1、基本情況
成莊礦是位于沁水煤田的一個(gè)井田，地處晉城市內(nèi)，井田面積74.39Km2。井田內(nèi)有四層可采煤層,現(xiàn)回采3#煤層。1997年投產(chǎn)，經(jīng)過(guò)投產(chǎn)兩年多的回采摸索，根據(jù)3#煤層煤質(zhì)疏松的特點(diǎn)，確定成莊礦的采煤方法為綜采放頂煤，但成莊礦地質(zhì)條件復(fù)雜，陷落柱、斷層比較發(fā)育，僅在已回采過(guò)的采面就已發(fā)現(xiàn)大于30 米的陷落柱28個(gè)，在回采過(guò)程中，嚴(yán)重影響綜采工作面的生產(chǎn)和正常的銜接。
在工作面回采通過(guò)陷落柱時(shí)，我們一般采用以下三種方法：1）、跳采法：適用于陷落柱位于工作面中部，長(zhǎng)軸大于50米以上的情況，但此方法丟煤多，不利于資源管理，且增加巷道掘進(jìn)量，影響全礦的銜接；2）、硬過(guò)法：適用于陷落柱小于40米時(shí)，但是其嚴(yán)重影響煤質(zhì)、易造成設(shè)備的損壞，并給工作面頂板管理帶來(lái)很大難度；3）繞采法：適用于陷落柱長(zhǎng)軸60米以上且位于工作面兩端的情況。其中，繞采法又可分為上段繞采和下段繞采。在生產(chǎn)實(shí)踐中，從安全管理、設(shè)備管理、經(jīng)濟(jì)效益等角度考慮，我們采用下段繞采的次數(shù)較多。在此，特別對(duì)工作面下段繞陷落柱回采技術(shù)做較全面的總結(jié)和分析。
2、綜采放頂煤工作面下段繞陷落柱回采技術(shù)：
成莊礦布置綜采工作面傾向長(zhǎng)度一般在160-210米之間，如果陷落柱發(fā)育在距機(jī)尾100米以內(nèi)，且陷落柱發(fā)育較大，長(zhǎng)軸在60米以上，短軸在30米以上時(shí)，需從以下方面考慮：
2.1、巷道布置：
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繞陷落柱回采巷道布置從資源回收的角度，要求盡可能減少煤柱損失；從頂板管理的角度，要求巷道布置在頂板完整的煤柱內(nèi)。從成莊礦井田范圍內(nèi)已暴露出陷落柱邊緣的頂板情況看，陷落柱周圍5米范圍內(nèi)的頂板松軟、破碎，在此范圍內(nèi)做通道或掘進(jìn)時(shí)易造成冒頂、塌矸等事故。為此，開(kāi)掘繞道時(shí)距陷落柱邊緣的煤柱尺寸為5-10米。新切眼和新回風(fēng)巷的斷面尺寸與原采面巷道設(shè)計(jì)尺寸一致（巷道布置情況見(jiàn)附圖一）。
2.2、準(zhǔn)備撤架通道：
根據(jù)設(shè)計(jì)，在回風(fēng)巷標(biāo)注好的停采線位置,當(dāng)綜采工作面回采至距停采線30米時(shí),必須調(diào)整好工作面機(jī)頭、機(jī)尾的進(jìn)度，盡量保持機(jī)頭、機(jī)尾進(jìn)度相同，隊(duì)組值班臺(tái)帳要準(zhǔn)確記錄每班進(jìn)度和累計(jì)進(jìn)度，確保撤架通道做完后，工作面能順利與繞道巷道貫通。撤架通道從距停采線13米開(kāi)始做，具體方法如下：
2.2.1、根據(jù)新切眼的長(zhǎng)度計(jì)算工作面需做通道的架數(shù)：
N架數(shù)=｛L/1.5｝取整+F
式中: N－工作面做通道的架數(shù)
L－新切眼長(zhǎng)度
F－多余系數(shù)取3-5(為了便于通道處與繞道交界處頂板管理)
2.2.2、撤架通道的支護(hù)方式及外形尺寸：
撤架通道采用金屬網(wǎng)、鋼絲繩、板梁等支護(hù)。值得注意的是放頂煤支架相對(duì)普通支架外形尺寸、重量較大，要求通道高度不小于2.8米,支架梁端距不小于2.4米。
2.2.3、在形成撤架通道的過(guò)程中，上網(wǎng)與不上網(wǎng)的支架交接處的工藝管理問(wèn)題：
2.2.3.1、交接處后溜的管理：
工作面前后溜隨工作面推進(jìn)而前移，交接處支架應(yīng)呈臺(tái)階狀前移，臺(tái)階狀的支架數(shù)不少于15架，以滿足后溜在通道交接處的彎曲要求。
2.2.3.2交接處煤幫與頂板的支護(hù)：
通道范圍內(nèi)的支架停止拉架后，煤幫新暴露的頂板由網(wǎng)和板梁支護(hù)，沒(méi)有上網(wǎng)的相鄰幾個(gè)支架，支架呈臺(tái)階式拉架也應(yīng)上板梁支護(hù)頂板。（見(jiàn)附圖二）$Page_Split$
