文/崔文峰

山西兰花集团莒山煤矿位于沁水煤田南部，设计能力90 万吨/年。矿井3#煤层回采已接近尾声，经过对3# 煤层遗留煤柱进行全面调查分析设计，将综采放顶煤技术应用于采区孤岛煤柱回采。

一、工作面概况

1.工作面煤层赋存情况

ZF302 工作面主要回收六采区上山保护煤柱。 煤层厚度6.13m，煤层赋存稳定，结构简单，直接顶为砂质页岩， 厚度2.25m；基本顶为中砂岩，厚度17.43m；直接底为砂质页岩，厚度0.3m；基本底为中砂岩，厚度4.35m。 煤层内局部夹1～2 层炭质泥岩， 厚约0.1～0.16m。 矿井为低瓦斯矿井，3＃煤层为不易自燃煤层，煤尘无爆炸性。

2.工作面井上下位置

ZF302 工作面西面为3602、3604 上中下分层工作面 （已回采），北面为六采区东翼运输巷，东面为3601、3603 分层工作面及ZF301 工作面（已回采），南面为3#煤运输大巷、回风大巷。 工作面长度74.6m，走向长度303m，盖山厚度54～93m，平均73m。

工作面推进过程中将于6 条上分层煤层顶板空巷、3 条中分层煤层空巷下方通过，与7 条煤层斜交巷道、3 条煤岩层斜交巷道 （即1# 煤仓、1# 进风眼、采区材料暗斜井）相交，并于2 条底板岩层空巷（采区集中运输巷、采区材料车场）上部通过。 工作面平面位置如图。

二、巷道布置及支护

工作面巷道沿煤层底板单巷式布置，运输顺槽、回风顺槽于原中、下分层保安煤柱间布置，与下分层工作面停采线留设7～10m 宽度煤柱，开切眼与原六采区东翼运输巷留设煤柱10m。

工作面两顺槽均采用梯形断面，12 号矿工钢支架支护，上口宽3000mm， 下口宽3800mm， 高度2550mm，断面积8.67m2。 运输顺槽与3# 煤运输大巷，回风顺槽与六采区集中回风巷相接。 开切眼采用梯形断面， 木对棚配合锚网支护， 上宽7000mm，下 宽 7400mm， 高 度2350mm。 断面16.92m2。

三、回采工艺

采用走向长壁后退式综采放顶煤方法，全部垮落法管理顶板。 循环进尺0.6m， 机采高度2.2m， 放煤高度3.93m， 采放比1∶1.786。

1.采煤工艺

采煤机斜切进刀→割煤→移架→推前部输送机→放顶煤→拉后部输送机。

2.进刀方式

采用端部斜切割三角煤进刀方式。

3.移架方式

采取带压擦顶移架，尽可能保持顶煤的完整性。 移架时，控制顶梁下降量小于200 mm， 支架初撑力不得低于31.4MPa。 且移架滞后采煤机后滚筒3～5m，追机作业。

4.放煤工艺

工作面平面位置图

放顶煤采用依次顺序从机头往机尾或从机尾往机头放煤的方法进行，放顶煤工序与割煤工序采用交替作业方式， 且放煤过程中，要相互配合，尽量不让顶煤流出刮板输送机外。 严格遵循“见矸收尾梁”的原则。

四、 过空巷期间的通风瓦斯、顶板管理

1.回采前支护加固空巷

（1）上分层、中分层煤层巷道：采用梯形木质亲口棚加木垛支护。

（2）煤层斜交巷道：采用木点柱+木垛+锚杆（索）支护。

（3）煤岩层斜交巷道：对位于岩层中的部分采用碎矸石充填，为防止采煤机下陷，上部靠近煤层的800mm 高度改用强度等级不低于C20 的素混凝土充填。 对位于煤层中的部分采用煤和水泥浆的拌合物充填， 采用标号为425# 水泥按0.6 的水灰比配制水泥浆， 然后再加入水泥重量1.2 倍的煤渣搅拌均匀后逐层灌入煤仓。

