关于大采高综采开采技术的探讨

　　摘要：5号矿大采高综采工作面经过几年的探索实践，结合自身的特点走出了一条自主创新的道路，从点点滴滴的经验积累开始，在各个系统环节上，为大采高综采工作面的不断发展提供了技术支撑，确保矿井安全、高效、经济、有序地运行。

　　关键词：大采高,开采,技术

　　1 前言

　　建矿以来矿井准确定位，采用三井一矿集约化生产模式，并结合矿井现状选用当时国际领先的采掘装备，为5号矿高瓦斯条件下实现高产高效奠定了坚实的基础，实现了矿井总体产量规划目标。纵观5号矿投产以来的跨越式发展道路，是采掘装备、生产工艺、安全技术管理水平不断改革创新的过程，特别是围绕大采高综采工作面的一系列新思路、新举措，使矿井采煤技术始终走在前列，成为矿井发展的核心竞争力。

　　2 围绕大采高工作面各系统环节的技术创新

　　2.1 瓦斯治理

　　在高瓦斯条件下实现高产高效，瓦斯抽放最为关键，几年来，从抽放系统和工艺上进行革新：

　　(1)先后增加东风井井底和小东山井底抽放泵站，扩大抽放范围，提高瓦斯抽放能力。

　　(2)由单一的本煤层近距离抽放发展到区域递进式抽放。

　　(3)抽放瓦斯管路采用采空区抽放和工作面预抽双系统，保证了采空区密闭的安全进行。

　　(4)采用千米定向钻机和国产MK系列普通钻机有计划有目的地施工本煤层瓦斯预抽钻孔，截止目前，5号矿抽放进尺每天达到近5000m，抽放量每天达到近1 xl06m3 。

　　(5)提高采高，减少老空区丢煤，降低采空区瓦斯涌出量。在瓦斯抽放工作中切实做到多措并举、应抽尽抽、效果达标。大采高工作面区域配风量由当初10000m3/min左右，降低到目前的6000～8000m3/min，采面作业环境大大改善。

　　2.2 巷道布置及通风系统

　　多年来，5号矿大采高工作面均采用三进两回5巷布置的模式，随着工作面瓦斯抽放量的增加，瓦斯含量降低，回采配风量减少，逐渐尝试了三进一回、两进两回4巷布置方式，分别在2304和3303工作面实践，2个面多采出700kt资源，经济效益近4亿，为资源开采的最大化找到了突破口。

　　2.3 初采工艺

　　大采高工作面初采最先在2301首采面采用顶板自行垮落的方式，切眼顶板由于有锚杆锚索等支护不能随支架推进及时垮落，造成支架后部顶板和掩护梁问空间不能及时充实，大量瓦斯积聚，直接顶来压后基本顶一次垮落面积大，初采过程始终受到顶板和瓦斯的双重威胁。

　　随后初采工艺优化为在支架安装过程中，逐架退掉切眼顶板支护锚索托盘，支架安装完毕后，在顶板打炮眼放震动炮的方式(每架2个炮眼，前后各1个，炮眼深度2.0m，每个炮眼放7个药卷)使切眼顶板遭到破坏，切眼顶板随支架推进及时垮落充填采空区，顶板和瓦斯状况明显好转。保证了工作面初采期间连续推进。初采时间也由原来的7—10d缩短至5—7d。

　　2.4 末采工艺

　　在工作面末采时，矿井经历2次大的冒顶事故，给撤架带来严重影响，经过不断实践、总结、完善，逐渐掌握了一套合理、可靠的末采工艺。

　　(1)提高主撤垛式支架支护阻力 由7400kN的垛式支架改为1 2000kN垛式支架。

　　(2)缩小主撤通道断面 由原来的5.0m x3.8m优化为3.5mx3.8m。

　　(3)提出末采挂网和采高的最合理参数末

　　采开始挂网由原来16m减到现在14m;末采采高由原来的4m提高到4.5～5.0m。

　　(4)加固煤体强度在距主撤贯通120～50m期间，提前对工作面两巷距贯通100m范围及主撤通道与工作面贯通侧注化学浆，提高末采期间巷道及主撤煤体的自身抗拉、抗剪强度。

