文/张渊

大采高综采工作面技术应用效果分析

文/张渊

上湾煤矿是神华神东煤炭集团公司骨干矿井之一，井田面积61.758平方公里，地质储量12.15亿t，可采储量8.3亿t，矿井核定生产能力为1400万t/年。井田地质构造简单，煤层赋存稳定。煤层倾角为1°～3°。主要稳定可采煤层有3层，分别为12煤、22煤和31煤，平均煤层厚度分别为5.21m、6.16m、2.60m，平均埋藏深度分别为245m、283m、317m。矿井采用斜井、平硐、立井联合开拓方式布置。上湾煤矿12206综采工作面作为公司第二套7m大采高重型综采工作面，在目前国内大采高一次采全高开采技术的基础上，优化了部分关键设计参数，选配了功能强大、安全性高的先进设备，使12206综采工作面在提高煤炭资源回采率和生产效率方面的优势得以充分展现。

一、工作面概述

上湾煤矿12206综采工作面位于12煤西二盘区最南部，三条大巷西侧，由东北向西南布置；北侧为12205综采工作面采空区；南侧为与12101综采工作面采空区相隔的三角煤柱。12206综采工作面直接顶平均厚度为1.51m，主要为灰黑色的泥岩，块状。12206综采工作面与相邻的12205综采工作面地质条件相比，煤层平均厚度由6.1m增加到6.5m，且受两侧采空区的限制。因此，在对12206综采工作面进行回采设计时，必须综合协调考虑采高和面长两个主要参数，以求生产效率与资源回收率达到最佳匹配。

二、回采设计方案

1.巷道布置方式

为了进一步提高7m大采高综采工作面的生产效率和资源回收率，上湾煤矿在12206综采工作面回采设计上，根据煤层赋存厚度，采用大采高一次采全厚的回采方法。

在实际地质构造中，12205综采工作面与12101工作面采空区之间所夹的煤体最小宽度为372.9m。为了确保盘区采出率，根据《煤矿安全规程》规定，上湾煤矿在12101与12205综采工作面所夹煤体最窄处的12101工作面切眼上部留设25m防水、防突保护煤柱，开掘12206综采工作面辅运顺槽与12205综采工作面平行布置。

12206综采工作面整体沿煤层走向布置，工作面顺槽沿煤层倾向布置。共有两条运输顺槽（下顺槽）和一条回风顺槽（上顺槽）服务于该工作面。两条运输顺槽中一条为胶运顺槽，用于煤炭运输；另一条为辅运顺槽，用于辅助运输。

胶运顺槽宽6.0m、高4.4m，辅运顺槽宽5.2m、高4.4m，两顺槽间煤柱宽度18m，联络巷宽5.0m、高4.0m。回风顺槽即为12205综采工作面辅运顺槽，宽5.2m，高4.4m。

2.巷道布置的参数依据

工作面设计初期，在对12206综采工作面整个回采期间进行矿压观测的基础上，分析了工作面长度对周期来压规律的影响，从而为工作面的合理布置提供了参考依据。

（1）12煤层符合埋藏浅、基岩厚度比较大、存在大小周期来压现象，顶板存在轻微的台阶下沉现象等近浅埋煤层的特征。12206综采工作面开采区域属于近浅埋煤层开采的范畴。因此，采用深孔预裂爆破技术，可消除顶板大面积悬露产生的围岩灾变隐患,减弱初次来压对支架和人员的伤害。

（2）周期来压步距的大小和矿压显现程度与工作面的支架初撑力、推进速度、上覆基岩厚度有很大的关系，具有分布的不均衡性和来压的不同步性。观测结果表明，300m加长综采工作面中部（70#～125#支架范围）老顶周期来压现象明显，来压步距基本保持在9～11m，压力一般持续10～12刀后消失；两端头30架左右老顶周期来压则不明显。12206综采工作面老顶周期来压步距大小与上覆基岩厚度成反比，基岩厚度越大，周期来压步距越小；反之，上覆基岩厚度越小，周期来压步距越大，但周期来压持续推进距离与上覆基岩厚度的大小关系不大。同时，由于12206综采工作面属正坡推进，回采后期上覆基岩厚度越薄，煤层越硬。当工作面上覆岩层厚度达145m以下时，工作面煤层相对较硬，使煤机割煤速度受到限制，特别是当煤机速度过大时会造成煤机牵引扭矩轴损坏或自动断电。因此，回采至上覆岩层较浅区域时，控制好煤机速度是关键；回采至上覆岩层较厚区域时，加强顶板支护则是重点。

（3）12206综采工作面受周期来压影响较大。周期来压期间，推进度越慢，顶板状况越容易恶化，表现为破碎易冒，局部片帮严重。所以，后期开采过程中，除了提高支架初撑力利用率、控制端面距等有效技术措施外，还应加快工作面推进速度，有效避免顶板状况恶化，降低生产事故率。

三、回采过程中遇到的问题及改进措施

12206综采工作面在生产过程中存在以下问题：

1.匹配问题

主要指由于采高增加后，主要设备配套不合理引发的机电问题，如端头支架和过渡支架推移步距、推移速度不一致，造成推断定位销，推错过渡槽等。建议定制与工作面生产条件和能力相符的配套设备，煤机各部功率和摇臂提卧量必须满足大采高加长工作面的生产需求，刮板运输机输送功率应与工作面设计生产能力相符，并且端头支架和过渡、中间架推移步距、速度、推力都应该匹配合理。

2.系统问题

主要指由于设计安装不合理引发的机电问题或操作维修不便，比如泵站安全阀位置设置不合适，致使喷液频繁等。建议将煤机与运输机机尾电机电缆连接器安装在运输机机头盖板处，以便于维修。将泵吸排液阀芯和阀座改进加工成锥面，并在卸载阀出口处加装蓄能器。

3.质量问题

主要是指由于设备部件的出厂质量不能满足生产使用要求而引发的机电故障，比如溜槽铲煤板损坏等。建议加强煤机盖板油缸和耳座的强度，加强销轴焊接部位强度，增加其围度。同时，当煤机摇臂大修时，应选用高质量的轴承配件。

四、结语

12206综采工作面回采设计中，上湾煤矿确定大采高一次采全厚的回采方法，将工作面采高确定为6.5m，长度确定为318.7m，以减少煤柱损失。并通过实施机头机尾垂直过渡、见顶见底回采等具体改进措施，使12206综采工作面回采率较以往的回采设计提高了9%。同时，通过实施精益化管理手段，在增大工作面采高，加长工作面长度的同时，并未降低整体推进速度，使得12206综采工作面均衡日产量达43000余吨，比12205综采工作面生产能力提高约13%，回采工效也随之大幅提高。

此外，在12206综采工作面的生产实践过程中，上湾煤矿总结出了老顶周期来压步距大小与上覆基岩厚度成反比、上覆基岩厚度与煤层的软硬成反比、调整生产组织方式以弥补加长工作面降低推进速度的影响等规律，这对于实现科学开采具有重要意义。

（作者单位：神华神东煤炭集团上湾煤矿）

（责任编辑：周琼）