俯采工艺在缓斜煤层中的应用

1.1 工程概况

本文以夏店煤矿 A 工作面为研究对象，该工作面走向长度为 1 817 m，倾斜长度为 187.4 m，面积为340 505.8 m2，倾角为 2°～11°，平均倾角为 5°。工作面所掘设 8# 煤层节理发育，结构复杂。8# 煤层上分层厚度 0.55～1.00 m，平均厚度 0.60 m;煤层上部夹石厚度为 0.1～4.3 m，有平均 2.5 m 左右的页岩。8# 煤层下分层厚度 2.40～3.50 m，平均厚度 2.95 m，下部夹 0.2 m左右的页岩或碳质页岩。该煤层厚度变化不大，属单一稳定的中厚缓斜煤层。工作面所采 8# 煤层经鉴定具有煤尘爆炸性，爆炸性指数为 15.38%，自燃倾向性为Ⅱ级，属自燃煤层。工作面 8# 煤层顶底板情况如表 1所示。 8# 煤层最大涌水量为 25 m3 /h，正常涌水量为 0～5 m3 /h;瓦斯绝对涌出量为 2 m3 /min，煤尘爆炸指数为21.33%，具有爆炸性，自燃倾向性等级为Ⅱ级，易自燃。

1.2 开采现状分析

由于该工作面煤层属于中厚缓倾斜煤层，在开采过程中出现俯采角度控制不精确、综采设备运行不稳定等问题，最终导致工作面煤炭采出率较低，造成了煤炭资源的浪费[2]。因此，为提升该工作面的煤炭采出率，需对工作面的布置方式及俯采工艺进行优化。

2 布置方式的优化

为了提升工作面回采效率，降低矿井掘进率等，可以采用顺拉和对拉的布置方式。鉴于该工作面煤层倾斜角度较小，且煤层地质、水文条件相对稳定，决定采用顺拉的布置方式，并采用沿煤层顶板掘进倾斜式切眼的优化方案。

2.1 顺拉布置方式的实施

工作面采用倾斜式切眼沿煤层顶板掘进的方式，煤层底板以 - 8°的倾角掘进。工作面切眼上端头和下端头的落差为 4.3 m。针对工作面顶底板的实际情况，拟采用单体液压支柱联合铰接顶梁的支护形式对底板进行支护[3]。此外，为了方便后期大型机电设备进出工作面切眼，在工作面切眼底板铺设一定数量的轨道，并在工作面端头增设一处平巷。

2.2 工作面主要配套环节的优化

鉴于工作面采用顺拉布置方式，对其俯采工艺进行优化，为保证俯采工艺的优化效果，需对其关键配套环节进行优化。a) 优化后俯采工艺采用“两进一回”的通风方式。其中，工作面进风巷为带式输送机的顺槽巷及其中间巷，回风巷为轨道顺槽。根据进风巷不同的任务量，为带式输送机的顺槽巷提供 1 420 m3 /min 的风量，为中间巷提供 218 m3 /min 的风量。b) 工作面煤流采用带式输送机运输，并且煤流的运输流程为工作面煤流通过刮板输送机进入中间巷的带式输送机，而后经辅助轨道巷的带式输送机送至地面[4]。c) 工作面巷道顶底板均采用超前支护的形式，支护设备为单体液压支柱联合铰接顶梁。工作面超前支护的距离为 120 m，其中，前 60 m 的超前支护范围采用 3 排单体液压支柱进行支护，支柱距离巷帮 1 m，每排单体液压支柱的距离为1.2 m，每个单体液压支柱的距离为 1.2 m;后 60 m 的超前支护范围采用 2 排单体液压支柱进行支护，支柱距离巷帮 0.5 m，每排单体液压支护的距离为 3.4 m，每个单体液压支柱的距离为 1.2 m。

3 俯采工艺的优化

第 2 节对工作面俯采工艺具体优化方案进行了设计，本节将对俯采工艺的其他辅助措施予以说明，具体如下。a) 在采煤过程中应控制好卧底量，并对俯采角度进行调整。同时，在采煤机运转时应控制好端面距离，以防采煤机在割煤过程中触碰到液压支架。b) 工作面俯采角过大，刮板输送机在推溜操作时存在推不动的问题，因此，可采用单体液压支柱进行辅助推溜，以提升液压支架的移架效率。c) 单体液压支柱在移架操作时应适当增加相邻两个支柱的工作阻力，以降低该液压支柱的移架阻力。如果在实际移架过程中遇到需降架的操作，应确保支柱降架的高度不低于相邻液压支柱侧护板的高度[5]。此外，在支设液压支柱的过程中应特别注意防止设备出现滑移、倾倒、压死等问题。因此，需根据现场支护情况及时对不符合要求的液压支架进行调整，及时处理煤壁片帮和局部冒顶情况。当顶板压力过大时，及时采用单体液压支柱对支架前梁进行辅助支撑。

4 结语

工作面设备的生产能力及所采用采煤技术及工艺的适用性直接决定了工作面的采煤效率和煤炭采出率。对于中厚缓斜煤层而言，采用俯采工艺并以顺拉方布置工作面进行开采可减少工作面的掘进量，节省巷道的维护费用;可提升工作面的运输效率;可对采煤工作面的俯采角进行有效控制，对工作面顶底板进行有效支护。