阅读说明：本技术 局部厚煤层的大倾角综采工作面开采方法 (mining method of large-dip-angle fully-mechanized coal mining face of local thick coal seam ) 是由 张江云 于 2019-08-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及煤矿开采领域,公开了一种局部厚煤层的大倾角综采工作面开采方法。本发明包括如下步骤,测量所开采的煤层情况,确定煤层倾角情况；根据煤层情况,在忽略厚煤层段的情况下,在其他段进行支架布置规划；在厚煤层段两端各3～8个已规划的支架的同一位置设置基准点,根据基准点设定基准直线；在厚煤层段以基准直线为基准初步规划的支架,若支架的架间错茬控制在支架顶梁侧护板高的2/3以内的情况下,通过微调支架位置可以实现单独留顶煤或者单独留底煤开采,则单独留顶煤或者单独留底煤开采,否则同时留部分顶煤和底煤开采；根据已规划的支架设置反向拟定工作面进行开采。通过本发明方法可以保证开采平稳过渡,可以有效提高生产安全性。(The invention relates to the field of coal mining, and discloses a large-dip-angle fully-mechanized coal mining face mining method for a local thick coal seam. The method comprises the following steps of measuring the condition of the mined coal seam, and determining the inclination angle condition of the coal seam; according to the coal seam condition, under the condition of neglecting the thick coal seam section, performing support layout planning on other sections; setting reference points at the same positions of 3-8 planned supports at two ends of the thick coal seam section, and setting a reference straight line according to the reference points; in the support preliminarily planned by taking the reference straight line as the reference in the thick coal seam section, if the inter-support stubbles of the support are controlled within 2/3 of the height of the side guard plate of the top beam of the support, mining the top coal or the bottom coal by finely adjusting the position of the support, and if not, mining part of the top coal and the bottom coal; and (4) reversely planning a working face according to the planned support arrangement for mining. The method can ensure the stable transition of mining and effectively improve the production safety.)

局部厚煤层的大倾角综采工作面开采方法

技术领域

本发明涉及煤矿开采领域，尤其是一种局部厚煤层的大倾角综采工作面开采方法。

背景技术

综采工作面局部煤层变厚，致使综采面支架高度不能满足最大支撑高度，根据工作面实际情况分析，及时根据工作面煤层变化和选择层位稳定性，控制工作面采高，可通过留顶煤沿煤层底板或留底煤沿煤层顶板进行回采。文献“寺河矿井大采高工作面留顶煤还是留底煤之探讨”(《煤炭工程》2001年第12期，刘涛)探讨了留顶煤与留底煤开采的产量和安全性，结果说明在一定的条件下，工作面宜留部分顶煤和底煤较为合理。不过在实际生产中仍然多采用单独留顶煤或者单独留底煤的方式，如此规划和管理更为方便。在大倾角综采工作面开采中，常出现具备厚煤层情况，如何实现局部厚煤层的安全平稳过渡是此类煤层开采的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种安全稳定的局部厚煤层的大倾角综采工作面开采方法。

本发明公开的局部厚煤层的大倾角综采工作面开采方法，

测量所开采的煤层情况，确定煤层倾角情况，

根据煤层情况，在忽略厚煤层段的情况下，在其他段进行支架布置规划；

在厚煤层段两端各3～8个已规划的支架的同一位置设置基准点，根据基准点设定基准直线；

在厚煤层段以基准直线为基准初步规划的支架，若支架的架间错茬控制在支架顶梁侧护板高的2/3以内的情况下，通过微调支架位置可以实现单独留顶煤或者单独留底煤开采，则单独留顶煤或者单独留底煤开采，否则同时留部分顶煤和底煤开采；

根据已规划的支架设置反向拟定工作面进行开采。

优选地，留顶煤或者留部分顶煤开采时，采煤机割煤前，发现工作面煤壁片帮，片帮深度超过0.34m，且小于0.6m时，及时超前移架、有护帮板的支架要伸出护帮板，将帮顶护牢护实；端面距片帮深度达0.6m～1.2m时，要及时超前移架，伸出支架的前探梁，前探梁上方加半圆木接顶，支架伸出护帮板，将帮顶护牢护实，片帮深度超过支架前探梁长度时，利用板梁或钢梁，一端***支架的前梁上方，另一端抵住煤壁；