（4）对煤层底板岩巷采用碇后注浆+锚杆（索）+钢筋网支护。

2.过空巷期间的顶板管理经验

（1）过空巷前必须对与空巷相交的工作面相交范围进行木垛加固，保证木垛支撑有力。 加强空巷附近的超前支护，保证柱体初撑力不低于18MPa， 所有单体柱穿铁靴，增加单体柱支撑强度，降低回柱难度。

（2）过空巷前工作面采用调斜的方式推进，尽量减小空巷与工作面相交面积，使工作面与空巷分段相交。 严格控制采高，采煤机必须沿底板作业，不得留底煤，必要时可以割底板，保证工作面液压支架前探梁与空巷顶板有效衔接。

（3） 过空巷期间矿压明显增大， 工作面煤壁出现严重片帮、塌矸现象时，要及时超前移架、伸出前探梁强行护顶，减少防止支架前方冒矸量。

（4） 加快工作面推进速度，抑制了工作面顶板大幅度下沉量。

（5）空巷内的坑木必须由支架前方取出，防止木柱进入工作面影响生产。备足液压柱、木梁、道木等备用材料，以供过空巷期间维护顶板使用。

3.过空巷时的通风瓦斯管理

回采前对所有空巷进行检查密闭， 隔断采空区和工作面的联系。 回采过程中，在工作面进风顺槽内通过进风孔对每条空巷进行适量配风，每班由专职测风员定时监测工作面运输、回风、原采区回风集中回风巷及空巷附近的风速、瓦斯等参数，一旦发现异常，及时汇报调度室进行处理。

五、矿压观测

1.工作面矿压观测内容及方法

采用液压支架所配BZY-60/60 矿用数字压力表进行支架阻力测量。在工作面按上中下布置三个测区，安装12 台数字化矿压仪，定期收集压力数据。

每天统计一次端面顶板的破碎及煤帮片帮情况，同时统计液压支架安全阀开启率和支架因顶板压力损坏的部件等情况。

2.两顺槽观测

巷道围岩表面位移：在巷道中设置观测基点，每30m 布置一组测点，每天观测一次，用测杆测量顶底板和两帮的移近速度和移近量。

超前单体支柱阻力观测：利用单体支柱压力表在超前支柱支设时开始观测支柱阻力的变化情况，每班记录一次，运输和回风顺槽每巷选两根液压柱安装压力表，初始位置距工作面15m 和30m，随工作面向前推进该液压柱也随之相应前移。

3.支护质量动态监测

由技术员对工作面支护质量与顶板动态监测，监测内容：工作面包括支架阻力、 煤帮片帮值、梁端距、 采高及端面顶板冒落情况；两巷包括单体支柱初撑力、超前支护及巷道支护完好情况等。

工作面、顺槽支护质量监测贯穿于工作面整个生产期间。

4.观测成果

直接顶初次垮落距6.0m，基本顶初次来压步距14m，基本顶周期来压步距3～8m， 基本顶来压强度一般为30～35Mpa,最大达38 Mpa。工作面中部及机尾来压频繁且强度高，工作面机头侧受保护煤柱支撑作用，来压次数较少。

六、主要经济及社会效益

ZF302 工作面回采时间3 个月，回采遗留煤柱煤量17 万吨，工作面回采率达87%，工效13.59 吨/工日。 吨煤直接成本219.62 元；吨煤综合成本443.10 元； 吨煤利润340.5 元；共实现利润5788.5 万元，为公司创造了可观的经济效益。

莒山煤矿运用综采放顶煤技术成功回收采区孤岛煤柱，提供了一条提高煤炭资源回收率的有效途径，对类似条件下老矿的挖潜降耗、延长矿井服务年限、实现可持续发展具有重要的推广价值。