作人员的维护、保养、操作;大采高工作面的回采工艺要求岗位人员熟练掌握;高瓦斯的治理技术需要进一步完善，所以职工的专业水平和综合素质必须提高，才能服务于安全生产。