复杂地质条件下综采工作面缩面开采应用

0 引言

同煤集团大斗沟煤业公司面对矿井资源枯竭、中厚煤层减少、薄煤层工作面增多的境况，在开采时抱着精采细采、挖掘资源、延长可采期的原则，对复杂地质条件下的工作面采用不规则布置，以提高煤炭采出率。14-3#煤层423盘区82307工作面由于受村庄保护煤柱和火成岩墙制约影响，为使综采工作面倾向变长，提高工作面产量，因此考虑布置“刀把式”工作面。

1 工作面概况

14-3#层423盘区82307工作面设计走向长1012m，大工作面倾斜长154.5m，小工作面倾斜长112.5m，煤厚1.1～1.77m，平均煤厚1.6m，煤层结构简单，较稳定，煤层倾角2°～5°。煤层伪顶为0.2～0.5m厚的深灰色粉砂岩，层理节理均发育，直接顶为2.0～10.2m厚的灰色细砂岩，老顶为4.8～9.9m厚的灰色细砂岩（中间夹0.4～0.6m薄煤层），直接底为0.3～7.0m厚的灰色细砂岩。14-3#层82307工作面对应上部为11#层场西沟小窑采空区，经过调查11#层采空区无大面积积水，局部低洼处可能有部分积水。

工作面采用单一走向长壁后退式综合机械化采煤法。工作面使用主要设备为MG-250型采煤机、ZYB4400/8.5/18型液压支架及SGZ-764/400型中双链刮板输送机。

工作面布置受火成岩和村庄保护煤柱的影响制约，且其北面已至盘区边界线，因此设计使头顺槽22307巷沿火成岩墙布置，且巷道受火成岩影响不大，尾顺槽52307巷呈“刀把式”紧邻村庄保护煤柱，见图1工作面布置示意图。

2 缩面工艺分析

2.1 工作面巷道布置 由于14-3#层82307工作面煤层厚度在1.1～1.77m之间，平均煤厚1.6m，因此工作面顺槽巷为半煤岩巷道，顺槽巷设计沿煤顶起底掘进，设计巷高2.6m；而该煤层回采工作面与顺槽巷不在同一水平，因此端头液压支架使用满足顺槽巷高的支护支架，根据实际生产情况使用ZZS5600/14/28型支架，见示意图2。

2.2 缩面准备 大工作面与小工作面连接的切巷在缩面撤架时需作为机道，考虑该薄煤层支架沿煤层见顶见底推出，为方便撤架，其切巷段在掘进时沿煤底挑顶掘进，高度保证前期轨道绞车运输即可，因此设计该段巷高2.2m、巷宽2.4m；在停采撤架前切巷（机道）打吊梁并刹顶支护使高度不超过1.8m，保证支架顶梁接顶严实，安全撤退。

2.3 刀把式工作面缩面撤架存在问题

①大面段工作面尾顺槽巷与小面连通的切巷，在大工作面推进到位时，它的功能发生转变；

②工作面推进至大面结束时，回风风流会被直接短路，导致切巷段无风，需调整风流系统，保障大面缩面时切巷区间的风流畅通；

③缩面位置端头顶板（拐弯处）悬顶较大；

④撤架时切巷压力易集中显现。

3 解决方案及刀把式工作面缩面工艺

3.1 撤架解决方案

①考虑到切巷最终会作为撤架机道，其巷道规格及布置需要改变，而煤层与顺槽巷不在同一水平，为了安全、快速地撤离支架，因此刀把段切巷沿煤底挑顶掘进，使得该段巷道既满足撤架需要，也满足巷道绞车运输要求；

②为防止风流系统短路，需调整通风系统，保障大面缩面时切巷区间的风流畅通，主要通过在工作面头部安装压风机供风，风筒吊挂至尾架，使污风流从切巷一侧回风，支架每撤一架风筒相应缩回一段；

③加强拐弯处端头支护，主要采取补打预应力锚索吊梁的方式，吊梁长3.0m，位于巷中，间距为1.0m，强化区间长10m； ④为避免撤架时切巷压力显现，在大面煤壁割通前4.8m，开始在该段工作面相邻两架支架间打锚索支护，间距1.5m，且每推进2刀打一排（每刀截深0.6m）。

3.2 缩面工艺 82307工作面缩面时先拆除缩面段支架，然后回采段工作面再向前推进。相关施工保障：工作面回撤段提前加强顶板支护；大面在切巷段煤壁割通后调整通风系统；拆除缩面段及缩面后刮板输送机尾预定位置中部槽；回撤缩面段支架首先回撤103#支架作为机道掩护架支护顶板，然后回撤102#支架，撤完102#支架，103#支架前移掩护，继续回撤101#支架，如此循环直至77#支架。

支架回撤期间，综采队负责恢复采面刮板输送机、供电、供液系统、轨道运输系统完善，待撤架完毕，恢复正常通风，开始小工作面回采推进。见示意图4。

4 结语

14-3#层82307刀把式综采工作面的缩面布置，延长了工作面采掘服务期近两个月，使出煤量增加约2.2万吨，对资源枯竭型矿井的衔接起到积极效果，解决了复杂地质条件下综采工作面布置受制约的问题，为缩面开采提供了借鉴。

①工作面缩面开采时一个复杂的工程，各工序衔接非常紧密，前期必须制定详细设计方案，进行周密的生产组织，确保施工质量。

②刀把式工作面缩面在无其它辅助巷道的情况下，其通风管理是重点，必须确保切巷内通风系统完整。

③刀把式工作面缩面开采的成功经验，扩大了不规则工作面回采方式，对于资源枯竭型矿井储量挖潜、延长工作面可采期、地质复杂时布置工作面、提高煤炭采出率等有一定借鉴意义。

[1]李俊杰.常进海. 综有工作面缩面开采实践[J]. 煤炭科学技术.2011.39《〈2) .

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[3]顾怀宠.王琼伟. 综有工作面缩面工艺的应用与实践[J]. 西北煤炭.2008.6习2.