3 、小工作面運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾的確定：
小工作面運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾類型有兩種：一是簡(jiǎn)易機(jī)尾，另一是輸送機(jī)原機(jī)尾。工作面采用簡(jiǎn)易機(jī)尾安裝、拆除方便，不需要安裝排尾架，新切眼內(nèi)設(shè)備能提前安裝。工作面對(duì)接時(shí)比較簡(jiǎn)單。但對(duì)生產(chǎn)中放煤工藝的要求較高，后溜易被壓死。采用原機(jī)尾雖然避免了采用簡(jiǎn)易機(jī)尾的弊病，但原機(jī)尾的安裝拆除工作量大，且需安裝排尾架，新切眼內(nèi)設(shè)備不能提前安裝，工作面對(duì)接工作量大，影響時(shí)間長(zhǎng)，不利于采掘銜接的安排。通過(guò)對(duì)運(yùn)輸機(jī)功率的測(cè)試和對(duì)運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸能力的驗(yàn)算，并經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐得出結(jié)論：在工作面長(zhǎng)度不大于120米時(shí)，使用簡(jiǎn)易機(jī)尾，可以滿足安全生產(chǎn)的需要。目前，我礦幾次繞過(guò)陷落柱均采用了簡(jiǎn)易機(jī)尾。
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煤壁 |
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采空區(qū) |
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繞道 |
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附圖二:后溜位置 |
4、支架的撤架、調(diào)架：
根據(jù)確定好的撤、安第一架的位置開(kāi)始撤架、調(diào)架工作。為保證撤架空間的要求，首先撤出的第一架和第二架直接裝車運(yùn)走，作為安裝的第一、二架。第三架與第四架作為撤架的掩護(hù)架。這里重點(diǎn)談一下第一架抽出后頂板支護(hù)和后溜機(jī)尾的安裝。當(dāng)?shù)谝患艹槌龊笾Ъ茉ёo(hù)空間被金屬網(wǎng)、鋼絲繩形成的假頂支護(hù)。此時(shí)，必須及時(shí)加強(qiáng)支護(hù)，支護(hù)方法是垂直工作面架設(shè)兩根4米抬棚梁，每根棚下打4根單體柱（見(jiàn)附圖三）。形成一個(gè)安全可靠的工作空間，在此處將后溜斷開(kāi)，在其空間內(nèi)安裝簡(jiǎn)易機(jī)尾時(shí)，先從斷開(kāi)處向前拆除兩節(jié)溜槽。然后在此空間內(nèi)安裝簡(jiǎn)易機(jī)尾。只有當(dāng)后溜機(jī)尾安裝好后方可進(jìn)行正常的撤架工作。注意新切眼內(nèi)安裝的前后溜不要與支架連接。在新安的第一架處放置備用前后溜槽各兩節(jié)。
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陷落柱 |
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需拆的后溜 |
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簡(jiǎn)易機(jī)尾 |
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5、綜放工作面繞陷落柱后的設(shè)備對(duì)接:
5.1、確定撤第一架的位置，新切眼安裝第一架的位置：
為了保證小采面架數(shù)合理，并考慮到工作面對(duì)接時(shí)的具體情況，一般確定撤第一架的位置為：停采后支架中心線在繞道巷道中心線以外的第一架。新切眼第一架的安裝位置應(yīng)外錯(cuò)撤架前該架在巷道中的位置0.5米。（見(jiàn)附圖四）