留底煤或者留部分底煤开采时，要合理抬高采煤机的上下摇臂进行割煤，每次抬高要使抬高面呈一缓坡平缓过渡，溜子要使用桉树木垫平、垫实，并使用防滑缸及单体液压支柱支设戗柱稳住溜子，防止溜子滑向运输巷。

优选地，留顶煤或者留部分顶煤开采时，机组割煤至此段必须放慢行走速度，机组行走速度不得超过2m/s，机组不得破煤层底板；

机组割煤后立即采取带压擦顶移架的方式进行及时支护，支架及时伸出护帮板护紧煤帮，防止顶煤垮落或沿煤壁漏煤。

优选地，如顶煤沿煤壁垮落，使用金属网铺设假顶并将支架拉靠煤壁以防止顶煤垮落范围增大及防止顶煤沿支架架间间隙过大，浮煤漏入工作面；

煤壁区支设临时支柱及铺设金属网时，按照由上往下的顺序逐架进行。

优选地，接顶和留底煤开采提溜子时，使用半圆木配合矸石砖进行垫底，保证支架支撑高度，能够达到接顶严密。

优选地，提溜子必须从下往上逐架操作，严禁同时操作，提溜推进2～3m后，从上往下逐架将支架提上板台，确保支架能够正常接顶。

优选地，支架接顶作业时，从已经接实顶煤的地段开始进行接顶，工作面不得出现勉强接顶煤现象，如无法接顶煤时，将松散的顶煤放下。

优选地，如提溜子段支架错茬大，要及时调整支架状态，错茬控制在支架顶梁侧护板高度的2/3以内。

优选地，支架最大支撑高度为3.5m，工作面采高不得超过3.3米，若具有超高段与上下采高正常段要做到逐渐提升采高，不得出现采高大起大落现象，避免出现支架错差超过规定现象发生，错茬不超过顶梁侧护板高的2/3；

工作面采高超高段支架要将加长柱全部伸出以达到支撑高度；

超高段采用π型钢梁及托木、半圆木架设人工假顶，使支架能够顺利接至顶板。

优选地，采用注浆方式加固，注浆方式如下：

采用单排眼布孔，距离顶板0.2～0.4m的位置，与工作面煤壁保持12～18度仰角，孔深3-5m，沿工作面走向打眼，沿倾斜方向布置钻孔，钻孔间距4～6m，机尾超高段距离顶板2～3米的位置，往下距离顶板1m-0.5m位置布置钻眼，钻眼与工作面煤壁保持12～18度仰角；

注浆过程按照钻孔、***注浆管和注浆封孔器、注浆三个步骤完成，在注浆初期，设备的注浆压力使注浆封孔器的胶囊膨胀；当注浆压力超过设定值时，注浆封孔器前端铝片被冲破，开始注浆；当浆液填满钻孔后，由于注浆设备的压力，浆液被压入煤岩层裂隙中，压入裂隙后，巴斯夫加固材料迅速固化，由于该材料具有极强的粘附能力，可迅速将破碎煤岩体完全粘结成具有承压能力的整体。

本发明的有益效果是：本发明在现有留顶煤和留底煤开采方式的基础上，进一步采取措施，根据实际情况在尽量满足单独留顶煤或者单独留底煤开采的情况下，最大可能的保证开采平稳过渡，可以有效提高生产安全性，避免事故的发生。

具体实施方式

下面以某煤矿12392工作面为例对本发明进一步说明。

12392工作面位于+1220m水平十二采区南部；工作面北部、西部为采空区，东部为未采实体煤层。工作面所采煤层为39#煤层，属中厚煤层，煤层赋存稳定，煤层厚度为2.75m～3.0m，平均2.93m，煤层采高2.95m～3.2，平均3.0m，含夹矸1～2层，属复杂结构煤层，煤层结构为2.47(0.25)0.28，煤层倾角6°～14°，平均倾角10°。本煤层工业牌号为瘦煤，可采指数1，变异系数为9％，属较稳定型煤层。煤层顶板为复合顶板，复合顶板厚度1.0～5.6m，工作面受地质构造影响，回风巷长度为217m，运输巷长度为357m，超长140m。

工作面地质构造如下

12392南工作面根据巷道实际揭露资料综合分析，工作面开切眼揭露一条逆断层和正断层，造成局部煤层总厚度超过3.3m，超过采煤机最大截割高度及支架最大支撑高度，在回采过程中存在局部存在支架不接顶现象，详见表1断层构造情况表。