　　(5)加强末采期间劳动组织管理 缩短联网对割煤的影响时间。

　　(6)提高工人联网技能 提前对参与末采的职工队伍进行联网培训，保证了联网速度和质量。

　　通过上述措施主撤通道抗动压能力大大增加，工作面末采时间由原来的7～8d缩短为4d。

　　2.5 留巷技术

　　矿井6.2m采高工作面全面推广后，回采工作面最大采高由原来的5.5m加大到6.2m，随着采高的加大，工作面采场及留巷巷道矿山压力加剧，原来简单的锚索补强留巷技术已不能满足需要。

　　结合矿井实际首次提出Φ22mm短锚索+钢筋网的全断面补强方式，并付诸实施，留巷效果明显好转，巷修工程量大大降低，给接替面的顺利回采创造了良好条件。

　　2.6 大采高8～l40缓倾斜煤层开采技术从大采高装备的技术参数看，支架和采煤机最大适用坡度为70，5号矿为近水平煤层，煤层倾角一般在50左右，但随着开采不断深入特别是开采东四盘区时，4301工作面局部倾角达到8～l40，给开采工作带来较大困难。采取的主要措施为：

　　(1)在工作面设计中提前考虑了两巷尽可能沿伪倾斜布置，适当减小推进坡度，工作面煤层倾角超过80时，工作面设计为下山开采。

　　(2)工作面沿底板推进，必须保证底板平整，防止出现台阶;切顶柱要保证挡矸有效;在大坡度区段推移机头(机尾)时，过渡槽及第一、二节溜槽要同时前移，避免机头(机尾)大架和过渡槽脱节。

　　2.7 顶板控制

　　大采高工作面的顶板控制是大采高工作面现场管理的重要环节，主要采取了以下措施：

　　(1)加强支架初撑力管理，不得低于24MPa;充分发挥支架伸缩顶梁和一、二级护帮板功能，严格控制梁端距，超前拉架、追机拉架，提高支架及时支护效果。

　　(2)加强工作面乳化液泵站压力管理，不得低于31.5MPa。

　　(3)针对煤壁三角区顶板控制这一难点，提前对煤体破碎的三角区注瑞米材料加固煤体，提高煤体自身支护强度。

　　(4)提高超前支护范围和强度，对动压影响巷道，超前100m架棚进行维护，支护强度不小于一梁四柱。

　　2.8 采高管理

　　矿井采用6.2m支架后，实现了真正意义上的一次采全厚。通过以下措施保证采高稳定在6.0m以上：

　　(1)在支架上悬吊2.8m长小链，用醒目的标志显示支架活柱长度，使全员能及时监督采高。

　　(2)加高两巷高度，由原来3.5m提高到3.8m，尽可能缩短工作面过渡段长度，最大限度

　　提高中间架采高。

　　(3)严格控制工作面挖底量，规定不超过lOOmm，从而提高有效采高。

　　3 大采高综采工作面采煤技术前景展望

　　3.1 大采高支架及超长综采面成套设备

　　5号矿开采的3号煤局部煤厚达到6.5m以上，目前6.2m支架在回采过程中，后部采空区仍有部分丢煤情况，随着国产支架的应用成熟，特别是集团公司自主开发的7.6m支架已经亮相，使矿井采高继续提升有了充分技术保障。同时积极调研350～400m工作面的成套装备，使支架、三机、采煤机、运输车辆相互匹配。

　　3.2 积极推广试验跨巷开采和无煤柱开采

　　随着工作面开采，两巷之间损失的煤柱量巨大，造成资源浪费，由于跨巷开采必须有完备的留巷和沿空留巷技术作为保障，目前大采高工艺下留巷技术日趋成熟稳定，在不久的将来跨巷开采和无煤柱开采将推广开来，真正实现资源开采最大化。

　　3.3 15—200倾角煤层的大采高综采技术研究

　　目前5号矿已在4301工作面成功推过局部倾角8—140煤层，初步积累了一些经验，为矿井西部局部倾角在15—2O0煤层的开采提前作了准备。通过在大采高支架和溜槽上加装防倒防滑装置，并采取合理有效的措施，实现了大倾角条件下大采高综采面安全高效回采是完全可行的。

　　4 结束语

　　5号矿大采高工作面采煤技术的实践，是一装备上由进口到国产、技术上由低采到高采、系统上由单一到多元、管理上由粗放到精细的过程。随着新设备、新技术的不断应用，矿井对采煤技术的发展前景充满信心，必将实现新的跨越。

《关于大采高综采开采技术的探讨》

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