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支架中心線 |
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采空區(qū) |
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小工作面 |
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陷落柱 |
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撤出第一架安裝第一架
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附圖四：支架位置示意圖 |
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0.5米 |
5.2、工作面的對(duì)接：
在工作面前端與新切眼推進(jìn)成直巷前5米時(shí)，繞道巷內(nèi)從陷落柱側(cè)至工作面最后一個(gè)架之間的單體柱不用再回出，并在此處上網(wǎng)，使此處隨工作面的推進(jìn)形成一個(gè)安全可靠的空間，以保證將來(lái)出后溜簡(jiǎn)易機(jī)尾時(shí)有足夠的回轉(zhuǎn)空間。（見(jiàn)附圖五）
工作面對(duì)接前要注意控制好小工作面溜子的前后竄。當(dāng)工作面前段采到和新切眼成一條直線時(shí)，必須保證對(duì)接時(shí)，前段最后一架與第一架的間距為0.5-0.8米(注:大于0.8米時(shí)調(diào)架工作量過(guò)大,小于0.5米時(shí)后溜簡(jiǎn)易機(jī)尾取不出，這個(gè)尺寸在采至距對(duì)接還有20米前一定要調(diào)整好)。小采面與新切眼走齊后開(kāi)始對(duì)接。具體工藝如下：1）、先拆除前溜簡(jiǎn)易機(jī)尾，將前溜兩節(jié)備用槽與小工作面前溜對(duì)接好；2）、再拆后溜使后溜簡(jiǎn)易機(jī)尾能從原支架預(yù)留的空間中撤出，將后溜兩節(jié)溜槽與小工作面后溜對(duì)接好；3）、對(duì)接前后溜：將新切眼的前后溜分成每十節(jié)槽一組用單體柱向前頂與小工作面的前后溜連接住，最后再將前后溜機(jī)尾對(duì)好，并接好大鏈試運(yùn)轉(zhuǎn)；4）、支架調(diào)整：用單體柱將支架位置逐架調(diào)整好，并與前后溜連接好。在對(duì)工作面設(shè)備進(jìn)行檢查確認(rèn)沒(méi)有問(wèn)題后，方可開(kāi)始正常生產(chǎn)。
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陷落柱 |
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：簡(jiǎn)易機(jī)尾 |
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采空區(qū) |
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附圖五：維護(hù)對(duì)接后溜位置示意圖 |
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需維護(hù)的空間 |
6、結(jié)束語(yǔ)：
通過(guò)幾年來(lái)的實(shí)踐，成莊礦通過(guò)采用繞陷落柱回采，減少了煤炭損失，有效保護(hù)了煤炭資源，提高了巷道利用率，保證了礦井原煤產(chǎn)量的完成和采掘銜接的正常進(jìn)行，避免了機(jī)電設(shè)備的損壞、設(shè)備配件的大量投入和設(shè)備事故的發(fā)生，確保了安全生產(chǎn)和煤質(zhì)要求，提高了礦井整體經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)水平。綜放工作面繞陷落柱回采技術(shù)作為一種過(guò)陷落柱的采煤方法對(duì)實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)有一定的指導(dǎo)意義，成莊礦在實(shí)際生產(chǎn)中的成功應(yīng)用充分證明了這一點(diǎn)。