表1断层构造情况表

工作面开采工艺：

工作面采用走向长壁后退式、综合机械化采煤法开采。三机配套设备为：ZQY3400/15/35 型液压支架、MG300/720-AWD型采煤机、SGZ-730/400型刮板输送机。

过断层方法如下：

(1)工作面过断层期间，如果所遇岩层较软时，可使用机组直接割软岩层过断层，破底高度能使支架、机组正常通过为宜；如果所遇岩层坚硬，机组无法直接割穿岩层时，采取钻眼***进行卧底方法过断层。

(2)机组在断层割煤时，机组下方严禁有人作业或通行。

(3)机组割煤至断层前后5米时，机组减慢行走速度，移架人员及时将支架前移至煤帮支护好顶板，防止冒顶事故发生。

(4)人员在正常情况下严禁进入煤壁区作业，

(5)在断层处作业时必须有安监员、队干部和班组长在现场指挥并监督作业。

采面若有来压预兆时，必须立即将人撤至回风巷或运输巷顶板完好支护齐全的安全地点，待顶板压力稳定后，并处理完安全隐患后方可恢复作业。

煤层超高段采高规定如下

1.工作面采高不得超过3.3米，为保证机组正常行走及溜子弯曲度不超过规定，可适当留设顶煤开采。超高段与上下采高正常段要做到逐渐提升采高，不得出现采高大起大落现象，避免出现支架错差超过规定现象发生，错茬不超过顶梁侧护板高的2/3。

2.工作面采高超高段支架要将加长柱全部伸出以达到支撑高度。

3.超高段采用π型钢梁及托木、半圆木架设人工假顶，使支架能够顺利接至顶板。

机组开帮技术规定：

1.机尾段超高段，开帮接顶从73#、49#支架向上(分成两段)依次逐架进行。采用机组开帮的方式进行接顶。每次开帮宽度0.6m；高度不得小于2.8m。

2.开帮后上方铺设金属网，并使用8#铁丝将各架的金属网连接成一个整体。

根据12392工作面煤层实际揭露情况和工作面巷道布置情况，工作面局部采高达4.0m，工作面采用ZQY3400/15/35型液压支架最大支撑高度3.5m，无法确保安全回采，为此，控制工作面采高在3.3m以内，超过2.8m的地段采用采用以下方式进行开采规划。测量所开采的煤层情况，确定煤层倾角情况，根据煤层情况，在忽略厚煤层段的情况下，在其他段进行支架布置规划；在厚煤层段两端各3～8个已规划的支架的同一位置设置基准点，设置基准点的支架数量已厚煤层段两端各5个为最佳。根据基准点设定基准直线，即是使尽量多的基准点位于基准直线上或者尽量靠近基准直线；在厚煤层段以基准直线为基准初步规划的支架，若支架的架间错茬控制在支架顶梁侧护板高的2/3以内的情况下，通过微调支架位置可以实现单独留顶煤或者单独留底煤开采，则单独留顶煤或者单独留底煤开采，否则同时留部分顶煤和底煤开采；根据已规划的支架设置反向拟定工作面进行开采。

留顶煤或者留部分顶煤开采时，留顶煤段采高必须控制在支架最大支护高度以内并使支架支撑留有余量，通常余量在20cm左右，如本实施例中留顶煤段采高必须控制3.3m以内，与两侧正常回采段采高要做到平稳过渡，支架的架间错茬控制在支架顶梁侧护板高的2/3以内；

采煤机割煤前，发现工作面煤壁片帮，片帮深度超过0.34m，且小于0.6m时，及时超前移架、有护帮板的支架要伸出护帮板，将帮顶护牢护实；端面距片帮深度达0.6m～1.2m时，要及时超前移架，伸出支架的前探梁，前探梁上方加半圆木接顶，支架伸出护帮板，将帮顶护牢护实，片帮深度超过支架前探梁长度时，利用板梁或钢梁，一端***支架的前梁上方，另一端抵住煤壁；

机组司机控制好割煤高度，缩小采高变化范围，工作面采高变化大段，必须做到及时拉架，支架顶梁必须紧贴煤壁并护好煤帮，工作面如果顶板破碎，必须立即进行支护，即采煤机前滚筒割过顶煤后，及时带压移架支护顶板。留顶煤开采时，机组割煤至此段必须放慢行走速度，机组行走速度不得超过2m/s，机组不得破煤层底板。留顶煤开采时，发现煤层厚度降低时，要减少留顶煤厚度，保证工作面采高过渡平稳。机组割煤后必须采取立即带压擦顶移架的方式进行及时支护，有护帮板的支架要及时伸出护帮板护紧煤帮，防止顶煤垮落或沿煤壁漏煤。

如该段顶煤沿煤壁垮落，可使用金属网铺设假顶并将支架拉靠煤壁以防止顶煤垮落范围增大及防止顶煤沿支架架间间隙过大，浮煤漏入工作面。进入煤壁区支设临时支柱或铺设金属网时，必须在有支护的保护下作业并加强敲帮问顶。煤壁区支设临时支柱及铺设金属网时，必须对工作面机组及溜子进行停电闭锁。壁区支设临时支柱及铺设金属网时，必须按照由上往下的顺序逐架进行并有专人观察帮、顶安全情况，发现问题及时发出警号通知作业人员撤至支架内躲避。由于工作面倾角大，作业地点周围能接顶的支架必须进行二次补液，确保支架初撑力符合作业规程规定。拉架必须从上往下进行拉架，严禁平行作业。

留顶煤或者留部分顶煤开采时，工作面采高控制在支架最大支护高度的4/5以内，煤层厚度超过4/5的地段采用沿煤层顶板留底煤的方式进行开采；

留底煤开采时，要合理抬高采煤机的上下摇臂进行割煤，每次抬高要使抬高面呈一缓坡平缓过渡，溜子要使用桉树木垫平、垫实，并使用防滑缸及单体液压支柱支设戗柱稳住溜子，防止溜子滑向运输巷。

接顶、留底煤开采提溜子时，必须使用半圆木配合矸石砖进行垫底，保证支架支撑高度，能够达到接顶严密。提溜子必须从下往上逐架操作，严禁同时操作，提溜推进2.4m后，从上往下逐架将支架提上板台，确保支架能够正常接顶。支架接顶作业时，必须从已经接实顶煤的地段开始进行接顶，工作面不得出现勉强接顶煤现象，如无法接顶煤时，必须将松散的顶煤放下。如提溜子段支架错茬大，必须要及时调整支架状态，错茬控制在支架顶梁侧护板高度的2/3以内，避免顶板落石伤人。每次提完溜子割煤时，严禁机组破底，并且机组必须将顶煤割透，避免提溜段采高较低，机组无法通过。提溜子前，要停止工作面机组和溜子运转并闭锁开关，人员站位要安全稳妥，传递木料、矸石砖要稳当，相互喊话要大声回应。由于工作面倾角大，作业地点周围能接顶的支架必须进行二次补液，确保支架初撑力符合作业规程规定。

在松软煤层，可以采用采用注浆方式加固，注浆方式如下：

注浆范围：12392南工作面注浆区域(支架不接顶段)煤壁及顶板；具体范围可根据现场情况调整。

施工顺序：找净帮顶伞檐、浮石→临时支护→打眼→装封器插管→安泵→连接高压风管→试泵→连接出料管→接混合器→接注浆铁管→开泵注浆→换孔→清洗泵→清点工具和配件→结束。

打眼机具：风钻，保证注浆孔孔径为42㎜。

采用单排眼布孔，距离顶板0.2～0.4m的位置，与工作面煤壁保持12～18度仰角，孔深3-5m，沿工作面走向打眼，沿倾斜方向布置钻孔，钻孔间距4～6m，机尾超高段距离顶板2～3米的位置，往下距离顶板1m-0.5m位置布置钻眼，钻眼与工作面煤壁保持12～18度仰角；

注浆过程按照钻孔、***注浆管和注浆封孔器、注浆三个步骤完成，在注浆初期，设备的注浆压力使注浆封孔器的胶囊膨胀；当注浆压力超过设定值时，注浆封孔器前端铝片被冲破，开始注浆；当浆液填满钻孔后，由于注浆设备的压力，浆液被压入煤岩层裂隙中，压入裂隙后，巴斯夫加固材料迅速固化，由于该材料具有极强的粘附能力，可迅速将破碎煤岩体完全粘结成具有承压能力的整体。

注浆辅助材料及工具：作业前准备好施工用的风水管路、油桶、高压管、风钻、煤电钻、 4分管等材料及工具。